[发明专利]模具用钢以及模具

说明书

本发明涉及一种模具用钢，包含：0.28质量％≤C≤0.65质量％，0.01质量％≤Si≤0.30质量％，1.5质量％≤Mn≤3.0质量％，0.5质量％≤Cr≤1.4质量％，1.9质量％≤Mo+W/2≤4.0质量％，0.2质量％≤V≤1.0质量％，和0.01≤N≤0.10质量％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中在淬火和回火后的状态下，所述钢具有：1.2质量％以上的直径为0.2μm以下的(Mo，W)碳化物，(Mo，W)碳化物的量与Cr碳化物的量之比(质量比)为11以上，并且硬度变化为15HRC以下。

技术领域

本发明涉及一种模具用钢和一种模具，尤其涉及一种表现出高抗软化性的模具用钢和使用这种模具用钢的模具。

背景技术

“压铸”是指通过在高压下将熔融金属注入到模具型腔中来制造具有高尺寸精度的铸件的铸造方法。压铸用于制造由具有相对较低熔点的金属(例如，Al、Zn、Mg或其合金)制成的铸件。

“热冲压”是指这样一种成形方法，其中通过使用模具对加热至高温的板材进行压制成形，并且在对板材进行成形的同时，用经过冷水冷却的模具将板材快速冷却(淬火)。热冲压用于对冷成形性低、回弹大的钢板(例如超高强度钢板)进行压制成形。

“模具分区冷却热成形(tailored die quenching)”是指这样一种成形方法，其中通过使用其设计表面被热源部分地加热的模具对被加热到高温的板材进行压制成形，并且在对板材进行成形的同时，使设计表面保持为低温并将板材部分地快速冷却(淬火)。模具分区冷却热成形用于要求强度分布的零件(例如，构成汽车骨架的零件)的压制成形。

在诸如压铸、热冲压和模具分区冷却热成形等加工高温工件的方法中，模具在使用过程中会经历热循环。因此，要求这种类型的模具具有高的抗软化性和耐热裂性。

因此，迄今为止已经提出了各种建议以解决该问题。

例如，专利文献1公开了一种高韧性热加工工具钢(a)，以质量％计，包含：C：0.30％至0.45％，Si：大于0.3％至1.0％，Mn：0.6％至1.5％，Ni：0.6％至1.8％，Cr：1.4％至小于2.0％，Mo+W/2：大于1.0％至1.8％，和V+Nb/2：0.2％以下，余量为Fe和不可避免的杂质，其中(b)各成分之间具有预定的关系式。

同一文献公开了以下三点：(A)通过优化成分之间的平衡从而改善抗软化性；(B)通过将N的含量减少至0.015质量％以下，从而防止了粗大的碳氮化物的形成，并且提高了韧性；以及(C)通过优化碳化物的尺寸和每单位面积的碳化物的数量，从而改善切削性和抗软化性。

专利文献2公开了一种热加工工具钢(a)，以质量％计，包含：C：0.34％至0.40％，Si：0.3％至0.5％，Mn：0.45％至0.75％，Ni：0％至小于0.5％，Cr：4.9％至5.5％，Mo和W单独或组合(Mo+1/2W)：2.5％至2.9％，和V：0.5％至0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中(b)淬火时的截面组织包括块状组织和针状组织，块状组织(A％)为45面积％以下，针状组织(B％)为40面积％以下，残留奥氏体(C％)为5体积％至20体积％。

同一文献公开了以下三点：(A)淬火后的组织对韧性和高温强度具有很大的影响；(B)为了防止韧性降低，优选将块状组织和针状组织均减小至规定的面积比以下；以及(C)更少的残留奥氏体有助于防止强度特性的劣化，但是适当的残留奥氏体可以提高韧性。

专利文献3公开了一种温-热加工氮化模具(a)，以重量％计，包含：C：0.25％至0.55％，Si：1.2％以下，Mn：1.5％以下，Ni：2.0％以下，Cr：6.0％至8.0％，1/2W+Mo：5.0％以下，和Cr/Mo≤3，余量为Fe和不可避免的杂质，其中(b)粒径为1μm以上的未固溶碳化物占组织表面的面积比为1％以上，并且(c)至少在与工件接触的表面上包括氮化层，并且距氮化层的表面25μm处的硬度为1,100HV以上。