热加工工具钢的制作方法

本发明涉及高淬火性和高高温强度的热加工工具钢，其适合作为用于温压、压铸、热挤压或温锻等的模具(包含模)的原材料。

背景技术：

1、jis-skd61和skd7被广泛用作用于温压、压铸、热挤压或温锻的模具用原材料。两种钢种根据所要求的特性而分别使用，对于要求韧性的构件，一般使用skd61，对于要求高温强度的构件，主要使用skd7。

2、作为热加工工具的钢材，提出了以通过调整cr和mo的含量来提高抗软化特性(高温强度)和韧性这两者为目的的热加工工具钢(专利文献1)。该专利文献1所述发明所涉及的热作模具用钢的韧性以夏比(charpy)冲击试验值计为50.3～86.6j/cm2，并且，通过淬火退火进行调质之前的初期硬度的hrc与通过淬火退火进行调质之后的hrc之差δhrc为7.3～11.1。将该δhrc作为抗软化特性(高温强度)。

3、另外，还提出了着眼于淬火退火后的碳化物组成和量，以通过适当地控制它们来提高韧性和高温强度为目的的热作模具用钢(专利文献2)。该专利文献2所述发明所涉及的热作模具用钢的夏比冲击值为30j/cm2以上，软化量(δhrc)为13hrc以下。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2013-087322，

7、专利文献2：日本特开2017-155306。

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、通常，skd61、skd62、skd7等钢种作为热加工中使用的模具用原材料是已知的。而且，对于要求耐热性以及耐热裂性和韧性的用途，采用skd61作为模具原材料，对于要求耐软化性和耐热强度的用途，采用skd7作为模具原材料。

3、另一方面，在专利文献1或专利文献2所公开的发明中，热加工工具钢的高温强度以淬火退火到45hrc的钢材在高温保持后的硬度降低(抗软化性)来进行评价。这作为压铸等铸造熔融铝的模具钢的特性评价是没有问题的，但在热挤压或温锻等的加工被加工材料的强度高的材料的模具用途中，对模具材料施加的应力高，强度不足，因此不适合。即，用于热挤压的模具在40hrc以下的硬度下会由于强度不足而在加工时产生弯曲，无法满足挤压制品的尺寸规格。在专利文献1、2的发明中，也包含抗软化后的硬度为35hrc以下的钢材，从而在热挤压或温锻这样的被加工材料的强度高的情况下，如上所述，在加工时会产生弯曲，无法得到高尺寸精度的制品。

4、本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供热加工工具钢，其可得到高温下的0.2％耐力优异的热加工工具钢，若使用该热加工工具钢制造模具，则即使加工对象是高强度的材料，也不会塑性变形，可进行高精度的加工。

5、解决课题的手段

6、本发明所涉及的热加工工具钢的特征在于，具有以下组成，即含有：

7、c：0.35～0.50质量％、

8、si：0.50质量％以下、

9、mn：0.37～1.00质量％、

10、cr：4.30～5.50质量％、

11、ni：0.20质量％以下、

12、mo+(1/2)w：1.5～3.2质量％、

13、v：0.30～0.80质量％、

14、n：0.006～0.025质量％，且

15、余量为fe和不可避免的杂质；

16、并且，在用[x]表示成分x的含量(质量％)时，用下式求出的a超过1000：

17、a＝1050-373.6[c]+28.7[cr]-150.0[ni]-127.3[v]+45.9[mo+(1/2)w]。

18、在本发明中，例如，可设为：

19、ni为0.11质量％以上，c为0.45质量％以下或0.38～0.45质量％，或v为0.49～0.62质量％。另外，可设为：mn为0.45质量％以上，或mo+(1/2)w为1.6质量％以上。

20、另外，在本发明中，例如，

21、作为淬火性的指标的淬火临界冷却时间优选为60分钟以上，

22、并且，

23、优选通过淬火退火处理，将500℃下的高温拉伸试验的0.2％耐力调质到1000mpa以上。

24、发明的效果

25、根据本发明，可得到高温下的0.2％耐力优异的热加工工具钢，在通过使用该钢材制造的模具进行挤压加工或锻造加工的情况下，即使在配对材料为高强度且反复加工的情况下，模具也不会塑性变形，可加工高精度的制品。

26、另外，由于使用本发明的钢材的模具可防止塑性变形，所以可提高模具寿命。而且，本发明的钢材的淬火性也良好，可抑制由淬火冷却速度的影响引起的韧性降低。此外，由于本发明的钢材的淬火性优异，所以只要是使用该钢材的模具，就连大型材也可制造。

技术特征：

1.热加工工具钢，其特征在于，具有以下组成，即含有：

2.热加工工具钢，其特征在于，具有以下组成，即含有：

3.热加工工具钢，其特征在于，具有以下组成，即含有：

4.根据权利要求1或2所述的热加工工具钢，其特征在于，c为0.38～0.45质量％。

5.根据权利要求1或2所述的热加工工具钢，其特征在于，v为0.49～0.62质量％。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的热加工工具钢，其特征在于，mn为0.45质量％以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的热加工工具钢，其特征在于，mo+(1/2)w为1.6质量％以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的热加工工具钢，其特征在于，作为淬火性的指标的淬火临界冷却时间为60分钟以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的热加工工具钢，其特征在于，通过淬火退火处理，将500℃下的高温拉伸试验的0.2％耐力调质到1000mpa以上。

技术总结
本发明的热加工工具钢具有以下组成，即含有C：0.38～0.45质量％、Si：0.50质量％以下、Mn：0.37～1.00质量％、Cr：4.30～5.50质量％、Ni：0.11～0.20质量％、Mo+(1/2)W：1.5～3.2质量％、V：0.49～0.62质量％、N：0.006～0.025质量％，且余量为Fe和不可避免的杂质，并且，在用[X]表示成分X的含量(质量％)时，用A＝1050‑373.6[C]+28.7[Cr]‑150.0[Ni]‑127.3[V]+45.9[Mo+(1/2)W]求出的A超过1000。由此，可得到高温下的0.2％耐力优异的热加工工具钢，若使用该热加工工具钢制造模具，则即使加工对象是高强度的钢种，也不会塑性变形，可进行高精度的加工。

技术研发人员：根岸茂利
受保护的技术使用者：日本高周波钢业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13