JP2024515143A - Mold steel having high thermal diffusion coefficient and its manufacturing method - Google Patents

Mold steel having high thermal diffusion coefficient and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

本開示は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼及びその製造方法に関し、該金型用鋼は、質量パーセントで、C:0.30-0.40%、Si:0.05-0.10%、Mo:2.50-3.40%、Nb:0.01-0.05%、Co:0.30-0.50%、RE:0.01-0.05%、残部のFeと不可避的不純物からなり、且つ、金型用鋼において、P≦0.15%であり、S≦0.025%である。該金型用鋼の製造方法は、順に設置された溶錬、エレクトロスラグ再溶解、エレクトロスラグインゴット焼鈍、鍛造、球状化焼なまし、急冷及び焼戻しプロセスステップを含む。本開示の高い熱拡散係数を有する金型用鋼は、新規な化学元素成分の配合率、及び合理的なプロセス設定を採用することにより、超高熱伝導率を有する新規な金型用鋼を得ることができ、且つそれで加工された金型は、優れた高温性能及び非常に高い総合的力学的性質が両立する。【選択図】 図3The present disclosure relates to a die steel having a high thermal diffusion coefficient and a manufacturing method thereof, the die steel being, in mass percent, 0.30-0.40% C, 0.05-0.10% Si, 2.50-3.40% Mo, 0.01-0.05% Nb, 0.30-0.50% Co, 0.01-0.05% RE, the balance being Fe and unavoidable impurities, and in the die steel, P≦0.15% and S≦0.025%. The manufacturing method of the die steel includes process steps of smelting, electroslag remelting, electroslag ingot annealing, forging, spheroidizing annealing, quenching and tempering, which are arranged in sequence. The mold steel with high thermal diffusion coefficient disclosed in the present invention adopts a new compounding ratio of chemical elements and a reasonable process setting, thereby obtaining a new mold steel with ultra-high thermal conductivity, and the mold processed therewith has both excellent high-temperature performance and very high comprehensive mechanical properties.

Description

本開示は、2022年01月18日に中国特許局へ出願した、出願番号が202210055527.9、特許出願の名称が「高い熱拡散係数を有する金型用鋼及びその製造方法」の優先権を主張し、その全ての内容は引用により本開示に組み込まれる。 This disclosure claims priority to a patent application filed with the China Patent Office on January 18, 2022, bearing application number 202210055527.9 and entitled "Mold steel with high thermal diffusion coefficient and manufacturing method thereof," the entire contents of which are incorporated herein by reference.

本開示は、鉄鋼の技術分野に関し、特に高い熱拡散係数を有する金型用鋼に関する。また、本開示は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法にさらに関する。 The present disclosure relates to the technical field of steel, and in particular to a die steel having a high thermal diffusion coefficient. The present disclosure further relates to a method for manufacturing a die steel having a high thermal diffusion coefficient.

鉄鋼工業は、製造業の基盤として、現代工業の発展過程において非常に重要な役割を果たしている。 As the foundation of the manufacturing industry, the steel industry plays a very important role in the development of modern industry.

金型用鋼は、鉄鋼材料の1つとして、工業と製造業に広く応用されている。金型用鋼は、金属又は金属液体を加工する温度に応じて冷間金型用鋼と熱間金型用鋼に分けられる。熱間金型用鋼は、再結晶温度以上に加熱された金属又は液状金属により所望形状の金型材料を取得するためのものである。例えば熱間鍛造プレス金型、圧力鋳造金型及びホットスタンピング金型等である。熱間金型用鋼と冷間金型用鋼は、金型に投入されてサービスする前に、良好な総合的力学的性質を得るために、往々して急冷と焼戻し処理を行う必要がある。 As one of the steel materials, die steel is widely used in industry and manufacturing. Die steel is divided into cold die steel and hot die steel according to the temperature at which metal or liquid metal is processed. Hot die steel is used to obtain die material of a desired shape by heating metal or liquid metal above the recrystallization temperature. Examples include hot forging press dies, pressure casting dies, and hot stamping dies. Hot die steel and cold die steel often need to be quenched and tempered to obtain good comprehensive mechanical properties before being put into the die for service.

常用される金型用鋼は、設計と応用の時に往々してその力学的性質、例えば、熱処理硬度及び衝撃靱性、耐摩耗性等を考慮し、材料の物理的性質による材料のサービス状態の良否及び耐用年数の影響を無視する。材料の物理的性質、例えば、熱拡散係数は、同様に金型のサービス表現に影響を与える重要な影響要素である。金型用鋼、特に熱間金型用鋼において、金型の熱拡散係数の高さは、加工製品の品質と金型の耐用年数に影響を与える。圧力鋳造金型において、液状金属は、研磨工具に凝固して成形する必要があり、この過程において、高い熱拡散係数を有する金型は、液状金属の冷却速度を上げ、圧力鋳造時間を低減すると共に、鋳造組織の性能を向上させることができる。ホットスタンピング金型において、高い熱拡散係数を有する金型は、鋼板の冷却速度を上げ、鋼板のマルテンサイト変態を促進し、鋼板の強度を高め、保圧時間を低減し、生産効率を向上させることができる。また、金型の高熱拡散係数は、加工時の金型表面の被加熱温度を効果的に下げ、その高温耐摩耗性能及び熱疲労亀裂の発生抵抗と拡張性能を向上させ、耐用年数を延長することができる。 In the design and application of commonly used die steels, mechanical properties such as heat treatment hardness, impact toughness, wear resistance, etc. are often considered, and the influence of the physical properties of the material on the quality of the material's service state and service life is ignored. The physical properties of the material, such as the thermal diffusion coefficient, are also important influencing factors that affect the service expression of the die. In die steels, especially hot die steels, the high thermal diffusion coefficient of the die affects the quality of the processed product and the service life of the die. In pressure casting dies, the liquid metal needs to be solidified and formed on the grinding tool. In this process, a die with a high thermal diffusion coefficient can increase the cooling rate of the liquid metal, reduce the pressure casting time, and improve the performance of the casting structure. In hot stamping dies, a die with a high thermal diffusion coefficient can increase the cooling rate of the steel plate, promote the martensitic transformation of the steel plate, increase the strength of the steel plate, reduce the pressure holding time, and improve production efficiency. In addition, the high thermal diffusion coefficient of the mold effectively reduces the heated temperature of the mold surface during processing, improving its high-temperature wear resistance and thermal fatigue crack resistance and expansion performance, and extending its service life.

しかし、現在、金型用鋼生成プロセスで製造して得られた金型用鋼の品種は、いずれも熱伝導性の物理的性質を十分に考慮できないため、従来の金型用鋼で製造された金型は、熱伝導性の面で改善の余地があり、金型用鋼の熱伝導性能を改善することにより、金型の耐用年数の延長に寄与する。
However, currently, none of the types of die steels obtained by the die steel production process can fully take into account the physical property of thermal conductivity, so dies manufactured from conventional die steels have room for improvement in terms of thermal conductivity. Improving the thermal conductivity performance of die steels will contribute to extending the service life of dies.

これに鑑み、本開示は、金型用鋼の熱拡散係数を向上させることにより、該金型用鋼で製造された金型の耐用年数の延長に寄与する、高い熱拡散係数を有する金型用鋼及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of this, the present disclosure aims to provide a mold steel having a high thermal diffusion coefficient, which contributes to extending the service life of a mold manufactured from the mold steel by improving the thermal diffusion coefficient of the mold steel, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために、本開示の技術的解決手段は次のように実現される。 To achieve the above objective, the technical solution of this disclosure is realized as follows:

高い熱拡散係数を有する金型用鋼であって、該金型用鋼は、質量パーセントで、
C:0.30-0.40%、Si:0.05-0.10%、Mo:2.50-3.40%、Nb:0.01-0.05%、Co:0.30-0.50%、RE:0.01-0.05%、残部のFeと不可避的不純物からなり、且つ、前記金型用鋼において、P≦0.15%であり、S≦0.025%である。
A mold steel having a high thermal diffusion coefficient, the mold steel comprising, in mass percent:
The die steel comprises C: 0.30-0.40%, Si: 0.05-0.10%, Mo: 2.50-3.40%, Nb: 0.01-0.05%, Co: 0.30-0.50%, RE: 0.01-0.05%, and the balance being Fe and unavoidable impurities, and in the die steel, P≦0.15% and S≦0.025%.

さらに、前記金型用鋼におけるREとSの質量含有率は、[RE]/[S]>2.0であり、[RE]×[S]<0.005%であることを満たす。 Furthermore, the mass contents of RE and S in the mold steel satisfy the conditions: [RE]/[S]>2.0 and [RE]×[S]<0.005%.

従来技術に対して、本開示は以下の優位性を有する。 Compared to conventional technology, this disclosure has the following advantages:

本開示に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼では、以上の化学元素成分の配合率、特に特定のカーボンと合金元素の配合率で、高い熱拡散係数を有する金型用鋼が得られ、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼は、優れた硬度、耐摩耗性及び靱性が両立し、非常に高い総合的力学的性質を有する。 In the die steel with a high thermal diffusion coefficient described in this disclosure, the above-mentioned compounding ratios of chemical element components, particularly the compounding ratios of specific carbon and alloy elements, result in a die steel with a high thermal diffusion coefficient, which has excellent hardness, wear resistance, and toughness, and has very high overall mechanical properties.

Mo、Co及びSi元素の結合作用は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼を得ることに寄与する。特定の含有量のMo、CoとCの反応が結合され、本開示で製造された金型用鋼は、突出した高熱拡散係数性能を有すると共に、優れた総合的力学的性質を保有する。 The combining action of Mo, Co and Si elements contributes to obtaining a die steel with a high thermal diffusion coefficient. The specific contents of Mo, Co and C are combined to produce a die steel manufactured according to the present disclosure that has outstanding high thermal diffusion coefficient performance and excellent overall mechanical properties.

このうち、材料の組織に大量のモリブデンの炭化物を形成することにより増強効果が達成され、得られた炭化物は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の硬度を高めた上で、靱性が保証され、且つ高い熱拡散係数を有する金型用鋼に良好な焼戻し安定性、赤熱硬度、耐熱性を有させることができる。特定の含有量のコバルトは、該高い熱拡散係数を有する金型用鋼の融点を高めることができ、さらにより多くのモリブデン元素が溶解されることで、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の二次硬化性能、硬度及び高温強度が高まり、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の耐摩耗性及び耐用性が向上する。特定の含有量のニオブ元素は組織の結晶粒を効果的に微細化することができる。 Among these, the strengthening effect is achieved by forming a large amount of molybdenum carbide in the structure of the material, and the obtained carbide can increase the hardness of the die steel with a high thermal diffusion coefficient, ensure toughness, and provide the die steel with a high thermal diffusion coefficient with good tempering stability, red-heat hardness, and heat resistance. A certain content of cobalt can increase the melting point of the die steel with a high thermal diffusion coefficient, and more molybdenum element is dissolved, thereby improving the secondary hardening performance, hardness, and high-temperature strength of the die steel with a high thermal diffusion coefficient, and improving the wear resistance and durability of the die steel with a high thermal diffusion coefficient. A certain content of niobium element can effectively refine the crystal grains of the structure.

本開示の別の目的は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法を提供することであり、該方法は下記ステップを含む。 Another object of the present disclosure is to provide a method for producing a mold steel having a high thermal diffusion coefficient, the method comprising the steps of:

該製造方法は、順に設置された溶錬、エレクトロスラグ再溶解、エレクトロスラグインゴット焼鈍、鍛造、球状化焼なまし、急冷及び焼戻しプロセスステップを含む。 The manufacturing method includes the process steps of smelting, electroslag remelting, electroslag ingot annealing, forging, spheroidizing annealing, quenching and tempering, arranged in sequence.

さらに、前記溶錬プロセスステップにおいて、溶錬の温度は1450-1600℃である。 Furthermore, in the smelting process step, the smelting temperature is 1450-1600°C.

さらに、前記エレクトロスラグインゴット焼鈍プロセスステップにおいて、エレクトロスラグ再溶解後に得られたエレクトロスラグインゴットは、750-800℃の条件下で8-10h保温した後に、常温に炉中冷却する。 Furthermore, in the electroslag ingot annealing process step, the electroslag ingot obtained after electroslag remelting is kept at 750-800°C for 8-10 hours and then cooled to room temperature in the furnace.

さらに、前記鍛造プロセスステップにおいて、前記エレクトロスラグインゴットを焼鈍した後に得られた鋼インゴットを1150-1180℃に加熱し、30分間保温させた後に、前記鋼インゴットを多方向鍛造し、最終鍛造温度を950℃以上にし、鍛造比を6以上にする。 Furthermore, in the forging process step, the steel ingot obtained after annealing the electroslag ingot is heated to 1150-1180°C and kept at that temperature for 30 minutes, after which the steel ingot is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 950°C or higher and a forging ratio of 6 or higher.

さらに、前記球状化焼なましプロセスステップにおいて、鍛造後の鋼材料を650-750℃の条件下で12-16h保温させ、その後、常温に炉中冷却する。 Furthermore, in the spheroidizing annealing process step, the forged steel material is kept at 650-750°C for 12-16 hours, and then cooled to room temperature in the furnace.

さらに、前記急冷プロセスステップにおいて、球状化焼なまし後の金型用鋼ブランクを1050-1150℃の条件下で1h保温させた後に、常温に油冷させ、その後、焼戻し処理を行う。 Furthermore, in the quenching process step, the mold steel blank after spheroidizing annealing is kept at 1050-1150°C for 1 hour, then oil-cooled to room temperature, and then tempered.

さらに、前記焼戻し処理において、急冷後の金型用鋼材料を570-630℃の条件下で2h以上保温させ、その後、常温に炉中冷却する。 Furthermore, in the tempering process, the rapidly cooled mold steel material is kept at 570-630°C for at least 2 hours, and then cooled to room temperature in a furnace.

さらに、前記焼戻し処理を繰り返して2回行う。 The tempering process is then repeated twice.

従来技術に対して、本開示の製造方法では、本開示の金型用鋼の成分配合率に基づき、熱伝導性能と総合的力学的性質に優れた金型用鋼材料を製造することができ、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の生産のために、合理的且つ確実に実行可能なプロセスフロー及び関連プロセスパラメータを提供し、金型用鋼における各化学元素間の良好な反応、及び鋼材料におけるマルテンサイト組織の相性の生成を保証し、金型用鋼の高熱拡散係数と総合的力学的性質の実現をさらに保証することに寄与する。 Compared to the prior art, the manufacturing method disclosed herein can manufacture die steel material with excellent thermal conductivity performance and comprehensive mechanical properties based on the component ratio of the die steel disclosed herein, and provides a reasonable and reliably executable process flow and related process parameters for the production of die steel with a high thermal diffusion coefficient, ensuring good reactions between the chemical elements in the die steel and the generation of compatibility of the martensitic structure in the steel material, contributing to further ensuring the realization of the high thermal diffusion coefficient and comprehensive mechanical properties of the die steel.

本開示の実施例1に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼の焼戻し処理後の走査型電子顕微鏡図である。FIG. 2 is a scanning electron microscope image of the mold steel having a high thermal diffusivity according to Example 1 of the present disclosure after tempering treatment. 本開示の実施例1に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼の透過型電子顕微鏡図である。FIG. 2 is a transmission electron microscope image of a mold steel having a high thermal diffusivity according to Example 1 of the present disclosure. 本開示の実施例1に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼とH13鋼の熱拡散係数比較図である。FIG. 1 is a comparison diagram of the thermal diffusion coefficients of a die steel having a high thermal diffusion coefficient described in Example 1 of the present disclosure and H13 steel.

矛盾しない限り、本開示中の実施例及び実施例中の特徴は相互に組み合わせることができることを説明必要である。 It is important to explain that, unless contradictory, the embodiments and features in the embodiments in this disclosure may be combined with each other.

実施例1
本実施例は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼に関し、質量パーセントで、C:0.30%、Si:0.07%、Mo:3.40%、Nb:0.02%、Co:0.35%、P:0.01%、S:0.01%、RE:0.02%、残りのFeと不可避的不純物からなる。
Example 1
This example relates to a mold steel having a high thermal diffusion coefficient, and is composed of, in mass percent, 0.30% C, 0.07% Si, 3.40% Mo, 0.02% Nb, 0.35% Co, 0.01% P, 0.01% S, 0.02% RE, with the remainder being Fe and unavoidable impurities.

上記の高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法は以下のプロセスステップを含む。 The manufacturing method of the above mold steel having a high thermal diffusion coefficient includes the following process steps:

a、上記金型用鋼の所定成分を1480℃の電気炉で溶錬した後に、鋼インゴットに打設し、さらにエレクトロスラグ再溶解を行い、その後、780℃の条件下で8時間保温させて焼鈍を行い、エレクトロスラグインゴットを約25°の常温に炉中冷却した後に、エレクトロスラグインゴット焼鈍プロセスが完了する。焼鈍後の鋼インゴットを1160℃に加熱して30分間保温させた後に、多方向鍛造を行い、最終鍛造温度を960℃にし、鍛造比を7にし、鍛造後の材料を700℃で12h保温させ、約25°の常温に炉中冷却し、高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを得る。 a. The specified components of the die steel are smelted in an electric furnace at 1480°C, cast into a steel ingot, and then electroslag remelted. After that, the steel is annealed by keeping it at 780°C for 8 hours. The electroslag ingot is cooled in the furnace to room temperature of about 25°C, and the electroslag ingot annealing process is completed. After the annealed steel ingot is heated to 1160°C and kept at that temperature for 30 minutes, it is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 960°C and a forging ratio of 7. The forged material is kept at 700°C for 12 hours, and cooled in the furnace to room temperature of about 25°C, to obtain a die steel blank with a high thermal diffusion coefficient.

b、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを1050℃に加熱して1h保温させ、さらに25℃に油冷させ、マルテンサイト組織の金型用鋼材料を得る。 b. The resulting die steel blank with a high thermal diffusion coefficient is heated to 1050°C and kept at that temperature for 1 hour, and then cooled in oil to 25°C to obtain a die steel material with a martensitic structure.

c、得られたマルテンサイト組織の金型用鋼材料を630℃で2h15min保温させる(焼戻し処理)。 c. The resulting martensite structured mold steel material is kept at 630°C for 2 hours and 15 minutes (tempering treatment).

d、cステップを繰り返して行うと、硬度が50HRC、衝撃エネルギーが124J、常温条件下で熱拡散係数が11.94mm/sの高い熱拡散係数を有する金型用鋼材料を得ることができる。同じ熱処理硬度のH13鋼の常温条件下での熱拡散係数は6.23mm/sだけである。 By repeating steps d and c, a die steel material with a hardness of 50 HRC, an impact energy of 124 J, and a high thermal diffusion coefficient of 11.94 mm 2 /s at room temperature can be obtained. The thermal diffusion coefficient of H13 steel with the same heat treatment hardness at room temperature is only 6.23 mm 2 /s.

上記プロセスで製造して生成された金型用鋼は、その関連性能及び比較状況が図に示すとであり、図1は焼戻し後に得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼の組織の走査型電子顕微鏡写真を示し、図2は高い熱拡散係数を有する金型用鋼の組織の透過型電子顕微鏡写真を示す。図3は高い熱拡散係数を有する金型用鋼とH13鋼の熱拡散係数の比較である。 The relevant performance and comparative situation of the die steel produced by the above process are shown in the figures. Figure 1 shows a scanning electron microscope photograph of the structure of the die steel with a high thermal diffusion coefficient obtained after tempering, and Figure 2 shows a transmission electron microscope photograph of the structure of the die steel with a high thermal diffusion coefficient. Figure 3 shows a comparison of the thermal diffusion coefficient of the die steel with a high thermal diffusion coefficient and H13 steel.

本実施例に係る各元素の名称は、C:カーボン、Si:シリコン、Mo:モリブデン、Nb:ニオブ、Co:コバルト、P:リン、S:硫黄、RE:希土、Fe:鉄ということである。 The names of the elements in this example are: C: carbon, Si: silicon, Mo: molybdenum, Nb: niobium, Co: cobalt, P: phosphorus, S: sulfur, RE: rare earth, Fe: iron.

指摘すべきことは、本実施例におけるモリブデン、コバルト及びニオブ元素の反応の結合は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼を得ることに寄与する点である。特定の含有量のモリブデン、コバルトの相互作用により、本実施例で生成された高い熱拡散係数を有する金型用鋼は、高い熱拡散係数を有すると共に優れた総合的力学的性質を保有する。上記に与えられた具体的な配合率の値、プロセス制御パラメータ、及び焼戻し処理回数等はいずれも好適な具体的な値であり、本開示に公布された値の範囲及び原則要求内において、適切な調整を行うことができ、いずれも熱伝導性能及び力学的性質に優れた金型用鋼製品を得ることができる。 It should be noted that the reaction combination of molybdenum, cobalt and niobium elements in this embodiment contributes to obtaining a mold steel with a high thermal diffusion coefficient. Due to the interaction of the specific contents of molybdenum and cobalt, the mold steel with a high thermal diffusion coefficient produced in this embodiment has a high thermal diffusion coefficient and excellent comprehensive mechanical properties. The specific compounding ratio values, process control parameters, and tempering treatment times, etc. given above are all suitable specific values, and appropriate adjustments can be made within the value ranges and principle requirements published in this disclosure, and mold steel products with excellent thermal conductivity performance and mechanical properties can be obtained.

例えば、上記のエレクトロスラグインゴット焼鈍、球状化焼なまし及び焼戻し処理過程において、炉中冷却する過程は、常温まで降温するだけでよく、制御の容易性と標準の一貫性のために、好ましくは、炉中冷却して温度を25°以下に下げればよく、急冷プロセスにおける油冷降温も上記の炉中冷却降温を参照して行ってもよい。焼戻し処理は、1回又は繰り返して2回行うことができ、好ましくは焼戻し処理を2回行う。 For example, in the above electroslag ingot annealing, spheroidizing annealing and tempering processes, the furnace cooling process only requires lowering the temperature to room temperature, and for ease of control and standard consistency, it is preferable to cool the temperature in the furnace to 25° or less, and the oil cooling and temperature reduction in the quenching process may also be performed with reference to the above furnace cooling and temperature reduction. The tempering process can be performed once or twice in a repeated manner, and preferably, the tempering process is performed twice.

特に指摘すべきことは、本開示の金型用鋼の配合率成分において、鋼材料の総合的な特性を確保するために、リンと硫黄等の不純物含有量は、P≦0.15%であり、S≦0.025%である条件に保持すべきである点である。好ましくは、金型用鋼におけるREとSの質量含有率が、[RE]/[S]≧2.0であり、[RE]×[S]≦0.005%であることを満たすことを要求する。且つ、本開示の金型用鋼にはクロム、マンガン、ニッケル、バナジウム、タングステン等の元素が含まれていない。 It should be particularly noted that in the composition ratio of the die steel of the present disclosure, in order to ensure the overall properties of the steel material, the impurity contents of phosphorus, sulfur, etc. should be maintained at P≦0.15% and S≦0.025%. It is preferable that the mass contents of RE and S in the die steel satisfy [RE]/[S]≧2.0 and [RE]×[S]≦0.005%. In addition, the die steel of the present disclosure does not contain elements such as chromium, manganese, nickel, vanadium, and tungsten.

上記元素において、モリブデン元素の添加は高い熱拡散係数を有する金型用鋼の熱伝導性能を向上させることができる。本実施例では、主に材料の組織に大量のモリブデンの炭化物を形成することにより増強効果を達成し、得られた炭化物は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の硬度を高めた上で靱性を保証し、且つ高い熱拡散係数を有する金型用鋼に良好な焼戻し安定性、赤熱硬度、耐熱性を有させることができる。 Among the above elements, the addition of molybdenum can improve the thermal conductivity performance of die steel with a high thermal diffusion coefficient. In this embodiment, the enhancing effect is achieved mainly by forming a large amount of molybdenum carbide in the structure of the material, and the obtained carbide increases the hardness of die steel with a high thermal diffusion coefficient while ensuring toughness, and can provide die steel with a high thermal diffusion coefficient with good tempering stability, red-hot hardness, and heat resistance.

コバルトは、焼鈍状態で大部分がα-Feにあり、モリブデンの炭化物にも一定の溶解度を有する。本実施例では、特定の含有量のコバルトは、この高い熱拡散係数を有する金型用鋼の融点を高め、急冷温度を上げることができ、さらにより多くのモリブデン元素が溶解され、マトリックスを増強する。また、本実施例では、特定の含有量のコバルトはさらに焼戻し時の合金炭化物の析出を遅延し、炭化物の成長を遅らせ、炭化物を微細化し、鋼の二次硬化性能、硬度及び高温強度を高め、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の耐摩耗性及び耐用性を向上させることができる。コバルト元素は、鋼の熱伝導性能への影響が小さく、同時に鋼に高い高温硬度と総合的力学的性質を持たせるため、本実施例では、一定量のコバルトを添加して総合的力学的性質と熱拡散性能の結合を確保する。 Cobalt is mostly in α-Fe in the annealed state, and also has a certain solubility in molybdenum carbide. In this embodiment, a certain content of cobalt can increase the melting point and quenching temperature of this mold steel with a high thermal diffusion coefficient, and more molybdenum elements are dissolved and strengthen the matrix. In addition, in this embodiment, a certain content of cobalt can further delay the precipitation of alloy carbides during tempering, delay the growth of carbides, refine carbides, improve the secondary hardening performance, hardness and high-temperature strength of the steel, and improve the wear resistance and durability of the mold steel with a high thermal diffusion coefficient. Cobalt element has little effect on the thermal conductivity performance of the steel, and at the same time, it can give the steel high high-temperature hardness and comprehensive mechanical properties, so in this embodiment, a certain amount of cobalt is added to ensure the combination of comprehensive mechanical properties and thermal diffusion performance.

具体的には、特定の含有量のニオブ元素は、組織の結晶粒を効果的に微細化することができる。ニオブは、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の鍛造と急冷、焼きならし等の熱処理過程でオーステナイト再結晶を遅延することができ、結晶粒を微細化する作用は非常に強い。ニオブは、鋼にNbC又はNbN等の隙間中間相を形成することができる。再結晶過程において、NbC、NbNによる転位固着及び結晶粒の成長抑制等の作用により、再結晶時間が大幅に増加する。ニオブは、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の鍛造と熱処理工程において、結晶粒を効果的に微細化することができ、モリブデン炭化物の析出に活性化エネルギーを提供し、炭化物の拡散・微細化析出を促進し、良好な総合的力学的性質と熱拡散性能を保証する。 Specifically, a certain content of niobium element can effectively refine the crystal grains of the structure. Niobium can delay austenite recrystallization during the forging and heat treatment processes such as quenching and normalizing of die steel with a high thermal diffusion coefficient, and has a very strong effect of refining crystal grains. Niobium can form gap intermediate phases such as NbC or NbN in the steel. In the recrystallization process, the recrystallization time is greatly increased due to the effects of dislocation pinning and grain growth inhibition by NbC and NbN. Niobium can effectively refine the crystal grains in the forging and heat treatment processes of die steel with a high thermal diffusion coefficient, provide activation energy for the precipitation of molybdenum carbide, promote the diffusion and refinement precipitation of carbide, and ensure good comprehensive mechanical properties and thermal diffusion performance.

本開示で用いられるカーボンの含有量と炭化物形成元素の含有量の割合は0.09-0.16(炭化物形成元素はモリブデンとニオブの質量パーセントの和)である。本実施例において、カーボンの含有量は0.3%であり、Moは3.40%であり、Nbは0.02%であり、計算から分かるように、カーボンの含有量と炭化物形成元素の含有量の割合は約0.09である。上記特定のカーボンの含有量によって、モリブデンの強炭化物形成元素は、高温焼戻し過程において微細化拡散の特徴で析出されて二次硬化現象が生じる。本実施例では、特定のカーボンとモリブデンの割合により、モリブデン元素は微細な二次析出炭化物の形態で析出され、総合的力学的性質を保証すると同時に、実施例に係る鋼が超高い熱拡散係数を有する。 The ratio of the carbon content to the carbide-forming element content used in this disclosure is 0.09-0.16 (the carbide-forming element is the sum of the mass percentages of molybdenum and niobium). In this embodiment, the carbon content is 0.3%, Mo is 3.40%, and Nb is 0.02%, and as can be seen from the calculation, the ratio of the carbon content to the carbide-forming element content is about 0.09. Due to the above specific carbon content, the strong carbide-forming element of molybdenum is precipitated with the characteristics of fine diffusion during the high-temperature tempering process, resulting in a secondary hardening phenomenon. In this embodiment, due to the specific carbon and molybdenum ratio, the molybdenum element is precipitated in the form of fine secondary precipitated carbides, which ensures the comprehensive mechanical properties and at the same time, the steel according to the embodiment has an ultra-high thermal diffusion coefficient.

本実施例では、高い熱拡散係数を有する金型用鋼における微量希土元素は、鋳片の品質を明らかに最適化し、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の塑性、靱性を向上させ、さらに鋼材料の横方向性能及び低温靱性を改善することができる。 In this embodiment, the trace rare earth elements in the die steel with high thermal diffusion coefficient can significantly optimize the quality of the cast piece, improve the plasticity and toughness of the die steel with high thermal diffusion coefficient, and further improve the transverse performance and low temperature toughness of the steel material.

実施例2
本実施例は、同様に高い熱拡散係数を有する金型用鋼に関し、質量パーセントで、C:0.33%、Si:0.06%、Mo:3.20%、Nb:0.03%、Co:0.48%、P:0.05%、S:0.01%、RE:0.04%、残りのFeと不可避的不純物からなる。
Example 2
This example relates to a mold steel having a similarly high thermal diffusion coefficient, and is composed of, in mass percent, 0.33% C, 0.06% Si, 3.20% Mo, 0.03% Nb, 0.48% Co, 0.05% P, 0.01% S, 0.04% RE, with the remainder being Fe and unavoidable impurities.

上記金型用鋼の製造方法は、以下のプロセスステップを含む。 The manufacturing method for the above mold steel includes the following process steps:

a、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の所定成分を1530℃の電気炉で溶錬した後に鋼インゴットに打設し、さらにエレクトロスラグ再溶解後に790℃で9時間保温させて焼鈍を行い、焼鈍後の鋼インゴットを1170℃に加熱して30分間保温させた後に、多方向鍛造を行い、最終鍛造温度を980℃にし、鍛造比を6.5にし、鍛造後の材料を720℃で12h保温させ、その後、常温に炉中冷却し、高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを得る。 a. The specified components of die steel with a high thermal diffusion coefficient are smelted in an electric furnace at 1530°C and then cast into a steel ingot. After electroslag remelting, the steel is annealed by keeping it at 790°C for 9 hours. The annealed steel ingot is heated to 1170°C and kept at that temperature for 30 minutes, after which it is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 980°C and a forging ratio of 6.5. The forged material is kept at 720°C for 12 hours, and then cooled to room temperature in the furnace to obtain a die steel blank with a high thermal diffusion coefficient.

b、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを1090℃に加熱して1h保温させ、さらに25℃に油冷させ、マルテンサイト組織の金型用鋼材料を得る。 b. The resulting die steel blank with a high thermal diffusion coefficient is heated to 1090°C and kept at that temperature for 1 hour, and then cooled in oil to 25°C to obtain a die steel material with a martensitic structure.

c、得られたマルテンサイト組織の金型用鋼材料を600℃で2h15min保温させる(焼戻し処理)。上記ステップにより、硬度が52HRC、衝撃エネルギーが103J、常温条件下で熱拡散係数が10.60mm/sの金型用鋼材料を得ることができる。 and c) maintaining the obtained martensite structure die steel material at 600° C. for 2 h 15 min (tempering treatment). Through the above steps, a die steel material having a hardness of 52 HRC, an impact energy of 103 J, and a thermal diffusion coefficient of 10.60 mm 2 /s under room temperature conditions can be obtained.

実施例3
本実施例は、別の配合率とプロセスパラメータで高い熱拡散係数を有する金型用鋼を製造する実施形態を示す。本実施例において、本開示の金型用鋼は、質量パーセントで、C:0.36%、Si:0.09%、Mo:2.80%、Nb:0.05%、Co:0.50%、P:0.01%、S:0.02%、RE:0.04%、残りのFeと不可避的不純物からなる。
Example 3
This example shows an embodiment for producing a die steel having a high thermal diffusion coefficient with different compounding ratios and process parameters. In this example, the die steel of the present disclosure is composed of, in mass percent, 0.36% C, 0.09% Si, 2.80% Mo, 0.05% Nb, 0.50% Co, 0.01% P, 0.02% S, 0.04% RE, and the remaining Fe and unavoidable impurities.

上記高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法は、以下のプロセスステップを含む。 The manufacturing method for the die steel having the above-mentioned high thermal diffusion coefficient includes the following process steps:

a、上記高い熱拡散係数を有する金型用鋼の所定成分を1510℃の電気炉で溶錬した後に鋼インゴットに打設し、さらにエレクトロスラグ再溶解後に、800℃で8時間保温させて焼鈍を行い、焼鈍後の鋼インゴットを1180℃に加熱して30分間保温させた後に、多方向鍛造を行い、最終鍛造温度を970℃にし、鍛造比を8にし、鍛造後の材料を710℃で13h保温させ、その後、常温に炉中冷却して高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを得る。 a. The specified components of the die steel with a high thermal diffusion coefficient are smelted in an electric furnace at 1510°C and then cast into a steel ingot. After electroslag remelting, the steel is annealed by keeping it at 800°C for 8 hours. The annealed steel ingot is heated to 1180°C and kept at that temperature for 30 minutes, after which it is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 970°C and a forging ratio of 8. The forged material is kept at 710°C for 13 hours, and then cooled to room temperature in the furnace to obtain a die steel blank with a high thermal diffusion coefficient.

b、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを1100℃に加熱して1h保温させ、さらに25℃に油冷させ、マルテンサイト組織の金型用鋼材料を得る。 b. The resulting die steel blank with a high thermal diffusion coefficient is heated to 1100°C and kept at that temperature for 1 hour, and then cooled in oil to 25°C to obtain a die steel material with a martensitic structure.

c、得られたマルテンサイト組織の金型用鋼材料を600℃で2h15min保温させる(焼戻し処理)。 c. The resulting martensite structured mold steel material is kept at 600°C for 2 hours and 15 minutes (tempering treatment).

d、cステップを繰り返して行うと、硬度が51HRC、衝撃エネルギーが117J、常温条件下で熱拡散係数が11.32mm/sの高い熱拡散係数を有する金型用鋼材料を得ることができる。 By repeating steps d and c, a die steel material can be obtained that has a hardness of 51 HRC, an impact energy of 117 J, and a high thermal diffusion coefficient of 11.32 mm 2 /s under room temperature conditions.

実施例4
本実施例は、高い熱拡散係数を有する金型用鋼の別の具体的な製造形態を提供し、本形態において、金型用鋼は、質量パーセントで、C:0.40%、Si:0.05%、Mo:3.40%、Nb:0.04%、Co:0.45%、P:0.02%、S:0.01%、RE:0.03%、残りのFeと不可避的不純物からなる。
Example 4
This embodiment provides another specific manufacturing form of a die steel having a high thermal diffusion coefficient, and in this embodiment, the die steel consists of, in mass percent, 0.40% C, 0.05% Si, 3.40% Mo, 0.04% Nb, 0.45% Co, 0.02% P, 0.01% S, 0.03% RE, and the remainder being Fe and unavoidable impurities.

上記高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法は、以下のプロセスステップを含む。 The manufacturing method for the die steel having the above-mentioned high thermal diffusion coefficient includes the following process steps:

a、上記高い熱拡散係数を有する金型用鋼の所定成分を1580℃の電気炉で溶錬した後に鋼インゴットに打設し、さらにエレクトロスラグ再溶解後に、760℃で10時間保温させて焼鈍を行い、焼鈍後の鋼インゴットを1160℃に加熱して30分間保温させた後に、多方向鍛造を行い、最終鍛造温度を980℃にし、鍛造比を7にし、鍛造後の材料を750℃で12h保温させ、その後、室温に炉中冷却し、高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを得る。 a. The specified components of the die steel with a high thermal diffusion coefficient are smelted in an electric furnace at 1580°C and then cast into a steel ingot. After electroslag remelting, the steel is annealed by keeping it at 760°C for 10 hours. The annealed steel ingot is heated to 1160°C and kept at that temperature for 30 minutes, after which it is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 980°C and a forging ratio of 7. The forged material is kept at 750°C for 12 hours, and then cooled to room temperature in the furnace to obtain a die steel blank with a high thermal diffusion coefficient.

b、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼ブランクを1080℃に加熱して1h保温させ、さらに25℃に油冷させ、フルマルテンサイト組織の金型用鋼材料を得る。 b. The resulting die steel blank with a high thermal diffusion coefficient is heated to 1080°C and kept at that temperature for 1 hour, and then cooled in oil to 25°C to obtain a die steel material with a full martensite structure.

c、得られたマルテンサイト組織の金型用鋼材料を590℃で2h15min保温させる(焼戻し処理)。上記プロセスにより、硬度が51.5HRC、衝撃エネルギーが108J、室温での熱拡散係数が10.85mm/sの高い熱拡散係数を有する金型用鋼材料を得ることができる。 and c) maintaining the temperature of the resulting die steel material having a martensite structure at 590° C. for 2 h 15 min (tempering treatment). By the above process, a die steel material having a high thermal diffusion coefficient of 10.85 mm 2 /s at room temperature and a hardness of 51.5 HRC, an impact energy of 108 J, and a hardness of 51.5 HRC is obtained.

以上により、本開示の高い熱拡散係数を有する金型用鋼では、特定の化学元素成分の配合率、特に特定のカーボンと合金元素の配合率により、高い熱拡散係数を有する金型用鋼が得られ、得られた高い熱拡散係数を有する金型用鋼は、高い硬度、耐摩耗性及び靱性が両立し、非常に高い総合的力学的性質を有する。 As described above, in the mold steel with a high thermal diffusion coefficient disclosed herein, the blending ratio of specific chemical element components, particularly the blending ratio of specific carbon and alloy elements, results in a mold steel with a high thermal diffusion coefficient, and the mold steel obtained with a high thermal diffusion coefficient has high hardness, wear resistance, and toughness all at the same time, and has very high overall mechanical properties.

以上は本開示の好適な実施例に過ぎず、本開示を制限するためのものではなく、本開示の精神と原則内になされたあらゆる修正、同等置き換え又は改善等は、いずれも本開示の保護範囲内に含まれるものとする。 The above are merely preferred embodiments of the present disclosure and are not intended to limit the present disclosure, and any modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made within the spirit and principles of the present disclosure are intended to be included within the scope of protection of the present disclosure.

Claims (15)

質量パーセントで、C:0.30-0.40%、Si:0.05-0.10%、Mo:2.50-3.40%、Nb:0.01-0.05%、Co:0.30-0.50%、RE:0.01-0.05%、残部のFeと不可避的不純物からなり、且つ、P≦0.15%であり、S≦0.025%であることを特徴とする、高い熱拡散係数を有する金型用鋼。 A die steel with a high thermal diffusion coefficient, characterized by the following mass percentages: C: 0.30-0.40%, Si: 0.05-0.10%, Mo: 2.50-3.40%, Nb: 0.01-0.05%, Co: 0.30-0.50%, RE: 0.01-0.05%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and P≦0.15% and S≦0.025%. 前記金型用鋼におけるREとSの質量含有率が、[RE]/[S]≧2.0であり、[RE]×[S]≦0.005%であることを満たすことを特徴とする、請求項1に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼。 The die steel having a high thermal diffusion coefficient according to claim 1, characterized in that the mass contents of RE and S in the die steel satisfy [RE]/[S]≧2.0 and [RE]×[S]≦0.005%. 順に設置された溶錬、エレクトロスラグ再溶解、エレクトロスラグインゴット焼鈍、鍛造、球状化焼なまし、急冷及び焼戻しプロセスステップを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の高い熱拡散係数を有する金型用鋼の製造方法。 A method for producing die steel with a high thermal diffusion coefficient according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises the process steps of smelting, electroslag remelting, electroslag ingot annealing, forging, spheroidizing annealing, quenching and tempering, which are arranged in sequence. 前記溶錬プロセスステップにおいて、溶錬の温度は1450-1600℃であることを特徴とする、請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 3, characterized in that in the smelting process step, the smelting temperature is 1450-1600°C. 前記溶錬プロセスステップにおいて、溶錬の温度は1530℃であることを特徴とする、請求項4に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 4, characterized in that in the smelting process step, the smelting temperature is 1530°C. 前記エレクトロスラグインゴット焼鈍プロセスステップにおいて、エレクトロスラグ再溶解後に得られたエレクトロスラグインゴットは、750-800℃の条件下で8-10h保温した後に、常温に炉中冷却することを特徴とする、請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 3, characterized in that in the electroslag ingot annealing process step, the electroslag ingot obtained after electroslag remelting is kept at 750-800°C for 8-10 hours and then cooled to room temperature in the furnace. 前記エレクトロスラグインゴット焼鈍プロセスステップにおいて、エレクトロスラグ再溶解後に得られたエレクトロスラグインゴットは、780℃の条件下で9h保温した後に、常温に炉中冷却することを特徴とする、請求項6に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 6, characterized in that in the electroslag ingot annealing process step, the electroslag ingot obtained after electroslag remelting is kept at 780°C for 9 hours and then cooled to room temperature in the furnace. 前記鍛造プロセスステップにおいて、前記エレクトロスラグインゴットを焼鈍した後に得られた鋼インゴットを1150-1180℃に加熱し、30分間保温させた後に、前記鋼インゴットを多方向鍛造し、最終鍛造温度を950℃以上にし、鍛造比を6以上にすることを特徴とする、請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 3, characterized in that in the forging process step, the steel ingot obtained after annealing the electroslag ingot is heated to 1150-1180°C and kept at that temperature for 30 minutes, and then the steel ingot is multi-directionally forged, with a final forging temperature of 950°C or higher and a forging ratio of 6 or higher. 前記球状化焼なましプロセスステップにおいて、鍛造後の鋼材料を650-750℃の条件下で12-16h保温させ、その後、常温に炉中冷却することを特徴とする、請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 3, characterized in that in the spheroidizing annealing process step, the forged steel material is kept at 650-750°C for 12-16 hours, and then cooled to room temperature in the furnace. 前記球状化焼なましプロセスステップにおいて、鍛造後の鋼材料を700℃の条件下で14h保温させ、その後、常温に炉中冷却することを特徴とする、請求項9に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 9, characterized in that in the spheroidizing annealing process step, the forged steel material is kept at 700°C for 14 hours and then cooled to room temperature in the furnace. 前記急冷プロセスステップにおいて、球状化焼なまし後の金型用鋼ブランクを1050-1150℃の条件下で1h保温させた後に、常温に油冷させ、その後、焼戻し処理を行うことを特徴とする、請求項3から10のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method described in any one of claims 3 to 10, characterized in that in the quenching process step, the die steel blank after spheroidizing annealing is kept at 1050-1150°C for 1 hour, then oil-cooled to room temperature, and then tempered. 前記急冷プロセスステップにおいて、球状化焼なまし後の金型用鋼ブランクを1100℃の条件下で保温させることを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 11, characterized in that in the quenching process step, the mold steel blank after spheroidizing annealing is kept at a temperature of 1100°C. 前記焼戻し処理において、急冷後の金型用鋼材料を570-630℃の条件下で2h以上保温させ、その後、常温に炉中冷却することを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 11 is characterized in that in the tempering process, the rapidly cooled mold steel material is kept at 570-630°C for 2 hours or more, and then cooled to room temperature in a furnace. 前記焼戻し処理を繰り返して2回行うことを特徴とする、請求項12に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 12, characterized in that the tempering treatment is repeated twice. 前記焼戻し処理において、急冷後の金型用鋼材料を600℃の条件下で保温させることを特徴とする、請求項12に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 12, characterized in that in the tempering treatment, the rapidly cooled mold steel material is kept at a temperature of 600°C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116987846B (en) * 2023-09-04 2024-05-17 中国机械总院集团北京机电研究所有限公司 Method for improving impact toughness of hot work die steel annealing structure

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101302599A (en) * 2008-07-01 2008-11-12 上海大学 Niobium microalloyed high strength hot work die steel and preparation thereof
ES2388481T5 (en) * 2009-04-01 2024-06-04 Rovalma Sa Hot work tool steel with outstanding toughness and thermal conductivity
CN101709428A (en) * 2009-11-26 2010-05-19 上海大学 Compound microalloy hot die steel with high heat resistance and preparation method thereof
EP2476772A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-18 Rovalma, S.A. High thermal diffusivity and high wear resistance tool steel
EP2994547A1 (en) * 2013-03-01 2016-03-16 Rovalma, S.A. High thermal diffusivity, high toughness and low crack risk during heat treatment tool steel
CN103334052A (en) * 2013-06-18 2013-10-02 上海大学 High-thermal conductivity high-abrasion resistance hot stamping die steel and preparation method thereof
CN104404357A (en) * 2014-11-17 2015-03-11 无锡市百顺机械厂 Processing technology of die steel for alloy die-casting
CN106566997B (en) * 2015-10-12 2018-03-30 宝钢特钢有限公司 A kind of high-performance compression mod hot die steel metallurgical manufacturing method
CN106544592B (en) * 2016-11-01 2018-05-18 辽宁乾金金属材料开发有限公司 obdurability hot die steel and its production method
CN107488813B (en) * 2017-08-10 2018-07-27 唐山志威科技有限公司 The preparation method of high tenacity, high tropism ZW868 hot die steels
CN108774712A (en) * 2018-06-21 2018-11-09 河南中原特钢装备制造有限公司 Superelevation thermal conductivity hot stamping die steel and its manufacturing method
CN110055464B (en) * 2019-04-29 2020-07-17 上海工程技术大学 Fine-grain high-toughness hot stamping die steel and preparation method thereof
WO2021232275A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 北京科技大学 Hot-work die steel and preparation method therefor
CN111850393B (en) * 2020-06-29 2021-09-07 河北工业职业技术学院 Bainite die steel and preparation method thereof

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