[发明专利]韧性和高温强度优异的热加工工具钢及其制造方法无效
申请号: | 200780034059.0 | 申请日: | 2007-09-14 |
公开(公告)号: | CN101517114A | 公开(公告)日: | 2009-08-26 |
发明(设计)人: | 片冈公太;中津英司;田村庸;长泽政幸 | 申请(专利权)人: | 日立金属株式会社 |
主分类号: | C22C38/00 | 分类号: | C22C38/00;C22C38/46;C21D6/00 |
代理公司: | 中科专利商标代理有限责任公司 | 代理人: | 陈 平 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 韧性 高温 强度 优异 热加工 工具钢 及其 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种具有改善的韧性和高温强度的热加工工具钢,以及用 于制造该热加工工具钢的方法,所述热加工工具钢适合于多种热加工工 具,例如压力机阴模、锻模、压铸模以及挤出工具。
背景技术
由于热加工工具在使用的过程中接触高温工件或硬质工件,因此它需 要兼具强度和韧性,以抵抗热疲劳和冲击。因此,在热加工工具的领域中, 传统上使用合金工具钢,例如JIS钢种的SKD 61。最近,由于通过使用热 加工工具缩短了制品的制造时间,并且为了加工复杂的成形制品,在较高 的温度下加工工件。为了同时加工多个制品,热加工工具例如模变得更大。 因此,甚至在大尺寸工具的内部,也要求热加工工具用材料保证进一步改 善的高温强度和韧性。
为了改善合金工具钢的韧性和高温强度,已经提出了通过限定化学组 成而在保持韧性的同时改善高温强度的方法(参见专利文件1),以及通过 规定残留碳化物的量而改善高温强度和韧性的方法(参见专利文件2)。
专利文件1:JP-A-02-179848
专利文件2:JP-A-2000-328196
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文件1中的方法中,尽管由于缺少值的具体公开而不能评价韧 性水平,然而,从本发明人进行的研究结果判断,对组成范围的限制不足 以同时提供足够高水平的韧性和高温强度。同样,在专利文件2中的方法 中,仅限定残留碳化物的量以将韧性和高温强度控制在高的水平是不充分 的,原因在于韧性和高温强度极大地受到淬火以后的组织例如马氏体或贝 氏体组织的影响。
本发明的一个目的是提供一种确实具有改善的韧性和高温强度的热加 工工具钢及其制造方法。
解决问题的手段
作为认真研究的结果,本发明人发现淬火以后的组织对韧性和高温强 度施加了极大的影响,并且确定了一种适于同时提供优异的韧性和高温强 度的淬火后组织。本发明人发现存在一个非常窄的优选组成范围,其中通 过将各种元素控制在最佳范围内,可以得到合适的淬火后组织,从而最终 获得本发明。
本发明提供一种具有优异的韧性和高温强度的热加工工具钢,所述热 加工工具钢基本上由以质量百分数计的下列组分组成:0.34至0.40%的C; 0.3至0.5%的Si;0.45至0.75%的Mn;0至小于0.5%的Ni;4.9至5.5% 的Cr;总量为2.5至2.9%的Mo和1/2W,其中可以单独或组合含有Mo 和W;和0.5至0.7%的V;余量为Fe和不可避免的杂质。可以将根据本 发明的热加工工具钢回火,以具有不低于40HRC的硬度。尤其是,在不 低于43HRC,特别是不低于45HRC的高硬度方面,所述钢具有同时提 供优异的韧性和高温强度的效果。所述钢优选具有不高于49HRC的硬度。
对于根据本发明的热加工工具钢,优选地,构成该钢的C,Si,Mn, Ni,Cr,Mo,W和V元素中的一种或多种满足下列窄的组成范围的条件。 不必说,适宜的是全部的元素满足所述条件。
C:0.35至0.39%
Si:0.35至0.45%
Mn:0.5至0.7%
Ni:0.01至0.3%
Cr:5.0至5.4%
(Mo+1/2W):2.6至2.8%,Mo和W是单独或组合含有的。
V:0.55至0.65%
本发明还提供具有上述组成的热加工工具钢,并且所述热加工工具钢 在淬火以后的断面组织含有块状组织和针状组织,其中所述块状组织的面 积百分数(A%)不大于45%;所述针状组织的面积百分数(B%)不大于40%; 并且残余奥氏体的体积百分数(C%)为5至20%。
而且,本发明提供一种制造具有优异的韧性和高温强度的热加工工具 钢的方法,其中将所述热加工工具钢回火,使得由回火硬度(HRC)和所述 组织的百分数之间的下列关系式确定的X值不小于40。所述回火硬度被 设定在40至49HRC,优选43至49HRC,并且进一步优选45至49HRC。
X=[-0.36×(HRC)-1.47×(A%)-1.67×(B%)+6.55×(C%)+72.91]
发明效果
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