[发明专利]模具用钢及成形工具

说明书

技术领域

本发明涉及模具用钢及使用其的成形工具。成形工具由模具或模具部件单独或组合地构成。成形工具用于压铸、塑料的注射成形、橡胶加工、各种铸造、温间锻造、热间锻造、烫印等。这些成形工具具有与温度比室温高的被成形物接触的部位。

背景技术

对于用于压铸、注射成形、热间或温间塑性加工等的模具，其通常通过进行材料的淬火、回火，并经由模腔加工等加工成预定的形状来进行制造。另外，在使用这样的模具进行热间或温间下的加工时，模具承受较大的热循环以及较大的负荷。因此，用于这种模具的材料需要具有优异的韧性、高温强度、耐磨性、抗裂性、耐热裂性等。然而，一般难以同时提高模具用钢的多种特性。

因此，为了解决这个问题，迄今为止已经有多种提案。

例如，专利文献1公开了一种模具用钢，以质量％计其含有C：0.1～0.6；Si：0.01～0.8；Mn：0.1～2.5；Cu：0.01～2.0；Ni：0.01～2.0；Cr：0.1～2.0；Mo：0.01～2.0；V、W、Nb和Ta中的1种或2种以上合计：0.01～2.0；Al：0.002～0.04；N：0.002～0.04；O：0.005以下，余量由Fe以及不可避免的杂质构成。

专利文献1还记载了以下方面：通过在预定条件下对这样的材料进行热处理，热疲劳特性及软化阻力提高，由此可以抑制热裂及水冷孔裂纹。

专利文献2公开了一种模具用钢，以质量％计其含有C：0.2～0.6％；Si：0.01～1.5％；Mn：0.1～2.0％；Cu：0.01～2.0％；Ni：0.01～2.0％；Cr：0.1～8.0％；Mo：0.01～5.0％；V、W、Nb和Ta中的1种或2种以上合计：0.01～2.0％；Al：0.002～0.04％；以及N：0.002～0.04％，余量由Fe以及不可避免的杂质构成。

专利文献2还记载了以下方面：这样的材料的淬火性良好，以及通过在预定条件下对其进行热处理，从而得到了所需的冲击值，可使模具寿命变得长寿命化，并且切削加工也变得容易。

专利文献3公开了一种型材用钢，其含有C：0.15～0.55质量％；Si：0.01～2.0质量％；Mn：0.01～2.5质量％；Cu：0.01～2.0质量％；Ni：0.01～2.0质量％；Cr：0.01～2.5质量％；Mo：0.01～3.0质量％；以及选自由V和W所构成的组中的至少一种的总量：0.01～1.0质量％，余量由Fe以及不可避免的杂质构成。

专利文献3还记载了以下方面：通过在预定条件下对这样的材料进行热处理，从而使软化阻力提高，并且耐磨性也提高。

专利文献4公开了一种工具钢，其含有C：0.26～0.55重量％；Cr：小于2重量％；Mo：0～10重量％；W：0～15重量％(但W和Mo的含量的总和为1.8～15重量％)；(Ti、Zr、Hf、Nb、Ta)：0～3重量％；V：0～4重量％；Co：0～6重量％；Si：0～1.6重量％；Mn：0～2重量％；Ni：0～2.99重量％；以及S：0～1重量％，余量由Fe以及不可避免的杂质构成。

专利文献4还记载了以下方面：通过成为这样的组成，热传导率比常规的工具钢更高。

另外，专利文献5公开了一种模具用钢，以质量％计其含有0.35<C≤0.50；0.01≤Si<0.19；1.50<Mn<1.78；2.00<Cr<3.05；0.51<Mo<1.25；0.30<V<0.80；以及0.004≤N≤0.040，余量由Fe以及不可避免的杂质构成。

专利文献5还记载了以下方面：通过成为这样的组成，从而可以提高模具的热传导率。

对于由模具或模具部件单独或组合地构成的成形工具，由于其具有与温度比室温高的被成形物接触的部位，因而在使用期间会暴露于温度上升和下降这样的热循环。根据用途，可能也会有施加较高压力的情况。为了承受这种严酷的热循环，模具或模具部件在淬火、回火的状态下使用。淬火时的加热条件取决于钢材的组成、用途、模具的大小等，在1030℃下保持1～3小时左右的情况较多。

另一方面，在工业中，当淬火时通常进行较大的模具与较小的模具一起加热的“混载”。然而，当进行混载时，若淬火时的加热条件与较大的模具相匹配，则较小的模具过度加热，晶粒变得粗大。