[发明专利]金属模具的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属模具的制造方法，特别是涉及兼具底应变和高韧性而且能够使晶粒微细化的金属模具的制造方法。

背景技术

金属模具要求高硬度和高韧性。高硬度和高韧性的特性受热处理的淬火方法的很大影响。

在淬火加热中，为了使合金元素最大限度固溶，在不使晶粒粗大化的范围选择高的淬火温度。另外，为了得到高韧性，需要使晶粒微细化，同时，在淬火冷却中，抑制碳化物向晶界的析出，防止贝氏体(bainite)相变。此时，淬火冷却需要急冷，但是，另一方面，由于急冷时金属模具的应变、变形变大，因此需要适当地调节冷却速度。因此，历来有各种提案。

作为用于得到要求低应变和高韧性并立的金属模具的方法，历来提出有各种提案。历来提出的方法大部分是调整淬火温度的冷却条件，以达成低应变、高韧性并立的方法。

例如，最近在JP-A-2006-342377中提出有一种马氏低等温淬火(marquenching)法，其是对淬火温度的加热实施连续冷却，使冷却最慢部分的冷却速度从淬火温度至600℃的高温区域为20～5℃/分钟以上，400℃至200℃的低温区域为1～15℃/分钟，由此避免淬火裂纹，从而能够得到低应变且高韧性的金属模具。

马氏低等温淬火(marquenching)法，是一种为了防止因急冷造成的淬火裂纹，而将淬火冷却时的冷却在马氏体(martensite)相变的上部或较之高一些的温度下进行等温保持，在使各部分的温度均一化后再进行冷却的处理。

上述的JP-A-2006-342377所公开的方法也是一般的马氏体等温淬火(marquenching)法，是由马氏体等温淬火(marquenching)法得到的低温变的金属模具的淬火方法。

发明内容

本发明者也利用马氏体等温淬火法(marquenching)，研究低应变和主同韧性并立的金属模具的淬火方法。其结果可知，通过确实应用马氏体等温淬火法(marquenching)可以实现低应变和高韧性的并立。然而，在形状复杂的金属模具中发现，仅仅调整冷却速度，例如在金属模具的表面附近和中心部仍会存在晶粒的波动，随之而来的是韧性也存在波动。

本发明的目的在于，提供一种金属模具的制造方法，即使是形状复杂的金属模具，应用淬火工序也可以调整为均匀的晶粒。

作为既获得优异的韧性，又抑制其波动的一个方法，本发明者为了使具有复杂的形状的金属模具的金属组织均一而研究了各种热处理条件。其结果指出，在对金属模具进行淬火时，不仅是冷却条件，加热时的条件也很重要，从而达成本发明。

如此，根据本发明，提供一种对金属模具原材实施淬火热处理的以下的金属模具制造方法。

在对金属模具原材实施淬火热处理的金属模具的制造方法中，所述淬火处理包含如下步骤：

(a)在从A1相变点到A3相变点的温度区域，以100℃/小时以上的加热速度对所述金属模具原材进行加热的升温步骤；

(b)在A3相变点以上不超过1150℃的温度区域，保持被加热的所述金属模具原材的步骤；

(c)在从A3相变点到600℃的温度区域，以5～20℃/分钟的冷却速度，冷却在所述升温度保持后的金属模具原材的步骤；

(d)在从500℃到400℃的温度区域，中断0.5～5小时所述金属模具原材的冷却的步骤；

(e)在所述冷却中断后的低温侧冷却处理中，在从400℃到200℃的温度区域，以1～15℃/分钟的冷却速度，进行所述金属模具原材的冷却的步骤。

根据本发明的金属模具的制造方法，即使提高淬火温度，晶粒仍被维持在微细的状态下，因此能够得到高韧性，能够防止对金属模具施加大的负荷时的大裂纹。另外，因为还能够提高淬火温度，所以其硬度、高温硬主工也高，对热裂纹(thermal crack)等的抑制有效。另外由于热处理应变的降低，还起到降低热处理后的手工工时的效果。

附图说明

图1是表示本发明的淬火方法的一例的加热曲线图(heat pattern)。

图2是表示本发明的淬火方法的一例的加热曲线图(heat pattern)。

图3是应用本发明的淬火方法的试料的剖面显微镜照片。

图4是比较例试料的剖面显微镜照片。

符号说明

1.预热工序

1A.恒温保持工序

2.升温工序

3.淬火保持工序

4.淬火冷却工序

5.中断保持工序

6.低温侧淬火冷却工序

具体实施方式