模具用钢和模具的制作方法_2

文档序号:9300820阅读:来源:国知局
一步包含以质量%计的:
[0051] 0· 0001%〈B 彡 0· 0050%。
[0052] 根据本发明的模具用钢可进一步包含以质量%计的下述的至少一种:
[0053] 0. 003% <S ^ 0. 250%,
[0054] 0. 0005% <Ca ^ 0. 2000%,
[0055] 0. 03% <Se ^ 0. 50%,
[0056] 0. 005% <Te ^ 0. 100%,
[0057] 0· 01%〈Bi < 0· 50%,和
[0058] 0· 03%〈Pb 彡 0· 50%。
[0059] 根据本发明的模具用钢可进一步包含以质量%计的下述的至少一种:
[0060] 0. 004% <Nb ^ 0. 100%,
[0061] 0. 004% <Ta ^ 0. 100%,
[0062] 0· 004%〈Ti 彡 0· 100 %,和
[0063] 0· 004 %〈Zr 彡 0· 100 %。
[0064] 根据本发明的模具用钢可进一步包含以质量%计的下述的至少任一种:
[0065] 0· 10% K 4. 00%,和
[0066] 0· 10%〈Co 彡 3. 00 % 〇
[0067] 根据本发明的模具用钢可具有28W/m/K以上的通过激光闪光法评价的25°C下的 导热系数。
[0068] 根据本发明的模具用钢可用作用于通过叠层制造来制造模具的材料。
[0069] 在本发明中,所述材料可以为粉末或板。
[0070] 根据本发明的模具为通过使用根据本发明的模具用钢借助叠层制造来制造的模 具。
[0071] 本发明的模具用钢为与如马氏体时效钢和析出硬化型不锈钢等传统的高合金钢 相比不添加如Si、Cr、Ni和Co等此类元素,或者以较少的量添加此类元素的低合金钢,从而 实现提高的导热系数。同时,本发明的模具用钢具有与机械结构用途用钢相比较高含量的 如Mn、Mo和V等元素,从而实现增强的高温强度。本发明的模具用钢结合了高的高温强度 和高的导热系数。
[0072] 另外,本发明的模具用钢保持为整体上具有减少的合金元素添加量的低合金钢。
[0073] 在用于通过叠层制造的模具生产中的假设下,本发明的模具用钢中,作为为用于 改进淬透性的元素的Cr和Mo的含量,与其在适于通过刮削的模具生产的情况中的含量相 比已经减少。本发明的模具用钢因而相应地处于低合金化状态。
[0074] 例如,JIS SKD61包含5Cr和I. 5Mo,和JIS SKD7包含3Cr和3Mo。相反,本发明 的模具用钢包含基于质量%的〇〈2.2%和此〈1.4%。
[0075] 此外,本发明中Si+Mn+Cr+Mo+V的总含量小于6. 2质量%,这比JIS SKD61和JIS SKD7中Si+Mn+Cr+Mo+V的含量低约3至4%。
[0076] 在叠层制造中,特别是,在其中使用粉末的叠层制造中,将热能施加至均匀铺展的 粉末的层,从而通过熔融/凝固或通过烧结使粉末硬化。
[0077] 在本操作中,高温状态如熔融状态下的粉末迅速冷却并且自动进行淬火。该淬火 在高冷却速度下迅速进行。即,淬火与粉末叠层制造的各步骤顺次且同时进行。
[0078] 由于如上所述淬火在高冷却速度下进行,因此即使钢已预先配混为具有减少含量 的作为钢的组分的淬透性改进组分,钢在通过叠层制造的制作期间也令人满意地淬火。
[0079] 此外,本发明的模具用钢具有高导热系数,这是由于该钢为低合金钢。
[0080] 尽管适合用作叠层制造用材料,但本发明的模具用钢还可用在其中由钢锭通过借 助机械加工而由此形成模具形状来生产模具的情况中。在该情况下,用于淬火等的热处理 条件可根据所含元素来设定。
[0081] 由此获得的模具由于钢组成的特征而具有高的高温强度和高导热性能二者。
[0082] 根据本发明,可提供能够获得高的高温强度和高导热系数二者的模具用钢和模 具。
【附图说明】
[0083] 图1为作为本发明的一个实施方案的压铸模具的截面图,所述模具具有轴芯 (spool core)〇
[0084] 图2为示出轴芯的磨耗状态的图。
【具体实施方式】
[0085] 以下,将详细描述根据本发明的模具用钢。根据本发明实施方案的模具用钢包含 下述元素作为基本元素,余量由Fe和不可避免的杂质构成。以下解释限制本发明中各化学 组分的含量的原因。各化学组分的含量值基于质量%给出。
[0086] 0. 25% <C<0. 38%
[0087] 在满足0. 25%〈C的情况下,通过将借助加工锭获得的材料机械加工而生产的模 具可通过热处理实现模具所需的30-57HRC的硬度。处于通过叠层制造生产的状态下的模 具也具有30-57HRC的硬度。此外,还在热处理通过叠层制造获得的模具的情况下,实现 30-57HRC的硬度。在C < 0. 25%的情况下,在通过任何生产工序生产的模具中,硬度是不 充分的。另一方面,在〇. C的情况下,导热系数降低。
[0088] 0. 01% <Si<0. 30%
[0089] 在Si彡0. 01 %的情况下,机械加工性大幅劣化。另一方面,在0. 30%彡Si的情 况下,导热系数大幅减小。
[0090] 0. 92% <Μη<1. 80%
[0091] 在Mn彡0. 92%的情况下,当通过将借助加工锭获得的材料机械加工而生产的模 具淬火时或当通过叠层制造生产的模具淬火时,淬透性不充分。另一方面,在1. 80% < Mn 的情况下,导热系数降低。另外,在1. 80%彡Mn的情况下,当P的含量高时回火脆性发生。 更优选的范围为0. 92% <Mn〈1.50%。
[0092] 0. 8% <Cr<2. 2%
[0093] 在Cr彡0. 8%的情况下,耐候性不充分。此外,在Cr彡0. 8%的情况下,钢具有蓝 脆性且200°C至350°C下的延性降低。另外,在Cr < 0. 8%的情况下,当通过将借助加工锭 获得的材料机械加工而生产的模具淬火时或当通过叠层制造生产的模具淬火时,淬透性不 充分。另一方面,在2. Cr的情况下,导热系数降低。
[0094] 0. 8% <Μο<1. 4%
[0095] 在Mo < 0. 8%的情况下,当通过将借助加工锭获得的材料机械加工而生产的模具 淬火和回火时或当通过叠层制造生产的模具回火(淬火后或不淬火)时,难以通过二次硬 化确保硬度,并且高温强度也不充分。另一方面,在I. Mo的情况下,断裂韧性值大幅 降低。
[0096] 0. 25% <V<0. 58%
[0097] 在V < 0. 25%的情况下,当通过将借助加工锭获得的材料机械加工而生产的模 具淬火时或当通过叠层制造生产的模具淬火时,奥氏体晶粒的粗大化成问题。另外,在 V < 0. 25%的情况下,当通过将借助加工锭获得的材料机械加工而生产的模具淬火和回火 时或当通过叠层制造生产的模具回火(淬火后或不淬火)时,难以通过二次硬化确保硬度, 并且高温强度也不充分。另一方面,在〇. 58 % < V的情况下,这些效果趋于不再增强且成本 增加。
[0098] 另外,在0. 58%<V的情况下,在模具用材料通过常规方法(包括熔融、精炼、铸造 和热加工)生产的情况下,以下存在更高的可能性:粗VC粒可能在铸造中的凝固期间在锭 中以较大量结晶出来并成为模具断裂的起始点。
[0099] 在本发明的钢中,通常以下述量包含作为不可避免的杂质的下列组分。
[0100] 0 ^ N ^ 0. 05%
[0101] 0 ^ P ^ 0. 05%
[0102] 0 ^ S ^ 0. 003%
[0103] 0 ^ Cu ^ 0. 30%
[0104] 0 彡 Ni 彡 0.30%
[0105] 0 ^ Al ^ 0. 10%
[0106] 0 ^ W ^ 0. 10%
[0107] 0 ^ 0 ^ 0. 01%
[0108] 0 ^ Co ^ 0. 10%
[0109] 0 彡 Nb 彡 0.004%
[0110] 0 彡 Ta 彡 0.004%
[0111] 0 彡 Ti 彡 0.004%
[0112] 0 ^ Zr ^ 0. 004%
[0113] 0 ^ B ^ 0. 0001%
[0114] 0 彡 Ca 彡 0.0005%
[0115] 0 ^ Se ^ 0. 03%
[0116] 0 彡 Te 彡 0.005%
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