[发明专利]钢材以及使用该钢材的钢制品

说明书

本发明涉及一种钢材，其包含，以质量％计：0.310≤C≤0.410；0.001≤Si≤0.35；0.45≤V≤0.70；Cr≤6.00；6.25≤Mn+Cr；Mn/Cr≤0.155；Cu+Ni≤0.84；0.002≤P≤0.030；0.0003≤S≤0.0060；P+5S≤0.040；2.03Mo2.40；0.001≤Al≤0.050；以及0.003≤N≤0.050，余量为Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明涉及钢材以及使用该钢材的钢制品。更具体而言，本发 明涉及在诸如压铸之类的各种铸造、加热并加工材料的锻造、热冲压 (一种钢板的加热、成形和淬火的方法)、挤出加工、树脂(塑料或 乙烯类)的注塑成形或吹塑成形、橡胶或纤维增强塑料的成形或加工 等中用作材料的钢材，以及使用该钢材的钢制品。

背景技术

用作压铸模具材料等的钢材的制造过程包括“熔融-精炼-铸造- 均匀化热处理-热加工-(正火-回火)-球化退火”作为主要步骤。对 于正火和回火，有时省略二者或二者之一。

由钢材制成模具的制造过程的实例包括按“粗加工(机械加工 成粗制模具形状)-淬火-回火-精加工-型面修正”的顺序进行的HT 过程。

在上述过程中，钢材和模具所需的五种重要特性为(1)球化退 火特性(SA特性)，(2)机械加工性，(3)淬火性(当淬火速率 小时的冲击值)，(4)耐热裂纹性以及(5)耐软化性。(1)SA特 性在钢材的制造中成为问题。(2)机械加工性和(3)淬火性均在由 钢材制造模具时成为问题。此外，(3)淬火性、(4)耐热裂纹性和 (5)耐软化性均在模具的使用中成为问题。下面，说明这5种特性 必要的原因。

(1)SA特性

SA(球化退火)是指将(例如)缓慢冷却方法应用于“碳化物 分散在奥氏体相中且铁素体相非常少或为零的金相组织”，通过在熔 炉中以Ac3温度减10℃至Ac3温度加50℃的温度范围加热钢材获得 该金相组织。

在缓慢冷却方法中，以5℃/H至60℃/H进行受控冷却(冷却速 率取决于成分或粒径)，从而使基体相转变为铁素体，同时使碳化物 生长，并且当没有奥氏体残留时(冷却至550℃至800℃时，不过这 取决于成分或冷却速率)停止受控冷却。然后，将钢材从炉中取出。

加热温度通常为830℃至950℃，不过这取决于钢材的成分，并 且SA后的钢材的硬度以维氏硬度计为260Hv以下。

对于从炉中取出时未转变的奥氏体残留在钢材中的情况，从炉 中取出后，奥氏体由于冷却而转变为贝氏体或马氏体。这种钢材包含 “贝氏体或马氏体的硬质(300Hv以上)部分”和“碳化物分散在 铁素体基体相中的部位，即软质(约260Hv以下)部分，其为SA 金相组织”的混合。图1示出这种SA缺陷的图像。

图1示出对具有SA缺陷的钢材进行镜面抛光和化学腐蚀的状态， 并且可以看出灰色区域和白色区域混合(因化学溶液、腐蚀时间、图 像是彩色还是单色等情况，色调或对比度不同)。通过在各区域压入 维氏硬度计压头测定硬度。在图1中，由箭头指示的各标记“◆”为 压痕。在灰色区域中，压痕大且硬度为198Hv。这是标准SA金相组 织的硬度；并且应当理解灰色区域是“碳化物分散在铁素体基体相中 的部位”，其确实被SA软化。另一方面，在白色区域中，压痕小且 硬度高达462Hv。这是在缓慢冷却方法的受控冷却完成后从炉中取 出钢材时残留的未转变奥氏体在随后的冷却过程中转变为贝氏体或 马氏体的区域。

当用锯切削具有SA缺陷部分的钢材时，如图2所示，在切削表 面出现表面粗糙度或光泽度与周围不同的部位。该“粒”状部位为 300Hv以上的硬质(马氏体或贝氏体)区域。

例如，在通过上述HT过程由如图2所示的具有SA缺陷的钢材 制造模具的情况下，硬质部分不利地导致机械加工(切削)工具的显 著磨损并缩短工具寿命。