CN104928443B - 模具的淬火方法和模具的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制模具的产品形状面的裂缝的模具的淬火方法和模具的制造方法。在该淬火方法中，将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变，在所述冷却中，以如下方式进行冷却，在模具的产品形状面的相反面即模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点到所述马氏体相变点－70℃的温度范围时，在所述温度范围的一部分或全部范围内，使模具内部的温度最高的区域B向所述模具背面侧转移。优选为，在所述区域B的温度通过从马氏体相变点+50℃到所述马氏体相变点的温度范围时，以超过3.0℃/每分钟的冷却速度冷却所述区域B。并且提供对通过所述模具的淬火方法进行淬火后的模具进行回火的模具的制造方法。

Description

模具的淬火方法和模具的制造方法

技术领域

本发明涉及模具的淬火方法和模具的制造方法。

背景技术

在将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变的模具的淬火过程中，通常，模具表面的降温速度快于模具内部的降温速度(也就是说，模具表面先于模具内部进行马氏体相变)。因此，在模具表面先进行马氏体相变之后，模具内部较晚地进行马氏体相变，由此，大致完成马氏体相变后的模具表面随着冷却的进行而接着进行热收缩，另一方面，模具内部进行相变膨胀，从而使所述模具表面产生拉伸应力。并且，在模具表面还以构成产品(成形品)的形状的方式被雕刻，因此，应力会集中于具有凹凸状的复杂形状的模具的产品形状面的凹部或凸部的台阶的根部部分，容易产生裂缝。

作为抑制所述淬火时的裂缝的方法，例如，提供如下一种模具的淬火方法：通过将达到马氏体相变点的附近温度的整个模具暂时地保持在该温度、利用冷却速度较慢的强制风冷(日文：衝風冷却)对达到马氏体相变点的附近温度的整个模具进行冷却等，从而一边均匀地保持整个模具的温度一边对整个模具进行冷却(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006－342377号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1的模具的淬火方法在抑制所述淬火时的模具的产品形状面的裂缝方面有效。但是，为了使整个模具的温度均匀，需要减缓淬火时的冷却速度。并且，冷却速度变慢会使模具组织的马氏体相变不充分(例如，生成较多的贝氏体组织)，这可能导致模具的韧性劣化。

本发明的目的在于，提供一种即使不减缓冷却速度也能够抑制模具的产品形状面的裂缝的模具的淬火方法和模具的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种模具的淬火方法，在该淬火方法中，将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变，其特征在于，在所述冷却中，以如下方式进行冷却，即，在模具的产品形状面的相反面即模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时，在所述温度范围的一部分范围内或全部范围内，使模具内部的温度最高的区域B向所述模具背面侧转移。

并且，本发明提供一种模具的淬火方法，在该淬火方法中，将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变，其特征在于，在所述冷却中，以如下方式进行冷却，即，在模具的产品形状面的相反面即模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时，在所述温度范围的一部分范围内或全部范围内，使得用于将所述产品形状面冷却的冷却介质与该产品形状面之间的热传递系数大于用于将所述模具背面冷却的冷却介质与该模具背面之间的热传递系数。

在所述模具的淬火方法中，优选的是，在所述区域B的温度通过从马氏体相变点+50℃起到所述马氏体相变点为止的温度范围时，以超过3.0℃/每分钟的冷却速度对所述区域B进行冷却。另外，本发明提供一种模具的制造方法，其特征在于，在该模具的制造方法中，对通过所述本发明的模具的淬火方法进行淬火后的模具进行回火。

发明的效果

采用本发明，在应力容易集中于模具的产品形状面的模具的淬火过程中，能够减少在模具表面产生的拉伸应力而抑制表面的裂缝。并且，即使加快淬火时的冷却速度，也能够抑制模具的产品形状面的裂缝，因此还能够维持模具的韧性。

附图说明

图1是表示在实施以往例的淬火方法时的、随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的芯部和背面的实测温度发生的变化以及在试样的形状面的角部产生的最大主应力发生的变化的图表。

图2是表示在实施以往例的淬火方法时的、冷却中的试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。

图3是表示在实施其他以往例的淬火方法时的、随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的芯部和背面的实测温度发生的变化以及在试样的形状面的角部产生的最大主应力发生的变化的图表。

图4是表示在实施其他以往例的淬火方法时的、冷却中的试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。

图5是表示在实施本发明例的淬火方法时的、随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的芯部和背面的实测温度发生的变化以及在试样的形状面的角部产生的最大主应力发生的变化的图表。

图6是表示在实施本发明例的淬火方法时的、冷却中的试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。

图7是表示实施例所使用的淬火用试样的规格的图。

具体实施方式

本发明的特征在于，在作为模具的产品形状面产生裂缝的时刻的、模具内部的马氏体相变时之前，预先使所述模具内部的马氏体未相变的区域向位于产品形状面的相反面的模具背面侧移动。由此，在模具内部的所述区域较晚地进行马氏体相变时，能够相对地减少在产品形状面产生的拉伸应力而抑制产品形状面的裂缝。

也就是说，在以上内容中，预先使模具内部的马氏体未相变的区域“向模具背面侧移动”是指使所述区域“预先远离产品形状面”。具体而言，使所述区域“预先远离产品形状面的凹部或凸部的台阶的根部部分”。而且，通过如此设置，即使在所述产品形状面先降温而大致完成马氏体相变、而模具内部的所述区域开始马氏体相变时，也维持该区域向所述模具背面侧移动了的状态(也就是说，为该区域相对地离开所述产品形状面的状态)。并且，通过维持该状态，能够减少集中于所述凹部或凸部的台阶的根部部分的应力，从而能够抑制产品形状面的裂缝。以下，说明本发明的技术特征。

如上所述，在通常的模具的淬火过程中，在模具表面先进行马氏体相变之后，模具内部较晚地进行马氏体相变。并且，该模具表面与模具内部之间的相变的时间差会使模具表面产生拉伸应力，尤其会在容易发生应力集中的、产品形状面的所述台阶的根部部分诱发裂缝。因此，在本发明中，在进行模具内部的马氏体相变之前，“预先”使所述模具内部的马氏体未相变的区域(也就是说，模具内部的温度最高的区域B)远离产品形状面且使该区域向模具背面侧转移。于是，通过该事先调整，在所述区域B晚于产品形状面而进行马氏体相变时，能够使作用于产品形状面侧的模具内部的相变膨胀向所述模具背面侧转移，从而能够降低原本会作用于产品形状面的拉伸应力。并且，即使因对该马氏体未相变的区域进行的控制而使作用于模具背面的拉伸应力增加，由于金属背面主要是平面形状，因此，与产品形状面相比，模具背面的因形状而引起的裂缝的可能性也非常低。

并且，在本发明中，将与所述“预先”相对应的时期设为“模具表面至少通过从达到马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时”。此外，后面叙述此时的“模具表面”。

马氏体相变点指的是，冷却中的模具(也就是说，构成模具的钢)开始马氏体相变的温度(以下，记作Ms点)。在本发明的情况下，只要在模具内部的区域B晚于模具表面的所进行的马氏体相变而进行马氏体相变时、该马氏体相变中的区域B向模具背面侧转移即可。换言之，只要使所述区域B相对地离开产品形状面即可。因此，不必预先自所述区域B达到Ms点的非常前的时刻的、模具表面达到Ms点之前的时刻起使处于马氏体未相变的状态的区域B的位置向所述模具背面侧转移。并且，若在从所述区域B靠近Ms点的时刻的、模具表面达到Ms点的时刻起到该模具表面至少达到Ms点－70℃为止的温度范围的期间进行调整而使区域B向模具背面侧转移，则在之后所述区域B达到Ms点时，也能维持该区域B向所述模具背面侧转移了的状态，从而能够充分地发挥降低作用于产品形状面的拉伸应力的效果。

并且，在本发明中，在所述的“在模具表面至少通过从达到马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时”中，将对该温度范围的通过进行确认的“模具表面”的区域设为“作为产品形状面的相反面的模具背面的温度最高的区域A”。

首先，将所述“模具表面”设为“作为产品形状面的相反面的模具背面”的原因在于，与产品形状面相比，易于掌握整个模具背面的准确的温度分布。也就是说，产品形状面具有复杂的凹凸且其温度分布复杂(通常，凸部的温度较低(冷却速度较快)，凹部的温度较高(冷却速度较慢))，与此相对，模具背面的形状平坦且其温度分布比较简单。因此，只要在温度分布简单且易于进行温度测定的该模具背面来进行所述温度分布的掌握即可。另外，在实际的热处理现场实施模具的淬火作业的过程中，为了提高本发明的模具的淬火方法的再现性，优选将易于进行温度测定的模具背面设为用于对所述温度范围的通过进行确认的基准面。

并且，在将对所述温度范围的通过进行确认的“模具表面”指定为所述“模具背面”的基础上，将进行用于该确认的温度测定的具体的区域设为“温度最高的区域A”，其原因在于，在所述温度最高的区域A达到Ms点时，模具内部的所述区域B尚未达到Ms点。也就是说，以模具背面的温度最高的区域A的温度达到Ms点的时刻为基准，以使所述区域B向模具背面侧转移的方式进行冷却，只要如此就能够更有效地使导致产品形状面的裂缝的所述区域B在其马氏体相变前远离产品形状面。

此外，在本发明中，将模具内部的所述区域B的位置开始预先向模具背面侧转移的时期既可以在所述区域A的温度达到Ms点之前，也可以在所述区域A的温度达到Ms点之后。即，只要以如下方式进行冷却即可，即，在所述区域A的温度“至少”通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时，使模具内部的温度最高的区域B向所述模具背面侧转移。

并且，在本发明中，使模具内部的所述区域B的位置预先向模具背面侧转移的期间不必是所述区域A的温度通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时的全部范围。也就是说，若能够在所述区域B进行马氏体相变时降低在产品形状面产生的拉伸应力，则只要以如下方式进行冷却即可，即，在所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时的这段期间，选择适当的一部分的温度范围或全部的温度范围并使所述区域B向模具背面侧转移。优选以如下方式进行冷却，即，使区域B在所述温度范围的全部范围内向模具背面侧转移。更优选以如下方式进行冷却，即，使区域B在所述区域A处于到Ms点－100℃为止的全部范围内向模具背面侧转移。

并且，在本发明中，对于使模具内部的所述区域B的位置预先向模具背面侧转移的程度，只要以这样的方式转移即可，即，以在担心因规定的淬火冷却而使模具表面产生裂缝时的、所述区域B与所述模具背面之间的距离为基准，转移到比该基准的距离短的距离。并且，优选为使所述区域B转移至模具背面的程度。更具体而言，为如下状态，即，在所述区域B达到马氏体相变的开始温度(Ms点)时，模具背面的至少一部分还没有完成马氏体相变。通过使所述区域B的位置充分地离开产品形状面，能够在与模具背面之间更加减少相对地在该产品形状面产生的拉伸应力。并且，即使所述区域B位于与模具背面相同的位置，由于模具背面主要是平面形状，因此，在模具背面产生裂缝的可能性也非常小。

所述的、本发明的淬火冷却中的相变分布(温度分布)能够通过例如使产品形状面的冷却速度快于模具背面的冷却速度而实现。即，本发明提供一种模具的淬火方法，在该淬火方法中，以如下方式进行冷却，即，在所述模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时，在所述温度范围的一部分范围内或全部范围内，使得用于将所述产品形状面冷却的冷却介质与该产品形状面之间的热传递系数大于用于将所述模具背面冷却的冷却介质与该模具背面之间的热传递系数。通过以所述热传递系数的关系对产品形状面和模具背面进行冷却，从而使产品形状面的冷却速度快于模具背面的冷却速度，从产品形状面对模具内部进行排热的排热速度快于从模具背面对模具内部进行排热的排热速度。其结果，模具内部的温度最高的区域的位置自产品形状面朝向模具背面“下降”，从而使所述区域B向所述模具背面侧转移。因此，根据以上说明，若在模具背面的所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时以所述热传递系数的关系来对产品形状面和模具背面进行冷却，则能够使所述区域B的位置预先在所述区域B进行马氏体相变之前更可靠地向模具背面侧转移。

并且，作为使产品形状面的冷却速度快于模具背面的冷却速度的具体方法，能够应用对冷却中的产品形状面相对地进行急速冷却的方法、对冷却中的模具背面的温度相对地进行保温的方法。例如，在应用以油为冷却介质的油冷的情况下，能够应用加快与产品形状面相接触的油的流速的方法。在应用以各种气体为冷却介质的高压气体冷却的情况下，能够应用减弱与模具背面相接触的冷却气体的流速、或缩短冷却气体的喷射时间、或者停止冷却气体的流入本身这样的方法。另外，作为冷却介质，也可以在模具背面配置绝热材料。并且，在能够维持韧性的冷却速度的范围内，还能够应用强制风冷。

此外，对于以所述热传递系数的关系对产品形状面和模具背面进行的冷却(换言之，使产品形状面的冷却速度快于模具背面的冷却速度)，实施该冷却的时刻是模具背面的所述区域A进行马氏体相变时，若在所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时模具内部的所述区域B的位置向模具背面侧转移，则实施该冷却的时刻既可以在所述区域A开始马氏体相变之前，即达到Ms点之前，也可以在所述区域A开始马氏体相变之后。即，只要以如下方式进行冷却既可，即，在所述区域A的温度“至少”通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时使得用于将所述产品形状面冷却的冷却介质与该产品形状面之间的热传递系数大于用于将所述模具背面冷却的冷却介质与该模具背面之间的热传递系数。

并且，也不必在模具背面的所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时的整个范围内持续实施基于所述热传递系数的关系的冷却。也就是说，只要在所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时这段期间选择适合于预先使模具内部的所述区域B的位置向模具背面侧转移的一部分温度范围或全部温度范围而在该一部分温度范围或全部温度范围内实施基于所述热传递系数的关系的冷却即可。并且，优选的是，在所述区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围时的全部范围内持续实施基于所述热传递系数的关系的冷却。更优选的是，所述区域A通过从Ms点起到Ms点－100℃为止的全部范围持续实施基于所述热传递系数的关系的冷却。

采用本发明，在对应力容易集中于淬火冷却中的产品形状面的凹凸部的模具、例如产品形状面具有较大的台阶的模具、模具的重心偏向产品形状面侧的模具进行淬火的情况下，也能够减少在产品形状面产生的拉伸应力而抑制表面的裂缝。并且，本发明能够通过对模具的各区域的冷却速度“相对地”进行调整而实现，因此，不必在对整个模具的温度均匀地进行保持的情况下对模具进行冷却，能够增大冷却速度的绝对值。具体而言，在模具内部的温度最高的区域B通过马氏体相变点正上方附近时(从马氏体相变点+50℃起到所述马氏体相变点为止的温度范围)时，能够以超过3.0℃/每分钟的较快的冷却速度来对所述区域B进行冷却。优选的是，能够以3.5℃/每分钟以上的较快的冷却速度来对所述区域B进行冷却。例如，在为日本JIS－SKD61等热加工工具钢的情况下，若所述冷却速度通常为3.0℃/每分钟以下，则此时会生成贝氏体组织而容易使韧性降低。由此，能够抑制生成较多的贝氏体组织而维持模具的韧性并能够抑制产品形状面的裂缝。另外，通过充分的马氏体相变，能够实现在产品形状面与模具背面之间硬度的差异、变动较少的模具。此外，并不需要对所述冷却速度设置上限，所述冷却速度也可以为例如30℃/每分钟。

对淬火后的模具接着进行回火处理。此时，也可以将实施了本发明的模具的淬火方法之后的模具在放置至整个模具的温度充分地低于Ms点之后转移至用于回火的加热。或者，若考虑到削减在用于回火的加热中消耗的能量等，则也可以在模具内部的区域B的温度下降至低于例如Ms点－70℃的温度的时刻将淬火后的模具转移至用于回火的加热。

若需要在所述回火之后对模具的变形等进行修正，则也可以实施用于所述修正的精加工的机械加工。另外，根据需要，也可以对模具的产品形状面实施各种表面处理、物理蒸镀法、化学蒸镀法等的覆盖处理。

实施例

实验要点

将日本JIS－SKD61改良材料的热加工工具钢用作原材料而制成300mm×300mm×300mm的方块。对块的整个表面进行了铣削加工。该原材料的马氏体相变点(Ms点)是285℃。接下来，对该块进行加工而形成了相当于模具的产品形状面的、深度100mm、宽度50mm的凹形状的槽，从而制成了模仿模具形状的图7的淬火用试样。对所述槽底的角部进行了加工而使该角部的R(曲率半径)在一侧为1mmR且在与该一侧相反的一侧为3mmR。另外，自所述槽底的中央朝向试样背面，还在深度为90mm的位置C(也就是说试样的芯部)和深度为195mm的位置S(也就是说，实质上的试样背面的中央位置)形成了用于实际测量该位置的温度的热电偶的插入孔。

并且，准备了多个所述淬火用试样并对所述试样实施了基于各种冷却条件的淬火。首先，将试样装入到真空加热炉中。接下来，中途经过600℃和800℃的预热过程，将试样加热到1025℃的淬火温度。然后，对保持着所述淬火温度的所述多个试样分别以后述(表1)的冷却条件1～冷却条件4实施了淬火。另外，此时，还使用通过实施所述淬火而获得的实测数据(温度、冷却速度)来求出了冷却条件1～冷却条件4情况下的各自的冷却介质与试样表面之间的热传递系数(表1)。此外，在本实施例中，在试样的位置C(芯部)的温度达到200℃的时刻终止了淬火。然后，使终止了所述淬火的试样移动到用于回火的加热炉，以590℃进行了回火，对所述回火后的试样表面进行了渗透探伤检查(染色检查：colour check)，从而确认了试样表面的裂缝的产生状况。以下，示出冷却条件1～冷却条件4的详细内容。

冷却条件1

在将试样自真空加热炉取出之后，为了防止试样的变形，一边使试样旋转一边对试样进行了强制风冷，以便能够对整个试样均匀地进行冷却。然后，在试样的位置C(芯部)达到650℃之后，对整个试样进行了油冷。

冷却条件2

与冷却条件1同样地，在将试样自真空加热炉取出之后，一边使试样旋转一边对试样进行了强制风冷。并且，在试样的位置C达到650℃之后，仍继续进行所述强制风冷。

冷却条件3

与冷却条件1同样地，在将试样自真空加热炉取出之后，一边使试样旋转一边对试样进行了强制风冷。并且，在试样的位置C达到650℃之后，以使试样的背面位于上方的状态(也就是说，以使试样的形状面位于下方的状态)将整个试样浸渍在油槽中而进行了油冷。并且，在试样背面的位置S的温度达到Ms点(285℃)时，以仅使所述背面自油槽暴露的方式将试样自油槽拉起并继续进行了冷却。

冷却条件4

使用真空加热炉所具有的气体冷却功能，自炉内(冷却室内)的上下分别朝向试样的形状面(槽面)和背面以1分钟间隔交替地导入氮气并将冷却室内加压至400kPa，从而对整个试样进行了冷却。并且，在试样的位置C的温度(Tc)达到650℃之后，虽然进一步将冷却室内加压至600kPa，但中止朝向试样的背面导入氮气，而仅维持朝向试样的形状面导入氮气，从而对试样进行了冷却。

表1

并且，实施了基于所述冷却条件1～冷却条件4的实际的淬火，还实施了在设想基于相同条件的淬火冷却时的CAE分析。具体而言，对冷却中的整个试样的温度分布和马氏体相变分率的分布进行了分析。马氏体相变分率是以例如0～1(或者0％～100％)的之间的值表示马氏体相变的进行程度。而且，马氏体相变分率的计算使用了通常使用的Koistinen－Marburger公式(1－exp{－α(Ms－T)}；在此，α＝0.02，Ms＝285)。另外，作为对模具的韧性产生影响的因素，求出了在试样内部的温度最高的区域B通过马氏体相变点的正上方附近(335℃～285℃之间)时的所述区域B中的冷却速度。并且，还使用在以上求出的热传递系数算出在试样的形状面上形成的所述槽底的角部产生的最大主应力。

实验结果

对于经过基于所述冷却条件1～冷却条件4的实际的淬火并被回火之后的试样，将在该试样的形状面的所述槽底的角部有无产生可识别的裂缝的情况表示表2中。另外，在表2中，还示出了在试样内部的温度最高的区域B通过Ms点的正上方附近(335℃～285℃之间)时的所述区域B中的冷却速度以及在试样的形状面产生裂缝的时刻即所述区域B达到Ms点时的、作用于所述槽底的角部的最大主应力(为拉伸应力)的值。

表2

关于冷却条件1

冷却条件1相当于以往的淬火方法。图1是表示随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的位置C(芯部)和位置S(背面中央)的实测温度发生的变化的图表。另外，在图1中，还示出利用所述CAE分析获得的、在形状面的角部产生的最大主应力的变化。并且，图2是表示利用所述CAE分析获得的冷却中的整个试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。但是，准确地讲，图2示出的是整个试样的一部分。其是将图7的整个试样利用试样的两个对称面沿纵向进行四分割后的其中的一个模型，是将试样的一部分以对称表示的模型。并且，在图2的投影状态中，位于最跟前的纵向的一边是试样的中心轴线。

说明图2的详细内容。首先，图2的(a)是在试样背面的温度最高的区域A的温度达到Ms点(285℃)时的、整个试样的温度分布。接下来，图2的(b)是自图2的(a)起继续进行冷却且在所述区域A的温度达到Ms点－70℃(215℃)时的、整个试样的温度分布。在图2的(a)和图2的(b)中，利用黑白表示原本利用彩色进行映射的温度分布。在该情况下，各区域中的温度按照图中的温度标准评估，大体上是，颜色越浅，温度越高。并且，在图2的(a)～图2的(b)的冷却时间内，也就是说，在所述区域A的温度通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围的期间，试样内部的温度最高的区域B的位置与试样背面的所述区域A之间的距离保持在大约110mm(即，所述区域B与试样形状面的所述槽底之间的距离为大约90mm)。

并且，图2的(c)是在试样内部的所述区域B达到Ms点时的、整个试样的马氏体相变分率的分布。在图2的(c)中，利用黑白表示原本利用彩色进行映射的整个试样的马氏体相变分率的分布。在该情况下，各区域中的马氏体的相变分率按照图中的相变分率标准评估，但大体上是颜色越浅，马氏体相变分率越高，示出马氏体相变的进行状态。由图2的(c)得到以下结果：此时的所述区域B的温度(Ms点)与试样背面的区域A的温度之间的温度差是77℃，在区域B的温度达到Ms点时，先开始马氏体相变的所述区域A的马氏体相变仍在进行中。

使用图1、2的CAE分析的结果来对表1、2的结果进行评价。首先，在开始淬火冷却时，试样的表面比内部更快地降温而达到285℃的Ms点，试样的形状面、背面先开始马氏体相变。然后，由于此时的表面与内部之间的温度差、即马氏体相变的进行差而产生的试样形状面的角部的应力因角部本身的相变塑性的效果而没有变得很大(为压缩应力)，在该时刻，没有在角部产生裂缝。但是，在基于冷却条件1的以往的淬火方法的情况下，在该试样背面的区域A达到Ms点的时刻，尚未开始马氏体相变的试样内部的区域B与试样形状面的所述角部之间的距离较近(也就是说，所述区域B没有向试样的背面侧转移)，并且，在这之后，该距离也较近，因此，即使在所述区域B较晚地开始马氏体相变时，区域B与所述角部之间的距离仍保持较近状态。其结果，在区域B开始马氏体相变时作用于所述角部的应力(为拉伸应力)以由CAE分析获得的最大主应力计高达985Mpa，在回火后的所述角部的1mmR侧产生了裂缝。

关于冷却条件2

冷却条件2也相当于以往的淬火方法。图3是表示随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的位置C和位置S的实测温度发生的变化的图表。在图3中，还示出了利用所述CAE分析获得的、在形状面的角部产生的最大主应力的变化。并且，图4是表示利用所述CAE分析获得的、冷却中的整个试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。此外，图4的详细内容与所述图2的内容相同。图4的(a)是在试样背面的区域A的温度达到Ms点(285℃)时的、整个试样的温度分布。图4的(b)是在所述区域A的温度达到Ms点－70℃(215℃)时的、整个试样的温度分布。并且，在图4的(a)～图4的(b)的冷却时间内，与冷却条件1同样地，试样内部的温度最高的区域B的位置与所述区域A之间的距离也为大约110mm(即，所述区域B与形状面的槽底之间的距离为大约90mm)。图4的(c)是在试样内部的所述区域B达到Ms点时的、整个试样的马氏体相变分率的分布。由此可知，此时的区域B的温度(Ms点)与试样背面的区域A的温度之间的温度差为44℃，在包括所述区域A在内的试样背面的较大的范围内，马氏体相变还在进行中。

使用图3、4的CAE分析的结果对表1、2的结果进行评价。在基于冷却条件2的淬火方法中，为了能在从冷却最初到冷却最后均匀地冷却整个试样，进行了冷却速度较慢的、即热传递系数较低的强制风冷。因此，整个试样的温度差较小。因而，即使在试样背面的区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围的全部期间、试样内部的区域B与试样形状面的角部之间的距离较近且所述区域B没有向试样的背面侧转移，所述区域B开始马氏体相变时的作用于所述角部的拉伸应力也为817MPa，小于冷却条件1下的拉伸应力值。并且，其结果，没有在回火后的所述角部发现裂缝。但是，在以往的基于冷却条件2的淬火方法中，对模具的韧性造成影响的冷却速度变慢。

关于冷却条件3

冷却条件3是本发明的淬火方法。与图1、3同样地，图5也是表示随着自冷却开始的冷却时间的经过而试样的位置C和位置S的实测温度和在形状面的角部产生的最大主应力发生的变化的图表。在图5中，位置C的曲线和位置S的曲线大致重叠。并且，与图2、4同样地，图6也是表示冷却中的整个试样的温度分布和马氏体相变分率的分布的映射图。由图6的(a)和图6的(b)可知，在试样背面的区域A的温度通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围的期间，试样内部的温度最高的区域B的位置与所述区域A之间的距离保持在大约40mm(即，所述区域B与形状面的槽底之间的距离为大约160mm)。并且，由图6的(c)得到以下结果：在区域B的温度达到Ms点时，所述区域B的温度(Ms点)与区域A的温度之间基本上不存在温度差，试样背面的区域A和试样内部的区域B大致同时开始马氏体相变。

使用图5、6的CAE分析的结果对表1、2的结果进行评价。在基于冷却条件3的淬火方法中，在试样背面的区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围的全部期间，以试样的形状面的热传递系数大于试样的背面的热传递系数的方式进行了冷却。其结果，在区域A经过所述温度范围的期间，与以往的基于冷却条件1、2的淬火方法时相比，试样内部的区域B与试样形状面的角部之间的距离变大，所述区域B的位置向试样的背面侧转移。并且，即使在所述区域B较晚地开始马氏体相变时，也保持区域B向试样背面侧进行所述转移。并且，由于形状面的所述热传递系数与试样背面的所述热传递系数之差较大，该转移的程度进一步增加，从而使区域A和区域B位于试样背面的相同位置。并且，此时作用于所述角部的拉伸应力以最大主应力计降低至733Mpa，在回火后的所述角部没有产生裂缝。另外，在区域B通过Ms点的正上方附近时的冷却速度也超过3.0℃/每分钟，比冷却条件2的强制风冷时的冷却速度快。

关于冷却条件4

冷却条件4是本发明的淬火方法。在基于冷却条件4的淬火方法中，在试样背面的区域A通过从Ms点起到Ms点－70℃为止的温度范围的全部期间，以试样的形状面的热传递系数大于试样的背面的热传递系数的方式进行了冷却。并且，在冷却条件4中，没有示出所述图1～图6那样的图表、映射图，但确认了，在区域A经过所述温度范围的期间，试样内部的区域B与试样形状面的角部之间的距离变大，所述区域B的位置向试样的背面侧转移。该转移的程度是所述区域B的位置与所述区域A之间的距离为大约50mm(即，所述区域B与形状面的槽底之间的距离为大约150mm)。并且，即使在区域B较晚地开始马氏体相变时，也保持区域B的所述转移，而且，此时作用于所述角部的拉伸应力以最大主应力计降低至720Mpa。并且，在回火后的所述角部没有产生裂缝。另外，在区域B通过Ms点的正上方附近时的冷却速度也大大超过3.0℃/每分钟，比冷却条件2的强制风冷时的冷却速度快。

Claims (4)

1.一种模具的淬火方法，在该淬火方法中，将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变，其特征在于，

在所述冷却中，以如下方式进行冷却，即，在模具的产品形状面的相反面即模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时，在所述温度范围的一部分范围内或全部范围内，使模具内部的温度最高的区域B向所述模具背面侧转移，使所述产品形状面的冷却速度大于所述模具背面的冷却速度。

2.一种模具的淬火方法，在该淬火方法中，将模具加热至奥氏体区域的淬火温度后对模具进行冷却而使模具的组织进行马氏体相变，其特征在于，

在所述冷却中，以如下方式进行冷却，即，在模具的产品形状面的相反面即模具背面的温度最高的区域A的温度至少通过从马氏体相变点起到所述马氏体相变点－70℃为止的温度范围时，在所述温度范围的一部分范围内或全部范围内，使得用于将所述产品形状面冷却的冷却介质与该产品形状面之间的热传递系数大于用于将所述模具背面冷却的冷却介质与该模具背面之间的热传递系数。

3.根据权利要求1或2所述的模具的淬火方法，其特征在于，

在模具内部的温度最高的区域B的温度通过从马氏体相变点+50℃起到所述马氏体相变点为止的温度范围时，以超过3.0℃/每分钟的冷却速度对所述区域B进行冷却。

4.一种模具的制造方法，其特征在于，

在该模具的制造方法中，对通过权利要求1至3中任一项所述的模具的淬火方法进行淬火后的模具进行回火。