[發明專利]冷加工工具鋼

在審

• 申請號: 201580037760.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN106795611A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: P.達姆;T.希爾斯科格;K.本特松;A.恩斯特龍斯文松;S.埃納馬克;L.埃克曼;V.伯格奎斯特
• 申請（專利權）人: 尤迪霍爾姆斯有限責任公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C38/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 肖靖泉

技術領域

發明涉及氮合金化的冷加工工具鋼(冷作工具鋼，cold work tool steel)。

背景技術

氮和釩合金化的粉末冶金(PM)工具鋼由于它們獨特的高硬度、高耐磨性和優異的耐擦傷性(耐咬住性，galling resistance)的組合而獲得相當大的興趣。這些鋼在其中占主導的疲勞機制為粘附性磨損或擦傷的情況下具有寬范圍的應用。典型的應用領域包括沖裁(blanking)和成型、精密沖裁、冷擠壓、深拉和粉末壓制(powder pressing)。將基礎鋼組合物霧化、使其經歷氮化、并且之后將粉末填充到包囊(capsule)中并使其經歷熱等靜壓壓制(HIP)以制造各向同性鋼。用此方式制造的高性能鋼為。其具有高的碳、氮和釩含量，且還與顯著量的Cr、Mo和W合金化，這導致包含類型MX(14體積％)和M₆C(5體積％)的硬質相的顯微結構(mircostructure)。所述鋼描述于WO 00/79015 A1中。

盡管具有非常吸引人的性質概況(profile)，但是一直力求改善工具材料以進一步改善所制造的產品的表面品質以及延長工具壽命，特別地在其中擦傷是主要問題的嚴格的工作條件下。

發明內容

本發明的目的是為先進的冷加工提供具有改善的性質概況的氮合金化的粉末冶金(PM)制造的冷加工工具鋼。

本發明的另一目的是提供具有導致所制造的部件的表面品質改善的組成和顯微結構的粉末冶金(PM)制造的冷加工工具鋼。

通過提供具有如權利要求中所闡明的組成的冷加工工具鋼顯著地實現前述目的以及另外的優勢。

發明定義在權利要求中。

具體實施方式

下面簡要地解釋所主張的合金的單獨元素的重要性和它們彼此的相互作用以及化學成分的限制。所述鋼的化學組成的全部百分比在整個說明書中以重量％(wt.％)給出。個體元素的上限和下限可在權利要求1中所闡述的界限內自由地進行組合。

碳(0.5-2.1％)

碳以0.5％的最小含量、優選地至少1.0％存在。碳的上限可被設定為1.8％或2.1％。優選的范圍包括0.8-1.6％、1.0-1.4％和1.25-1.35％。碳對于MX的形成和對于淬火(硬化，hardening)是重要的，其中金屬M主要為V，但是Mo、Cr和W也可存在。X為C、N和B的一種或多種。優選地，調節碳含量以獲得在奧氏體化溫度下溶解于基體中的0.4-0.6％C。無論如何，應該控制碳量使得所述鋼中的類型M₂₃C₆、M₇C₃和M₆C的碳化物的量受到限制，優選地所述鋼不含所述碳化物。

氮(1.3-3.5％)

氮在本發明中對于MX型的硬質碳氮化物的形成是必要的。因此，氮應該以至少1.3％的量存在。下限可為1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％或甚至2.2％。上限為3.5％，且其可被設定為3.3％、3.2％、3.0％、2.8％、2.6％、2.4％、2.2％、2.1％、1.9％或1.7％。優選范圍包括1.6-2.1％和1.7-1.9％。

鉻(2.5-5.5％)

鉻以至少2.5％的含量存在以提供足夠的淬透性。為了在熱處理期間提供在大的橫截面中良好的淬透性，Cr優選為較高的。如果鉻含量過高，則這可導致不期望的碳化物例如M₇C₃的形成。另外，這還可增大殘余奧氏體在顯微結構中的傾向。下限可為2.8％、3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.35％、4.4％或4.6％。上限可為5.2％、5.0％、4.9％、4.8％或4.65％。鉻含量優選為4.2-4.8％。

鉬(0.8-2.2％)

Mo已知對淬透性具有非常有利的效果。鉬對于獲得良好的二次硬化響應是必要的。最小含量為0.8％，且可被設定為1％、1.25％、1,5％、1.6％、1.65％或1.8％。鉬是強的碳化物形成元素。然而，鉬還是強的鐵素體形成物。而且由于限制除MX之外的硬質相的量的原因，也需要約束Mo。具體地，應該將M₆C-碳化物的量限制至優選地≤3體積％。更優選地，M₆C-碳化物應該不存在于顯微結構中。因此鉬的最大含量為2.2％。優選地Mo被限制至2.15％、2.1％、2.0％或1.9％。

鎢(≤1％)