[发明专利]韧性优异的热作工具钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及最适合供于诸如冲压模具、锻造模具、压铸模具、挤出工具等多种热作工具的使韧性上升的热作工具钢及其制造方法。

背景技术

热作工具由于与高温的被加工材料、硬质的被加工材料接触着使用，因此需要兼具可耐受热疲劳、冲击的强度及韧性。因此，关于以往热作工具领域所使用的钢种(以下称为热作工具钢)，例如使用了属于JIS钢种的SKD61系合金工具钢。而且，提出有如下方法：重新研究构成热作工具钢的主要元素的添加量，进而限制管理As、Bi、Sn、Zn、Sb等多种杂质，由此提高热作工具钢的韧性(参照专利文献1)。然而，将多种杂质元素调整到各自规定的范围内，会牵涉到制造成本的上升。

对此，本发明人不依靠添加高价且特殊的元素，而针对钢铁材料领域中对于合金来说不被积极添加的元素进行了深入研究，结果发现通过将以往被作为杂质处理的Zn添加至规定的含量范围，从而可大幅地改善韧性(参照专利文献2)。即，热作工具钢以质量%计含有C：0.3～低于0.55%、Si：1.5%以下、Mn：1.5%以下、Cr：3.00～5.65%且Zn：0.001～0.015%。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-155540号公报

专利文献2：日本特开2007-224418号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献2中提出的Zn添加的技术作为提高热作工具钢的韧性的新方法是有效的。此外，利用专利文献2的方法可将镀覆有Zn的钢的废料活用为再循环原料，还有助于减轻环境负担。本发明人着眼于该积极的Zn添加所带来的韧性上升的效果、对于弥补由其它的杂质元素导致的韧性劣化的可能性进行了研究。若能够适当地提高这些杂质元素的容许量，则使预计今后排放量会增加的杂质含量多的低级废料的使用率增加，且可降低去除杂质所耗的能量用量，可进一步降低热作工具钢的制造过程对环境造成的负担。

本发明的目的在于提供可减轻环境负担的韧性优异的热作工具钢及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人调查了热作工具钢所含的杂质元素对韧性及环境造成的影响。其结果，尤为得到以下见解：P(磷)是大幅降低热作工具钢的韧性的元素，且去除所耗的能量大，并且由于这些原因，其还是使低级废料的使用促进停滞的对环境负担大的元素。所以，为了降低该环境负担，研究了即便提高P的容许量也可维持充分的韧性的方法。其结果，查明由P含量的增加导致的韧性劣化通过添加相对于该P含量的适当量的Zn来弥补。此外，还明确了能够充分利用该韧性的补充效果的具体的P与Zn的关系量、以及适合于达到该关系量的成分调整的方法，从而完成了本发明。

即本发明涉及一种韧性优异的热作工具钢，其特征在于，该热作工具钢以质量%计含有C：0.3～低于0.6%、Si：1.5%以下、Mn：1.5%以下、Cr：3.0～低于6.0%，其中，Zn：超过0.0025～0.025%、P：0.005%以上且Zn/P：超过0.5。优选的是，P：0.01%以上。此外，根据需要含有Mo及W按单独或复合计(Mo+1/2W)：3.5%以下、或者还可含有V：1.5%以下。

具体而言，韧性优异的热作工具钢为以质量%计含有C：0.3～低于0.6%、Si：1.5%以下、Mn：1.5%以下、Ni：1.5%以下(包含0%)、Cr：3.0～低于6.0%、Mo及W按单独或复合计(Mo＋1/2W)：3.5%以下、V：1.5%以下、Nb：0.3%以下(包含0%)、Co：5.0%以下(包含0%)、Zn：超过0.0025～0.025%、P：0.005%以上、且Zn/P：超过0.5、余量Fe及无法避免的杂质。优选的是，P：0.01%以上。