[发明专利]模铸模具用钢和模铸模具

说明书

本发明涉及模铸模具用钢，以质量％计，其组成由以下元素构成：0.16≤C≤0.26，0.001≤Si≤0.80，1.20≤Mn≤2.00，2.41≤Cr≤2.73，0.48≤Mo≤0.97，0.003≤V≤0.28，0.0005≤Al≤0.15，0.0002≤N≤0.050，余量为Fe和不可避免的杂质，其硬度为26HRC至43HRC，并且通过激光闪光法测得的25℃下的热传导率λ[W/m/K]为27.0≤λ。还涉及一种模铸模具。

技术领域

本发明涉及可适用于模铸中的模铸模具用钢和模铸模具，其中在模铸中会涂布微量的脱模剂。

背景技术

模铸是一种将熔融金属在短时间内压入空腔(具有制品形状的模具的间隙)，并将压入的熔融金属凝固以有效制造铸件的技术。几乎90％的模铸制品用于汽车，并且汽车质量的改善一直得到模铸的支持。

通过使模铸模具的表面与熔融金属接触从而对其进行快速加热，并且通过涂布脱模剂从而进行快速冷却。由此，压缩应力和拉伸应力周期性地作用于模具表面，并且当铸造件数(shots)增加时，会在模具的金属表面上产生被称作“热裂”的热疲劳裂纹。

抑制热裂是模铸的重要课题。这是因为热裂会转移至铸造制品的表面，这会损害制品的商品价值，并且热裂可能会成为大的裂纹(穿透模具的深的裂纹)的起点。

涂布脱模剂时的冷却越弱，即，涂布脱模剂时的拉伸应力越弱，则越能够抑制热裂。基于这一原因，近年来为了抑制热裂，倾向于进行“微量涂布”，这意味着减少脱模剂的涂布量。并没有明确规定多大程度的涂布量视为微量，但是进行这种“微量涂布”是为了避免由脱模剂涂布造成的模具表面的快速冷却。

由于在涂布微量脱模剂时不易于发生热裂，因此与常规模具相比，高温强度并不重要。因此，可减少用于确保强度的合金化元素，并且可降低模具的预硬化硬度。这种“节约合金化元素”和“硬度降低”有效地降低了模具的成本。

同时，在微量涂布脱模剂的模铸中，由于模具的高温，会出现诸如周期时间延长以及铸造质量劣化之类的问题。这是因为：由于脱模剂的涂布量小，因此模具表面保持为高温而未很好地冷却，压入的熔融金属花费更长地时间进行凝固(周期时间延长)，并且缓慢凝固的铸造制品的微结构粗糙(铸造质量劣化)。为了解决这些问题，需要加速模具的冷却速度，并且提高模具的热传导率是有效的方式。

当比较25℃下的热传导率时，JIS SKD 61钢(其为通用模铸模具用钢)的热传导率低，为约24W/m/K。因此，开发了具有约27W/m/K的高热传导率的高性能5Cr钢。然而，即使在这种情况中，热传导率仍然不足，并且周期时间延长以及铸造质量劣化的问题仍未完全解决。

另外，将树脂的注射成形模具用钢(下文中，有时称为塑料成形模具用钢)转用于微量涂布脱模剂的模铸用模具中并非不可能。然而，塑料成形模具用钢具有极低的高温强度、低淬透性(可能会造成易于形成铁素体或贝氏体)以及低冲击值(可造成大的裂纹)。因此，实际上难以将塑料成形模具用钢用于模铸模具。

下面的专利文献1披露了具有均衡的成分的模铸模具用钢，其中将用于改善耐热裂性的合金化元素的添加量降至最低，以重点关注淬透性和高热传导性。然而，专利文献1中披露的钢与本发明的不同之处在于Cr-Mo的成分范围。

专利文献1：JP-A 2017-43809

发明内容

以上述情况为背景做出了本发明。本发明的目的是提供可适用于模铸中的模铸模具用钢和模铸模具，其中在该模铸中，由于脱模剂的涂布所致的模具温度降低较小，并且所述模铸模具用钢和模铸模具能够同时实现模铸模具成本降低、模铸周期缩短以及铸造制品的高质量。

为了解决上述问题，本发明人研究了钢成分对强度、热传导率和冲击值的影响。结果发现，当将C、Si、Mn、Cr、Mo、V和N的含量限定在各自的较窄范围内时，可解决上述问题。还证实了通过向基础成分中添加任选元素，可使特性进一步稳定。