CN103282530A - 耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法 - Google Patents

耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103282530A
CN103282530A CN2011800628424A CN201180062842A CN103282530A CN 103282530 A CN103282530 A CN 103282530A CN 2011800628424 A CN2011800628424 A CN 2011800628424A CN 201180062842 A CN201180062842 A CN 201180062842A CN 103282530 A CN103282530 A CN 103282530A
Authority
CN
China
Prior art keywords
less
steel
thermal conductivity
getting rusty
die steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800628424A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103282530B (zh
Inventor
福丸大志郎
福丸麻里子
菅野隆一朗
中津英司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Publication of CN103282530A publication Critical patent/CN103282530A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103282530B publication Critical patent/CN103282530B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供模具用钢及其制造方法，该钢满足作为模具用钢的基本特性，此基础上还兼顾优异的耐生锈性及导热性。该模具用钢是具有如下组成的钢：以质量%计，含有C：0.07～0.15%、Si：大于0～小于0.8%、Mn：大于0～小于1.5%、P：小于0.05%、S：小于0.06%、Ni：大于0～小于0.9%、Cr：2.9～4.9%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%、V：大于0～小于0.15%、Cu：0.25～1.8%，余量由Fe及无法避免的杂质构成，硬度为30～42HRC。优选的是，作为无法避免的杂质的Al控制在小于0.1%、N控制在小于0.06%、O控制在小于0.005%。前述硬度可通过淬火及530℃以上的回火来得到。

Description

耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及兼备优异的耐生锈性及导热性、主要最适合于塑料成型用途的模具用钢及其制造方法。
背景技术
以往，特别是对于塑料成型中使用的模具用钢，主要要求如下：
（1）镜面精加工性好、针孔及其它微细凹坑的产生倾向小；
（2）压纹加工性好；
（3）强度、耐磨耗性、韧性好；
（4）被切削性好；
（5）耐腐蚀性、耐生锈性好；
（6）导热性好；等。
其中，耐生锈性及导热性的提高对于最近的模具用钢来说逐渐成为重要的要求特性。总之，在生产间歇、维修等模具未使用时，存在因结露造成模具表面生锈的问题。如果模具表面生锈，则开始再次使用时需要打磨等脱锈的工序，成为生产率降低的主要原因。因此，对于模具用钢大多要求耐生锈性的提高。另外，对于需要反复加热及冷却的塑料成型来说，模具用钢的导热性的提高是用于缩短该热循环从而提升生产率的重要的改善特性。
作为塑料成型中使用的模具用钢，提出有由以质量%（以下表述为%）计C：0.075～0.15%、Si：1.0%以下、Mn：1～3%、Cr：2～5%、Ni：1～4%（其中，Mn+Cr+Ni≥6）、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：0.1～1.0%、P：0.015%以下、S：0.02%以下、余量为Fe及杂质组成的合金钢（专利文献1）。
另外，提出有具有如下组成的模具用钢（专利文献2）：含有C：0.10～0.25%、Si：1.00%以下、Mn：2.00%以下、Ni：0.60～1.50%、Cr：大于1.00～2.50%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：1.00%以下、V：0.03～0.15%、Cu：0.50～2.00%、S：0.05%以下，Al被控制在0.10%以下、N被控制在0.06%以下、O被控制在0.005%以下，余量为Fe及无法避免的杂质。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2001-505617号公报
专利文献2:日本特开2007-146278号公报
发明内容
发明要解决的问题
含有2～5%的Cr的专利文献1的模具用钢的耐生锈性优异。然而，由于导热率低，因此存在热循环时间依据成型条件增加而降低生产率的顾虑。另一方面，Cr为2.5%以下的专利文献2的模具用钢具有高导热率，能够缩短热循环时间。然而，与专利文献1的模具用钢相比，耐生锈性仍有提升的空间。如此，导热性与耐生锈性是相反的特性，因此希望提供以高水准兼备这些特性的模具用钢。
本发明的目的在于提供兼备优异的导热性及耐生锈性的模具用钢、以及用于得到该模具用钢的优选的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人对于模具用钢的成分组成进行重新研究。其结果确认了：即便是构成以往的模具用钢的多种元素种类，它们也是相互且复杂地作用于耐生锈性及导热性。而且，以兼备上述两特性为目的而在多种元素种类中提取影响度特别大的因素，并且还查明它们的含量之间存在最合适的关系，从而完成本发明。
即，本发明提供一种耐生锈性及导热性优异的模具用钢，其特征在于，其是具有如下组成的钢：以质量%计，含有C：0.07～0.15%、Si：大于0～小于0.8%、Mn：大于0～小于1.5%、P：小于0.05%、S：小于0.06%、Ni：大于0～小于0.9%、Cr：2.9～4.9%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%、V：大于0～小于0.15%、Cu：0.25～1.8%，余量由Fe及无法避免的杂质构成，硬度为30～42HRC。优选的是，作为无法避免的杂质的Al控制在小于0.1%、N控制在小于0.06%、O控制在小于0.005%。
另外，本发明提供一种耐生锈性及导热性优异的模具用钢的制造方法，其特征在于，该方法通过将具有如下组成的钢淬火及采用530℃以上的温度的回火，从而将硬度调整为30～42HRC，所述组成为：以质量%计，含有C：0.07～0.15%、Si：大于0～小于0.8%、Mn：大于0～小于1.5%、P：小于0.05%、S：小于0.06%、Ni：大于0～小于0.9%、Cr：2.9～4.9%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%、V：大于0～小于0.15%、Cu：0.25～1.8%，余量由Fe及无法避免的杂质构成。优选的是，作为无法避免的杂质的Al控制在小于0.1%、N控制在小于0.06%、O控制在小于0.005%。
并且优选的是，上述钢的组成满足基于质量%的由下述式1及式2得到的值各自为100以上的模具用钢及其制造方法。
式1：85-60.1×[C%]–115×[S%]+0.1×[Ni%]+7.17×[Cr%]+2.44×[(Mo+1/2W)%]
式2：140+30.9×[C%]-17.8×[Si%]-10.5×[Mn%]-12.4×[Ni%]-3.68×[Cr%]-1.26×[(Mo+1/2W)%]-3.68[Cu%]
其中，[]括弧内表示各元素的含量（质量%）。
发明的效果
根据本发明，能够以高再现性同时实现以往各种模具用钢无法达成的优异的耐生锈性及导热性。因此，对于模具的技术提升是有效的技术。
具体实施方式
本发明的特征在于能够指定对于耐生锈性及导热性有较大影响的元素种类作为模具用钢的构成元素。即，C、S、Ni、Cr、Mo、W对于耐生锈性有较大影响，C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Cu是对于导热性有较大影响的元素种类。采用该指定对于具有优异耐生锈性的专利文献1记载的模具用钢重新估计C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Cu量，从而可以实现导热性的提高。另外，对于具有优异导热性的专利文献2记载的模具用钢重新估计C、S、Ni、Cr、Mo、W的含量，从而可以实现耐生锈性的提高。
而且，本发明进一步的特征在于能够将上述指定的元素种类对于耐生锈性及导热性分别造成的影响度也定量化。通过该影响度的定量化，由于使作为调整目标的模具用钢的最合适的成分组成更加明确，因此能够实现耐生锈性及导热性的进一步提高。以下说明每一特征。
·C：0.07～0.15%
C是提高淬火性且在回火中通过Cr、Mo（W）、V碳化物的析出带来组织强化的元素，是用来维持后述的30～42HRC的淬火回火硬度的必要的基本添加元素。而且，为了抑制切削加工时等中产生的加工应变，希望预先降低钢中的残余应力，对此必要的是上述回火温度能够提高。因此，对于本发明钢，重要的是，添加足够的C量，例如添加即使采用530℃以上的回火也能稳定地达到30HRC以上的硬度的足够的C量。
然而，随着添加量的增加，Cr碳化物的形成导致基体中的固溶Cr减少时，耐生锈性降低，因此本发明中设为0.15%以下。另一方面，由于固溶Cr是降低模具用钢的导热率的较大因素，因此用于形成Cr碳化物的C过少时，会使模具用钢的导热性劣化。而且，由于也无法得到必要的硬度，因此设为0.07%以上。优选为0.08%以上和/或0.13%以下。更优选为0.1%以上和/或0.12%以下。进一步优选为0.1%以下。
·Si：大于0～小于0.8%
Si是提高相对于例如塑料成型时由被成型材料产生的气体等、模具使用时的环境的耐腐蚀性的元素。然而，过多时，模具用钢具有的导热率显著降低、导热性劣化。另外，减少Si时，机械特性的各向异性得到减轻，条纹状偏析也被减少，得到优异的镜面加工性。因此，本发明中设为小于0.8%。优选为0.1%以上和/或0.6%以下。更优选为0.15%以上和/或0.5%以下。进一步优选为0.2%以上。特别优选为0.25%以上。
·Mn：大于0～小于1.5%
Mn是提高淬火性、且抑制铁素体的生成、并赋予适度的淬火回火硬度的元素。然而，过多时，不仅导热性显著受损，而且与后述的S键合生成非金属夹杂物MnS而成为锈、针孔发生的主要原因。另外，使基体的粘度提高而被切削性降低，因此设为小于1.5%。优选为0.1%以上和/或1.0%以下。更优选为0.2%以上和/或0.8%以下。进一步优选为0.3%以上。
·P：小于0.05%
P是过多时使热加工性、韧性降低的元素。因此，本发明中设为小于0.05%。优选为0.03%以下。
·S：小于0.06%
S由于以非金属夹杂物MnS的形式存在，因此对于被切削性的提高有较大效果。然而，大量MnS的存在助长机械特性的各向异性、特别是韧性的各向异性等，成为使模具自身性能降低的主要原因。而且，MnS还成为锈、针孔发生的起点，此使得对于本发明钢来说重要的特性即耐生锈性、研磨精加工性大大劣化。因此，即便是添加S的情况下，也要限定在小于0.06%。优选为0.035%以下。另外，优选的下限为0.005%以上。
·Ni：大于0～小于0.9%
Ni也提高本发明钢的淬火性且抑制铁素体的生成。而且是提高本发明钢的耐生锈性的元素。然而，过多时，不仅降低导热率，而且提高基体的粘度而降低被切削性。因此，Ni设为小于0.9%。优选为0.1%以上和/或0.6%以下。更优选为0.15%以上、进一步优选为0.2%以上。
·Cr：2.9～4.9%
Cr是通过回火处理而使微细碳化物析出、聚集来提高本发明钢的强度的元素。而且另一方面，是通过固溶在基体中来提高本发明钢的耐生锈性的元素。进一步进行氮化处理时，还具有提高氮化层的硬度的效果。然而，过多时，上述固溶Cr量增加不仅使导热率显著降低，而且使软化阻力也降低。因此，本发明的Cr设为2.9～4.9%。优选为3.5%以上和/或4.8%以下。进一步优选为3.8%以上。
·Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%
Mo、W在回火处理时使微细碳化物析出、聚集来提高本发明钢的强度。另外，使回火时的软化阻力较大。而且是与Cr同样地通过固溶在基体中来提高本发明钢的耐生锈性的元素，是单独或复合地含有的元素。此外，部分Mo、W通过部分固溶在模具表面的氧化皮膜中而还具有提高相对于模具使用中的、例如由塑料产生的腐蚀性气体的耐腐蚀性的作用效果。然而，过多时，招致被切削性的降低。而且，上述固溶量增加时，使导热率显著降低。因此，本发明中，Mo及W按照由(Mo+1/2W)关系式定义的单独或复合量计设为小于0.8%。优选为0.1%以上和/或0.6%以下。进一步优选为0.3%以上和/或0.5%以下。
·V：大于0～小于0.15%
V提高回火软化阻力且抑制晶粒的粗大化从而有助于韧性的提高。另外，微细地形成硬质的碳化物而具有提高耐磨耗性的效果。然而，过多时，招致被切削性的降低，因此设为小于0.15%。优选为0.03%以上和/或0.10%以下。更优选为0.05%以上、进一步优选为0.07%以上。
·Cu：0.25～1.8%
Cu是在回火处理时使Fe-Cu固溶体析出、聚集来提高本发明钢的强度的元素。然而，过多时，使热加工性显著降低。而且，导热率也降低，本发明钢的导热性劣化。因此，本发明的Cu设为0.25～1.8%。优选为0.4%以上和/或1.5%以下。更优选为0.7%以上、进一步优选为1.0%以上。
·Al：小于0.1%
作为无法避免的杂质的Al通常用作熔炼时的脱氧元素。而且，在处于将硬度调质后的状态的本发明钢中，Al2O3在该钢中大量存在时，镜面加工性劣化。因此，优选的是，本发明的Al控制在小于0.1%。更优选为小于0.05%。
·N（氮）：小于0.06%
作为无法避免的杂质的N是用于在钢中形成氮化物的元素。氮化物过多地形成时，模具的韧性、被切削性及打磨性显著地劣化。因此，优选的是，钢中的N控制得较低。因此，本发明中优选将N控制在小于0.06%。更优选为小于0.03%。
·O（氧）：小于0.005%
作为无法避免的杂质的O是用于在钢中形成氧化物的元素。过多的氧化物成为使冷塑性加工性及打磨性显著劣化的主要原因。而且，本发明中尤为重要的是抑制上述Al2O3的形成。因此，优选的是，将本发明的O的上限控制为0.005%。更优选为小于0.003%。
·优选满足：由下述式1及式2得到的值各自为100以上（[]括弧内表示各元素的含量（质量%））。
式1：85-60.1×[C%]–115×[S%]+0.1×[Ni%]+7.17×[Cr%]+2.44×[(Mo+1/2W)%]
式2：140+30.9×[C%]-17.8×[Si%]-10.5×[Mn%]-12.4×[Ni%]-3.68×[Cr%]-1.26×[(Mo+1/2W)%]-3.68[Cu%]
满足强度、软化阻力、被切削性等基本特性的基础上，为了进一步实现本发明的特征即优异的耐生锈性及导热性，必要的是，将构成本发明钢的多种元素种类的含量调整至上述的成分范围内。然而，各个元素对于耐生锈性及导热性造成影响的程度不同。因此，对于维持基本特性、还兼顾优异的耐生锈性及导热性，有效的是相互地管理构成元素种类的含量。
因此，对于本发明钢的各个构成元素，调查其对于耐生锈性及导热性的影响程度。结果关于耐生锈性弄清了：其提高效果以Cr、Mo及W、Ni的顺序增加，反之，该特性以S、C的顺序降低。另外，关于导热性弄清了：C的含有所带来的提高效果大，该特性以Si、Ni、Mn、Cr、Cu、Mo及W的顺序降低。而且，通过进行将这些元素的含量设为变量时的多元回归分析，能够以准确的相互系数表示上述影响度。
即，与本发明钢的耐生锈性相关的构成元素的影响度可以用以下的式1相互地表述。此时，提高该特性的元素的系数被表述为正，而降低该特性的元素的系数被表述为负，各自的绝对值越大，其影响度越大。另外，本发明钢的情况下，式1的值为100以上，这对于耐生锈性的进一步提高来说是优选的。进一步优选的是，该值为105以上。
式1：85-60.1×[C%]–115×[S%]+0.1×[Ni%]+7.17×[Cr%]+2.44×[(Mo+1/2W)%]
另外，与本发明钢的导热性相关的构成元素的影响度可以用以下的式2相互地表述。此时，对于该特性的提高起作用的元素的系数被表述为正，而对于该特性的降低起作用的元素的系数被表述为负，各自的绝对值越大，其影响度越大。另外，本发明钢的情况下，式2的值为100以上，这对于导热性的进一步提高来说是优选的。进一步优选的是，该值为105以上。
式2：140+30.9×[C%]-17.8×[Si%]-10.5×[Mn%]-12.4×[Ni%]-3.68×[Cr%]-1.26×[(Mo+1/2W)%]-3.68[Cu%]
·模具用钢的硬度为30～42HRC。
原材料的硬度过低时，模具制作时的镜面加工性降低。而且，作为模具制品的耐磨耗性也降低。另一方面，原材料的硬度过高时，模具制作时的被切削性降低。而且，作为模具制品的韧性也降低。因此，本发明的模具用钢的硬度设为30～42HRC。优选为35HRC以上和/或40HRC以下。本发明的模具用钢通过淬火回火热处理被调质为该硬度后能够作为用来被切削加工为模具形状的所谓预硬钢使用。
并且，本发明钢即使采用530℃以上的高温回火也能够稳定地达到上述30HRC以上、进一步为35HRC以上的硬度。即使采用540℃以上的回火也能够实现。如上所述，为了抑制切削加工时等产生的加工应变，能够减少钢中残余应力的高温下的回火是有利的。本发明的模具用钢被调整成兼备优异耐生锈性和导热性以及上述回火特性的最合适的成分组成。需要说明的是，不必对此时的淬火温度作特別的设定。例如自900℃以上的温度的淬火可以适用。
实施例1
在真空熔化炉中将调整为规定成分组成的10kg钢锭熔炼。成分组成示于表1。表1还一并记载了本发明的式1、2的值。现有钢1、2分别相当于专利文献1、2的钢。
[表1]
Figure BDA00003410548200091
Figure BDA00003410548200092
※1:包含杂质
※2:85-60.l[C％]-115[S％]+0.l[Ni％]+7.17[Cr%]+2.44[(Mo+1/2W)％]
※3:140+30.9[C％]-17.8[Si％]-10.5[Mn%]-12.4[Ni％]-3.68[Cr%]-1.26[(Mo+1/2W)％]-3.68[Cu％]
接着，在1150℃下锻造这些钢锭，制成厚度30mm×宽度30mm的钢材，在860℃下对其进行退火处理。然后，由各个退火处理材加工成10mm×10mm×10mm的硬度评价用、5mm×8mm×15mm的耐生锈性评价用及直径10mm×厚度1mm的导热性评价用这三种尺寸形状的钢坯。而后，对于将这些钢坯进行规定的淬火回火处理后的钢坯，实施以下的试验。
（硬度的评价）
使用10mm×10mm×10mm的钢坯，对其进行自950℃的利用气体冷却实施的淬火处理。然后，回火处理采用对于降低钢中残余应力有利的高温回火，条件设为550℃下2小时。硬度的结果示于表2。本发明钢即使采用550℃的回火也能达到30HRC以上的硬度，优选的钢则能达到35HRC以上的硬度。
[表2]
Figure BDA00003410548200101
（耐生锈性的评价）
使用5mm×8mm×15mm的钢坯，对其进行与上述同样的淬火处理。回火处理的条件设为540℃～580℃的适当温度下2小时，使得硬度为34～36HRC（目标硬度35HRC）。然后，对于该回火处理后的试验片进行在温度80℃、湿度90%的环境下24小时的暴露试验，算出8mm×15mm的表面生锈的面积率（100×生锈面积（mm2）/试验片的表面积（mm2））。结果示于表3。
（导热性的评价）
使用直径10mm×厚度1mm的钢坯，对其进行与上述同样的淬火处理。回火处理的条件与上述同样地设为540℃～580℃的适当温度下2小时，使得硬度为34～36HRC（目标硬度35HRC），并与耐生锈性的评价用试验片一起处理。然后，对于回火处理后的试验片通过激光闪光法测定导热率。结果示于表3。
[表3]
Figure BDA00003410548200111
根据表3的结果，与现有钢1、2相比，成分组成被调整为最佳的本发明钢1～6实现了优异的耐生锈性与导热率的并存。而且，式1的值为100以上的本发明钢3～6未确认到生锈。另一方面，Si高的比较钢1、Ni高的比较钢3的导热率大幅降低。即使是具有接近本发明钢的成分组成的比较钢2，Ni高，导热率也低。Cr低的比较钢3的耐生锈性也降低。
实施例2
除了使成分组成发生变化以外，与前述实施例1同样地操作，将10kg钢锭熔炼。成分组成示于表4。表4与表1同样还一并记载了本发明的式1、2的值。
[表4]
Figure BDA00003410548200121
Figure BDA00003410548200122
接着，将这些钢锭采用与前述实施例1相同的条件进行锻造、退火处理。然后，由各个退火处理材加工成10mm×10mm×10mm的硬度评价用、5mm×8mm×15mm的耐生锈性评价用及直径10mm×厚度1mm的导热性评价用这三种尺寸形状的钢坯。而后，对于将这些钢坯进行规定的淬火回火处理后的钢坯，实施以下的试验。
（硬度的评价）
使用10mm×10mm×10mm的钢坯，对其进行与实施例1相同条件的淬火处理。然后，回火处理以下述两条件实施：实施例1的550℃下2小时的条件；以及580℃下2小时的条件。硬度的结果示于表5。另外，表5还一并显示实施例1中评价的本发明钢2、3、5、6、比较钢1～3、现有钢1、2的结果。本发明钢即使采用550℃的回火以及580℃的回火也可达到30HRC以上的硬度，优选的钢则能达到35HRC以上的硬度。另外，V低的本发明钢22在580℃的回火下硬度低于30HRC。另一方面，C量少的比较钢4在550℃、580℃这两者的回火下未达到30HRC。
[表5]
（耐生锈性的评价）
使用5mm×8mm×15mm的钢坯，对其进行与实施例1的耐生锈性评价时相同条件的淬火和回火处理、以及暴露试验。并且，测定试验前的试验片的质量及试验后的锈脱落后的试验片的质量，算出质量的减少率（100×试验片的减少量（g）/试验前的试验片的质量（g））。结果示于表6。另外，表6还一并记载了实施例1中评价的现有钢2的结果。
（导热性的评价）
使用直径10mm×厚度1mm的钢坯，对其进行与实施例1的导热性评价时相同条件的淬火和回火处理、以及导热率的测定。结果示于表6。另外，表6还一并记载了实施例1中评价的现有钢2的结果。
[表6]
Figure BDA00003410548200151
根据表6的结果，本发明钢7～22具有优异的耐生锈性及导热率，实现了它们的并存。本发明钢10的C量高，但式1的值高、耐生锈性良好。另一方面，Si高的比较钢5、6的导热率低。Cr低的比较钢7因生锈造成质量的减少量多，耐生锈性降低。
实施例3
在电弧熔化炉中将调整为表7的成分组成的10t钢锭熔炼。表7与表1同样还一并记载了本发明的式1、2的值。
[表7]
Figure BDA00003410548200161
Figure BDA00003410548200162
※1:包含杂质
接着，将这些钢锭锻延，制成截面积为6500cm2的方形材。然后，由该方形材采集5mm×8mm×15mm的耐生锈性评价用及直径10mm×厚度1mm的导热性评价用这两种尺寸形状的钢坯，进行采用与实施例2相同条件的耐生锈性及导热性的评价。结果如表8所示。
[表8]
Figure BDA00003410548200163
根据表8的结果可知，本发明钢23实现了优异耐生锈性与导热率的并存。
产业上的可利用性
本发明钢由于还满足该作为模具用的基本特性，所以除了塑料成型用模具以外，还能够用作橡胶成型用、小批量生产使用的热加工用、铸件用等的模具。

Claims (6)

1.一种耐生锈性及导热性优异的模具用钢，其特征在于，其是具有如下组成的钢：以质量%计，含有C：0.07～0.15%、Si：大于0～小于0.8%、Mn：大于0～小于1.5%、P：小于0.05%、S：小于0.06%、Ni：大于0～小于0.9%、Cr：2.9～4.9%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%、V：大于0～小于0.15%、Cu：0.25～1.8%，余量由Fe及无法避免的杂质构成，硬度为30～42HRC。
2.根据权利要求1所述的耐生锈性及导热性优异的模具用钢，其特征在于，钢的组成满足：基于质量%的由下述式1及式2得到的值各自为100以上，
式1：85-60.1×[C%]–115×[S%]+0.1×[Ni%]+7.17×[Cr%]+2.44×[(Mo+1/2W)%]
式2：140+30.9×[C%]-17.8×[Si%]-10.5×[Mn%]-12.4×[Ni%]-3.68×[Cr%]-1.26×[(Mo+1/2W)%]-3.68[Cu%]
其中，[]括弧内表示各元素的含量（质量%）。
3.根据权利要求1或2所述的耐生锈性及导热性优异的模具用钢，其特征在于，作为无法避免的杂质的Al控制在小于0.1%、N控制在小于0.06%、O控制在小于0.005%。
4.一种耐生锈性及导热性优异的模具用钢的制造方法，其特征在于，该方法通过将具有如下组成的钢淬火及采用530℃以上的温度的回火，从而将硬度调整为30～42HRC，所述组成为：以质量%计，含有C：0.07～0.15%、Si：大于0～小于0.8%、Mn：大于0～小于1.5%、P：小于0.05%、S：小于0.06%、Ni：大于0～小于0.9%、Cr：2.9～4.9%、Mo与W按单独或复合计(Mo+1/2W)：大于0～小于0.8%、V：大于0～小于0.15%、Cu：0.25～1.8%，余量由Fe及无法避免的杂质构成。
5.根据权利要求4所述的耐生锈性及导热性优异的模具用钢的制造方法，其特征在于，钢的组成满足：基于质量%的由下述式1及式2得到的值各自为100以上，
式1：85-60.1×[C%]–115×[S%]+0.1×[Ni%]+7.17×[Cr%]+2.44×[(Mo+1/2W)%]
式2：140+30.9×[C%]-17.8×[Si%]-10.5×[Mn%]-12.4×[Ni%]-3.68×[Cr%]-1.26×[(Mo+1/2W)%]-3.68[Cu%]
其中，[]括弧内表示各元素的含量（质量%）。
6.根据权利要求4或5所述的耐生锈性及导热性优异的模具用钢的制造方法，其特征在于，作为无法避免的杂质的Al控制在小于0.1%、N控制在小于0.06%、O控制在小于0.005%。
CN201180062842.4A 2010-12-27 2011-09-29 耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法 Active CN103282530B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-289442 2010-12-27
JP2010289442 2010-12-27
PCT/JP2011/072317 WO2012090562A1 (ja) 2010-12-27 2011-09-29 耐発錆性および熱伝導性に優れた金型用鋼およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103282530A true CN103282530A (zh) 2013-09-04
CN103282530B CN103282530B (zh) 2015-05-13

Family

ID=46382687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180062842.4A Active CN103282530B (zh) 2010-12-27 2011-09-29 耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2660348B1 (zh)
JP (1) JP5534482B2 (zh)
KR (1) KR101545417B1 (zh)
CN (1) CN103282530B (zh)
WO (1) WO2012090562A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107949651A (zh) * 2015-09-11 2018-04-20 大同特殊钢株式会社 模具用钢及成形工具
CN114250422A (zh) * 2021-12-31 2022-03-29 安徽哈特三维科技有限公司 一种韧性好热导率高的模具钢及其制备方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013177669A (ja) * 2012-01-31 2013-09-09 Daido Steel Co Ltd 熱伝導性能と鏡面研磨性と耐候性と靭性及び被削性に優れた成形用金型用鋼
CN103774047B (zh) * 2012-10-20 2017-03-01 大同特殊钢株式会社 具有优异的热导性、镜面抛光性和韧性的成型模具用钢
TWI500781B (zh) * 2013-02-28 2015-09-21 Hitachi Metals Ltd 模具用鋼及其製造方法
JP6601051B2 (ja) * 2015-01-28 2019-11-06 大同特殊鋼株式会社 鋼の粉末
US10975460B2 (en) 2015-01-28 2021-04-13 Daido Steel Co., Ltd. Steel powder and mold using the same
JP6520518B2 (ja) * 2015-07-24 2019-05-29 大同特殊鋼株式会社 金型補修溶接材料
EP3636791B1 (en) * 2018-10-12 2021-05-05 Daido Steel Co., Ltd. Steel for mold
CN112708816A (zh) * 2021-01-28 2021-04-27 南通成科精密铸件有限公司 一种压铸件及其表面处理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179407A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nkk Corp 継目無鋼管製造用工具
JP2004002951A (ja) * 2002-04-12 2004-01-08 Daido Steel Co Ltd 快削性工具鋼
JP2005187899A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Daido Steel Co Ltd 加工性に優れたプラスチック成形金型用鋼
CN1955328A (zh) * 2005-10-27 2007-05-02 日立金属株式会社 模具钢

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62230955A (ja) * 1986-03-31 1987-10-09 Nippon Steel Corp 耐食性の優れた堀削ドリルパイプ用鋼
JPH0250910A (ja) * 1988-08-15 1990-02-20 Nippon Steel Corp 熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法
JP3440547B2 (ja) * 1994-04-11 2003-08-25 大同特殊鋼株式会社 高硬度析出硬化性型材
FR2726287B1 (fr) * 1994-10-31 1997-01-03 Creusot Loire Acier faiblement allie pour la fabrication de moules pour matieres plastiques ou pour caoutchouc
JPH08164465A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Daido Steel Co Ltd 少量生産用ダイカスト型用鋼
SE506918C2 (sv) 1996-06-26 1998-03-02 Uddeholm Tooling Ab Stållegering, stålprodukt tillverkad av legeringen samt användning av legeringen/produkten
JP4232128B2 (ja) * 1998-08-03 2009-03-04 日立金属株式会社 被削性に優れた高強度プリハードン鋼材
JP4213830B2 (ja) * 1998-09-29 2009-01-21 新日本製鐵株式会社 レーザ溶接用鋼
JP2000297351A (ja) * 1999-04-12 2000-10-24 Hitachi Metals Ltd ダイカスト金型用鋼およびダイカスト金型
JP4269293B2 (ja) 2005-10-27 2009-05-27 日立金属株式会社 金型用鋼
JP5376302B2 (ja) 2008-03-28 2013-12-25 日立金属株式会社 被切削性に優れた金型用鋼
JP5053213B2 (ja) * 2008-09-12 2012-10-17 新日本製鐵株式会社 海岸地区における塗装時の耐食性に優れた高強度鋼およびその製造法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179407A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nkk Corp 継目無鋼管製造用工具
JP2004002951A (ja) * 2002-04-12 2004-01-08 Daido Steel Co Ltd 快削性工具鋼
JP2005187899A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Daido Steel Co Ltd 加工性に優れたプラスチック成形金型用鋼
CN1955328A (zh) * 2005-10-27 2007-05-02 日立金属株式会社 模具钢

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107949651A (zh) * 2015-09-11 2018-04-20 大同特殊钢株式会社 模具用钢及成形工具
US11141778B2 (en) 2015-09-11 2021-10-12 Daido Steel Co., Ltd. Steel for molds and molding tool
CN114250422A (zh) * 2021-12-31 2022-03-29 安徽哈特三维科技有限公司 一种韧性好热导率高的模具钢及其制备方法
CN114250422B (zh) * 2021-12-31 2022-09-30 安徽哈特三维科技有限公司 一种韧性好热导率高的模具钢及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2660348B1 (en) 2017-11-15
EP2660348A4 (en) 2014-09-03
JP5534482B2 (ja) 2014-07-02
KR101545417B1 (ko) 2015-08-18
KR20130091351A (ko) 2013-08-16
EP2660348A1 (en) 2013-11-06
JPWO2012090562A1 (ja) 2014-06-05
WO2012090562A1 (ja) 2012-07-05
CN103282530B (zh) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103282530B (zh) 耐生锈性及导热性优异的模具用钢及其制造方法
EP2218802B1 (en) Steel for mold for plastic molding and mold for plastic molding
CN101294259A (zh) 压铸用热作模具钢
CN106480370A (zh) 模具用钢和模具
JP7479787B2 (ja) 熱伝導率に優れる熱間工具鋼
CN103014534A (zh) 铸造热锻模具钢及其加工工艺
JPH10273756A (ja) 鋳物製冷間工具およびその製造方法
TW201718880A (zh) 模具用鋼及成形模
KR101688759B1 (ko) 금형용 강 및 그 제조 방법
CN101392354B (zh) 一种高合金冷作模具钢
CN111057950A (zh) 一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其制备方法
CN105177435B (zh) 刃具用薄规格热轧钢带及其制造方法
JP4860774B1 (ja) 冷間工具鋼
JP2014025103A (ja) 熱間工具鋼
JP4605695B2 (ja) ダイカスト金型用プリハードン鋼
KR20190130979A (ko) 다이캐스트 금형용 강 및 다이캐스트 금형
JP2866113B2 (ja) 耐食性金型用鋼
CN102719758A (zh) 抗氧化抗热疲劳热作模具钢及其制造方法
JP5565696B2 (ja) 孔加工性に優れた金型用鋼およびその製造方法
JP2001220646A (ja) プラスチック成形金型用プリハードン鋼
CN102102164B (zh) 热加工性优异的金属模用钢
CN115369311B (zh) 一种冷锻钢及其制造方法
CN112899559B (zh) 模具用钢以及模具
CN118497639A (zh) 一种含铌的碳素钢弹簧及其生产工艺
CN105051235B (zh) 表面硬化钢

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant