[发明专利]易切削的合金工具钢

说明书

技术领域

本发明涉及易切削的合金工具钢。更具体地说，本发明涉及这样 的易切削的合金工具钢，该合金工具钢尤其可防止发生因淬火而导致 的热处理变形以及因机械加工而导致的变形。

本发明的目标产品包括在进行冷加工时通过锻造或连续模压机 而进行加工时所用的冷模、以及机械构件。

冷模的例子包括块状凸模(block punch)、镶入式圆形凹模(button die)、引导凸模(pilot punch)、直通凸模(straight punch)、拉伸 凸模(drawing punch)、拉伸冲模(drawing die)、弯曲冲头/弯曲冲 模(bending punch/die)、凸模型刀具(punch-type cutter)/辊式刀具、 线轧制型或槽轧制型(thread or groove rolling type)、锻造型、齿轮 用冲孔部件/冲孔模、以及型锻模(swaging die)。

机械构件的例子包括底板、导板、隔板、卸料板(stripper)、螺 纹塞、挡板(retainer)、导衬(guide bush)、卫板(dowel bush)、 导向板(stripper guide)、脱模销(knock out pin)、导柱(guide post)、 固定键(fixing key)、塑料成型工具、螺纹部件、凸轮构件(cam component)、密封板和仪表(gauge)。

上述应用中的模具或构件还包括经过表面处理(例如CVD处理、 PVD处理、TD处理和氮化处理)或表面改性(例如喷丸处理)的冷 模或构件。

背景技术

传统上，碳工具钢、合金元素添加量少的合金工具钢、其中加入 有大量Cr的冷模钢等一直被用作工具钢。

由于碳工具钢或合金工具钢中合金元素的添加量少，因此其具有 淬透性较差的缺点。

在这种工具钢中，大量的Mn被加入以试图提高其淬透性。然而， 尽管Mn是提高淬透性最为有效的元素，但是如果加入大量的Mn的 话，会使得在淬火后残留有大量的残余奥氏体。因此，Mn的加入自 然会受到限制，并且所加入的Mn不能超过一定的量。

因此，对于其中主要通过加入Mn来提高淬透性的常规工具钢(如 碳工具钢和合金工具钢)而言，其最初的淬透性不足。

因此，在对钢进行淬火时，必须进行快速冷却(如水冷或油冷)， 并且在这种情况下，在冷却过程中，由于冷却速率的差异导致在产品 的表面与内部之间、或者在产品的壁厚度不同的位置之间产生较大的 温度差，从而产生与淬火(热处理)有关的明显变形(热处理变形)。

由于存在这些问题，所以不能将碳工具钢或合金工具钢应用于大 型模具等，从而其目标产品被限制为厚度为30mm或更小的小型制 品。

另一方面，冷模钢中由于加入了大量的合金元素，因此具有足够 的淬透性。

在冷模钢中，一般加入大量的Cr作为提高淬透性的元素。

当加入量相同时，Cr所产生的淬透性提高效果要小于Mn的效 果，但是可以加入大量的Cr，因此该冷模钢的淬透性要远远高于仅加 入了Mn的碳工具钢或合金工具钢的淬透性。

因此，逐步冷却足以作为淬火时的冷却速率，并且可抑制因对碳 工具钢或合金工具钢施加的上述热处理而导致的材料变形。

然而，在冷模钢的情况中，为了提高耐磨性而大量加入的Cr会 造成大量碳化物析出。因此，当对冷模钢进行诸如切削和磨削之类的 机械加工时，比基底材料硬的碳化物会使切削工具的切削刃或磨石发 生磨损。

在这种情况中，碳化物的量越多，越会加大对刀刃或磨石的磨损， 并且使对材料进行加工的阻力增大，从而难以对该材料进行加工。

这表明在加工过程中会对材料施加较大的应力，并且由于在加工 结束时在该材料内还残留有这种大的应力，因而材料发生完全或局部 的变形。

即，在其中加入了大量Cr从而析出大量的碳化物的冷模钢的情 况下，尽管由于其具有高淬透性从而在淬火过程中热处理变形较小， 但是在机械加工过程中仍存在发生较大的加工变形的问题。

顺带提及，与本发明有关的技术包括下述专利文献1、2和3中 所披露的那些。