[发明专利]模具用钢和模具

说明书

本发明涉及模具用钢和模具。本发明涉及模具用钢，其具有包含以质量％计的下述的组成：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％，余量为Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明涉及模具用钢及其模具，并且特别是涉及硬度和耐腐蚀性优异的模具用钢，及其模具。

背景技术

近几年，混合有硬玻璃纤维以获得高强度的塑料产品已经增多。在此类塑料产品注射成形时，出现模具的磨耗。当模具磨耗时，产品的表面品质通过将磨耗转移至产品而劣化。表面品质劣化的产品是滞销的且被废弃。因此，重要的是，模具不磨耗，并且为了确保耐磨耗性，模具需要高硬度。

通常，用于混合有硬玻璃纤维的塑料的注射成形的模具的硬度主要为45-55HRC(从加工性的观点，在一些情况下使用回火至硬度低于上述的状态的模具)。

在用于使塑料产品成形的模具中，用于温度调节的液流通道一般设置在其内部，并且使冷水、热水或蒸气等流过液流通道以进行模具的温度控制。然而，在具有低耐腐蚀性的模具中，液流通道随着生锈而变窄，并且其变得不能确保预定的流速(冷水、热水或蒸气等)，导致干扰温度控制。此外，当锈进一步增多时，液流通道被锈阻塞，并且液流通道变得无用。此外，在具有低耐腐蚀性的模具中，以生锈部作为起点产生裂纹，并且裂纹的发展导致模具的破损，或冷水、热水或蒸气等从裂纹泄漏渗透至设计表面，这有时对树脂产品具有不利影响。另外，模具的表面有时被由待成形树脂产生的气体腐蚀。当腐蚀部转移至产品时，其表面品质劣化。由于这些原因，模具需要高耐腐蚀性。

因此，在用作模具期间，热应力或机械应力重复施加至模具。为了避免模具在此类严苛的使用环境下破损，模具需要晶粒的纤度(fineness)。

需要具有硬度和耐腐蚀性的塑料注射成形用模具(也包括构成模具的一部分的部件)一般通过以下步骤来制造：熔融→精制→浇注→均质化热处理→热加工→中间热处理→退火→机械加工1(粗加工)→淬火→回火→机械加工2(精加工)→镜面抛光或织构化(texturing)。

另外，在一些情况下，根据需要实施表面改性(如PVD、CVD、氮化、喷砂或喷丸硬化(shot peening))。

在该制造工艺中，模具用钢需要：(1)热加工后没有晶界碳化物的析出，(2)良好的退火性和(3)在淬火期间没有珠光体的析出。

在热加工时，钢处在γ单相的状态，并且形成元素的全部碳和碳化物固溶于基质(matrix)中。在热加工后的冷却期间，各元素的固溶度随着温度的降低而降低，并且碳化物有时在γ晶界处析出。热加工后析出的晶界碳化物不能通过随后的热处理(退火、淬火或回火)来去除。晶界碳化物变为分散在基质中的异物，其为通过镜面抛光获得均匀且平滑的表面的障碍物。此外，晶界碳化物还变为由于其在作为模具使用期间的重复应力而引起的破损的起点。因此，需要“(1)晶界碳化物的析出困难”。

当退火性差时，需要长期的复杂的退火条件来软化，这导致材料成本的增加。因此，需要通过简单的热处理来达到能够进行上述机械加工1的状态的软化，即，需要“(2)良好的退火性”。

在淬火期间析出的珠光体也不能通过随后的回火来去除。珠光体变为分散在基质中的异物，其为通过镜面抛光获得均匀且平滑的表面的障碍物。此外，珠光体还变为由于其在作为模具使用期间的重复应力而引起的破损的起点。因此，需要“(3)珠光体的析出困难”。