[发明专利]具有出色的钻孔加工性和减少的加工应变的模具用钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于成形例如塑料的模具，并且还涉及适合于模具部件如构成模具的空腔部分的插入型芯或者用于保持插入型芯的支架的模具用钢。本发明还涉及用于制备所述钢的方法。

背景技术

通常，需要成形塑料等的模具用钢具有以下性质：

(1)良好的可镜面修整性和较小的产生针孔或其他细小凹点的倾向，

(2)良好的刻花可加工性，

(3)良好的耐腐蚀性和耐生锈性，

(4)高的强度、耐磨性和韧性，

(5)良好的可加工性，等。

在它们中，考虑到近来用于降低模具的制备成本的需求，提高切割工具寿命的出色的可加工性是重要的性质。因此，申请人开发了低碳-Mn-Ni-Cr-Mo(W)-V-Cu-Fe模具用钢，其中在用于脱溶-强化的最优化水平调节Cr、Mo(1/2W)、Cu和V以用于提高可加工性的目的(参见专利文献1)。

引用列举

专利文献

专利文献1：日本专利号4269293

发明内容

专利文献1中公开的模具用钢具有主要由下贝氏体组成的受控的组织并且具有出色的可加工性。可加工性上的提高很大程度上归因于通过调节Ni和Cu互相之间的水平在淬火和回火之后形成的预硬化的下贝氏体组织。

近年来，因为模具的尺寸变得更大，需要用于模具的钢材料具有非常大的截面尺寸。增加的钢的尺寸成为降低淬火中的冷却速率的因素。冷却速率上的降低抑制了下贝氏体的形成。因为出色的下贝氏体可淬性，即使在较低冷却速率淬火之后，如在热加工之后淬火之后，专利文献1中公开的钢也可以获得足够量的下贝氏体。

然而，即使专利文献1中公开的模具用钢具有下部出色的贝氏体可淬性，如果足够量的下贝氏体不均匀地形成(或不成比例地形成)，如上所述的冷却速率的降低可能导致降低的韧性或可加工性。在多种切割加工之中的使用钻等的钻孔加工中，尤其是具有5mm以下的直径的小尺度孔的加工中，不均匀地含有下贝氏体的钢成为降低工具寿命的因素，因为加工中产生的碎片没有被平稳地排出。

此外，随着模具的尺寸变得更大，钢的加工面积变得更大并且模具的雕刻深度变得更大。因此，例如，如果在淬火过程中引入的残留应力在加工前显著地并且非均匀地分布在钢中，存在对于在雕刻模具的过程中残留应力部分地释放的担心，并且从而在模具中出现加工应变。因此，为了减少加工应变，有效的是减少钢中的残留应力。

因此本发明的一个目标是提供模具用钢，其中可以均匀地保持下贝氏体组织并且可以减少残留应力，从而获得出色的可加工性，尤其是钻孔加工性，以使得能够在其中形成不大于5mm的小尺度孔，并且即使钢具有大截面尺寸也能获得减少的加工应变。

首先，为了保持出色的可加工性和出色的韧性，本发明的发明人研究了用于即使淬火中的冷却速率变低也能确保足够量的均匀下贝氏体组织的手段。之后，发明人研究了即使以可以引起淬火中的加工应变的量引入残留应力，也能够在之后有效地减少残留应力的手段。作为结果，在发现通过基于并改进专利文献1中公开的钢的组成可以获得这些手段的事实之后，本发明的发明人获得了本发明的模具用钢。

本发明提供了具有出色的钻孔加工性和减少的加工应变的模具用钢。所述钢包含，以质量％计：0.15至0.30％的C；不多于1.0％的Si；不多于2.0％的Mn；0.6至1.5％的Ni；多于1.0％至2.0％的Cr；不多于1.2％的以满足式：(Mo+1/2W)的量表示的单独的Mo或W或者Mo和1/2W的组合；0.03至0.15％的V；0.1％至低于0.5％的Cu；不多于0.05％的S；受限量的Al、N和O，其中有不多于0.1％的Al，0.06％的N，以及不多于0.005％的O；并且余量为Fe和不可避免的杂质。所述钢具有以质量％计0.70至1.80的式(1)：[％Ni]+1.2[％Cu]的值。所述钢具有包含不多于50面积％的下贝氏体的截面组织，并且具有34至45HRC的硬度。

钢优选至少满足以下条件之一：

(1)0.17至0.25％的C和1.2至1.8％的Cr；

(2)0.6至1.2％的Ni和0.1至0.45％的Cu；和

(3)式(1)：[％Ni]+1.2[％Cu]的值为1.10至1.60。