[發(fā)明專利]冷工具鋼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210097583.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN102732793A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殿村剛志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本高周波鋼業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C38/24
• 分類號(hào): C22C38/24
• 代理公司: 北京三幸商標(biāo)專利事務(wù)所 11216
• 代理人: 劉激揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在冷壓、冷鍛、輥軋成形等中使用的模具、卷邊模等的材料的冷工具鋼，特別地涉及其中具有高硬度、高韌度和高耐磨性并且在高溫回火中尺寸變化被最小化的冷工具鋼。

背景技術(shù)

JIS?G4404中定義的SKD?11(冷模具鋼)通常作為在冷壓、冷鍛、輥軋成形等中使用的模具、卷邊模等的材料使用。在使用冷工具鋼制造工具的情況下，將工具鋼加工成預(yù)定的工具形狀、淬火以增加硬度、然后回火以恢復(fù)在淬火時(shí)降低的韌度。雖然SKD11具有高硬度，但問題在于其韌度不夠，因此在進(jìn)行捆扎時(shí)很容易降低工具的使用壽命。使用線切割加工或放電加工將工具鋼加工成模具或另一種工具，這時(shí)常規(guī)SKD?11的組合物就會(huì)發(fā)生問題，因?yàn)樵谶M(jìn)行線切割加工或放電加工時(shí)所述鋼容易破裂。

例如，在日本特開01-11945號(hào)專利申請(qǐng)中公開了一種改善冷工具鋼的硬度、韌度等的技術(shù)，其中冷工具鋼具有450℃以上的回火效應(yīng)并且具有以下成分：C：0.75～1.75質(zhì)量％、P：0.020質(zhì)量％以下、S：0.0030質(zhì)量％以下、N：0.020質(zhì)量％以下、Si：3.0質(zhì)量％以下、Mn：0.1～2.0質(zhì)量％、Cr：5.0～11.0質(zhì)量％、Mo：1.3～5.0質(zhì)量％、V：0.1～5.0質(zhì)量％、以及余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。日本特開01-11945號(hào)專利申請(qǐng)中公開了P、S、O和N的含量是有限的，從而在淬火過程中晶體碳化物更容易進(jìn)入固熔體中，高溫回火使硬度增加，而且沒有進(jìn)入固熔體中的碳化物的增加被最小化以改善韌度。在日本特開01-11945號(hào)專利申請(qǐng)中，Mo的加入量大于SKD?11，從而增加耐磨性和高溫回火后的強(qiáng)度。日本特開01-11945號(hào)專利申請(qǐng)的冷工具鋼被稱為8％CrSKD。

日本特開09-78199號(hào)專利申請(qǐng)中公開了一種技術(shù)，其中將能夠極大地影響共晶碳化物的數(shù)量的C和Cr的含量設(shè)置為C：0.7～1.5質(zhì)量％且Cr：6.0～13.0質(zhì)量％，從而使冷工具鋼降低的耐磨性和韌度得到改善；而且加入了N：0.025～0.15質(zhì)量％，從而形成了甚至在低淬火溫度下容易形成固熔體的共晶碳化物，并從而增加了回火后的硬度。

因此，在將冷工具鋼制造成工具時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題，由于進(jìn)行淬火和回火的熱處理，由熱致膨脹會(huì)使工具鋼發(fā)生尺寸改變。特別的問題在于，回火在二次硬化區(qū)產(chǎn)生的膨脹量相當(dāng)大，從而在回火處理后需要一個(gè)消除尺寸變化的工藝。

為了減少在回火中由膨脹引起的尺寸變化，例如在第4411594號(hào)日本專利中公開了一種技術(shù)，其中向冷工具鋼中添加Ni：0.3～1.5質(zhì)量％和Al：0.1～0.7質(zhì)量％以形成Ni-Al金屬間化合物，通過淬火使該金屬間化合物在二次硬化區(qū)中沉淀從而使尺寸變化向收縮方向移動(dòng)。在第4411594號(hào)日本專利中，為使所述金屬間化合物在第二次硬化區(qū)中沉淀，添加了C：0.7～1.6質(zhì)量％。

日本特開2009-235562號(hào)專利申請(qǐng)公開了添加Mo和W以確保淬火性能和回火后的硬度，添加V和Nb以保持沖擊性能和改善工具的耐磨性，離析并導(dǎo)致回火固化時(shí)的尺寸變化和變形；同時(shí)還公開了當(dāng)Mo、W、V和Nb的添加量設(shè)置在Mo+1/2W：0.9～1.6質(zhì)量％，和V+1/2Nb：0.03～0.3質(zhì)量％時(shí)，尺寸變化被最小化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

盡管如此，上述現(xiàn)有技術(shù)具有下列問題。當(dāng)在日本特開01-11945號(hào)專利申請(qǐng)中的冷工具鋼中添加了大量的Mo時(shí)，回火后殘留于鋼結(jié)構(gòu)中的奧氏體結(jié)構(gòu)會(huì)增加，該殘余的奧氏體隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生馬氏體相變，由于在時(shí)效時(shí)工具鋼膨脹造成尺寸變化量的增加。還有一個(gè)問題是由于回火在二次硬化區(qū)中產(chǎn)生的尺寸變化相當(dāng)大，回火后必需進(jìn)行去除尺寸變化的工作，從而增加了制造工具的勞動(dòng)。Mo較昂貴，從而在增加Mo的量的同時(shí)導(dǎo)致了制造成本增加的問題。

日本特開09-78199號(hào)專利申請(qǐng)明確了冷工具鋼中C和Cr的上限值，從而使其能夠最大限度的降低韌度的任何減少。但是，當(dāng)含有大量的C和Cr時(shí)，會(huì)形成粗大的碳化物而降低韌度。日本特開09-78199號(hào)專利申請(qǐng)的目的是在回火后為鋼提供高硬度，其未公開由熱處理引起產(chǎn)生的尺寸變化。用日本特開09-78199號(hào)專利申請(qǐng)所述的組合物，其尺寸變化相當(dāng)大，增加了回火后去除尺寸變化的勞動(dòng)。

第4411594號(hào)日本專利中，Al的添加量較高，即0.1～0.7質(zhì)量％，從而在鋼結(jié)構(gòu)中會(huì)形成大量的AlN和其它夾雜物，并由此降低了韌度。