[發明專利]模具用鋼和模具

有效

• 申請號: 201710141591.8
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107177774B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 河野正道
• 申請（專利權）人: 大同特殊鋼株式會社
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/54;C22C38/60
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明涉及模具用鋼和模具。本發明涉及模具用鋼，其具有包含以質量％計的下述的組成：0.220％≤C≤0.360％；0.65％≤Si<1.05％；0.43％≤Mn≤0.92％；0.43％≤Ni≤0.92％；0.67％≤0.5Mn+Ni≤1.30％；10.50％≤Cr<12.50％；0.05％≤Mo<0.50％；0.002％≤V<0.50％；0.001％≤N≤0.160％；和0.300％≤C+N≤0.420％，余量為Fe和不可避免的雜質。

技術領域

本發明涉及模具用鋼及其模具，并且特別是涉及硬度和耐腐蝕性優異的模具用鋼，及其模具。

背景技術

近幾年，混合有硬玻璃纖維以獲得高強度的塑料產品已經增多。在此類塑料產品注射成形時，出現模具的磨耗。當模具磨耗時，產品的表面品質通過將磨耗轉移至產品而劣化。表面品質劣化的產品是滯銷的且被廢棄。因此，重要的是，模具不磨耗，并且為了確保耐磨耗性，模具需要高硬度。

通常，用于混合有硬玻璃纖維的塑料的注射成形的模具的硬度主要為45-55HRC(從加工性的觀點，在一些情況下使用回火至硬度低于上述的狀態的模具)。

在用于使塑料產品成形的模具中，用于溫度調節的液流通道一般設置在其內部，并且使冷水、熱水或蒸氣等流過液流通道以進行模具的溫度控制。然而，在具有低耐腐蝕性的模具中，液流通道隨著生銹而變窄，并且其變得不能確保預定的流速(冷水、熱水或蒸氣等)，導致干擾溫度控制。此外，當銹進一步增多時，液流通道被銹阻塞，并且液流通道變得無用。此外，在具有低耐腐蝕性的模具中，以生銹部作為起點產生裂紋，并且裂紋的發展導致模具的破損，或冷水、熱水或蒸氣等從裂紋泄漏滲透至設計表面，這有時對樹脂產品具有不利影響。另外，模具的表面有時被由待成形樹脂產生的氣體腐蝕。當腐蝕部轉移至產品時，其表面品質劣化。由于這些原因，模具需要高耐腐蝕性。

因此，在用作模具期間，熱應力或機械應力重復施加至模具。為了避免模具在此類嚴苛的使用環境下破損，模具需要晶粒的纖度(fineness)。

需要具有硬度和耐腐蝕性的塑料注射成形用模具(也包括構成模具的一部分的部件)一般通過以下步驟來制造：熔融→精制→澆注→均質化熱處理→熱加工→中間熱處理→退火→機械加工1(粗加工)→淬火→回火→機械加工2(精加工)→鏡面拋光或織構化(texturing)。

另外，在一些情況下，根據需要實施表面改性(如PVD、CVD、氮化、噴砂或噴丸硬化(shot peening))。

在該制造工藝中，模具用鋼需要：(1)熱加工后沒有晶界碳化物的析出，(2)良好的退火性和(3)在淬火期間沒有珠光體的析出。

在熱加工時，鋼處在γ單相的狀態，并且形成元素的全部碳和碳化物固溶于基質(matrix)中。在熱加工后的冷卻期間，各元素的固溶度隨著溫度的降低而降低，并且碳化物有時在γ晶界處析出。熱加工后析出的晶界碳化物不能通過隨后的熱處理(退火、淬火或回火)來去除。晶界碳化物變為分散在基質中的異物，其為通過鏡面拋光獲得均勻且平滑的表面的障礙物。此外，晶界碳化物還變為由于其在作為模具使用期間的重復應力而引起的破損的起點。因此，需要“(1)晶界碳化物的析出困難”。

當退火性差時，需要長期的復雜的退火條件來軟化，這導致材料成本的增加。因此，需要通過簡單的熱處理來達到能夠進行上述機械加工1的狀態的軟化，即，需要“(2)良好的退火性”。

在淬火期間析出的珠光體也不能通過隨后的回火來去除。珠光體變為分散在基質中的異物，其為通過鏡面拋光獲得均勻且平滑的表面的障礙物。此外，珠光體還變為由于其在作為模具使用期間的重復應力而引起的破損的起點。因此，需要“(3)珠光體的析出困難”。