热作工具材料、热作工具的制造方法及热作工具技术

本发明专利技术提供热作工具材料、使用其的热作工具的制造方法和热作工具，所述热作工具材料具有对制作热作工具时的韧性的波动的抑制有效的退火组织。一种热作工具材料，该热作工具材料具有退火组织、被淬火回火来使用，其中，该热作工具材料具有能够通过上述淬火而被调整为马氏体组织的成分组成，该热作工具材料的截面的退火组织中包括铁素体晶粒，其中，最大直径L为100μm以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下，并且，作为最大直径L与和其正交的最大的横向宽度T的比的长宽比L/T为3.0以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下。优选的是，热作工具材料的截面的退火组织中的铁素体晶粒具有以圆当量直径计为25.0μm以下的平均粒径。而且，提供对该热作工具材料进行淬火回火的热作工具的制造方法和热作工具。

Hot working tool material, method for manufacturing the same, and a heating tool

The present invention provides a hot working tool material, a method for manufacturing the same, and a hot working tool using the same. A hot work tool material, the hot tool material has been annealed microstructure, quenching and tempering to use, among them, the hot working tool material has to be adjusted by the quenching martensite components, including iron ferrite grains, the thermal annealing microstructure section in which the tools and materials L, the maximum diameter of more than 100 mu m ferrite crystal grain number ratio of 10% ferrite grain overall, and, as the largest diameter of L and its orthogonal maximum transverse width T of the ratio of length to width ratio L/T for more than 3 of the number of ferrite crystal grain ratio the ferrite grain size of less than 10%. Preferably, the ferrite grains in the annealed structure of the cross section of the hot working tool material have an average particle size of 25 mu m with a circular equivalent diameter. In addition, a method for manufacturing a hot working tool for the quenching and tempering of the hot working tool material and a thermal tool are provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对加压成型模具、锻造模具、压铸模具、挤出工具等多种热作工具最合适的热作工具材料、使用其的热作工具的制造方法、以及热作工具。
技术介绍
热作工具由于一边与高温的被加工材料、硬质的被加工材料接触一边使用，因此需要具备能够耐受冲击的韧性。而且，以往对于热作工具材料，使用例如为JIS钢种的SKD61系合金工具钢。另外，应最近的进一步的韧性提高的要求，提出了改良了SKD61系合金工具钢的成分组成的合金工具钢(专利文献1～3)。对于热作工具材料，通常将由钢锭或者对钢锭进行开坯加工得到的钢坯而成的原材料作为起始物料，对其进行各种热加工、热处理而制成规定的钢材，对该钢材进行退火处理，进行精加工。而且，热作工具材料通常以硬度低的退火状态供给至热作工具的制造商。供给至热作工具的制造商的热作工具材料被机械加工成热作工具的形状之后，通过淬火回火而被调节至规定的使用硬度。另外，通常在被调整至使用硬度之后，进行精加工。有时也根据情况对退火状态的热作工具材料先进行淬火回火，然后还结合上述精加工，而机械加工成热作工具的形状。淬火是如下的操作：将退火状态的热作工具材料(或者该热作工具材料被机械加工后的热作工具材料)加热至奥氏体温度区域为止，对其进行骤冷，由此使组织发生马氏体相变。因此，热作工具材料的成分组成能够通过淬火而被调整为马氏体组织。然而已知，通过在淬火回火前的热作工具材料的阶段对该退火组织预先适当地进行操作，能够提高热作工具的韧性。例如，提出了如下热作工具材料：通过对一致粗大的贝氏体的析出的钢材进行退火处理，抑制了碳化物沿该粗大的贝氏体晶界析出为针状，其结果，具有碳化物均匀分散的退火组织(专利文献4)。若为该碳化物均匀分散的热作工具材料，则通过对其进行淬火回火从而能够获得韧性优异的热作工具。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平2-179848号公报专利文献2：日本特开2000-328196号公报专利文献3：国际公开第2008/032816号小册子专利文献4：日本特开2001-294935号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题通过对专利文献4的热作工具材料进行淬火回火，能够提高热作工具的夏氏冲击值。但是，即使作为热作工具的整体得到高的夏氏冲击值，有时在其一部分中，在夏氏冲击值上也产生“波动”，从而产生相对于目标夏氏冲击值，夏氏冲击值高或低的部分。在一个热作工具中，若这样的夏氏冲击值的差异尤其是在需要韧性的位置存在时，则会给热作工具的寿命带来很多影响。本专利技术的目的在于提供具有对制作热作工具时的韧性波动的抑制有效的退火组织的热作工具材料、使用其的热作工具的制造方法、及热作工具。用于解决问题的方案本专利技术为一种热作工具材料，该热作工具材料具有退火组织、被淬火回火来使用，其中，该热作工具材料具有能够通过上述淬火而被调整为马氏体组织的成分组成，该热作工具材料的截面的退火组织中包括铁素体晶粒，其中，最大直径L为100μm以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下，并且，作为最大直径L与和其正交的最大的横向宽度T的比的长宽比L/T为3.0以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下。优选的是，上述热作工具材料的截面的退火组织中的铁素体晶粒具有以圆当量直径计为25.0μm以下的平均粒径。而且，本专利技术涉及对上述本专利技术的热作工具材料进行淬火回火的热作工具的制造方法。另外，本专利技术涉及一种热作工具，其中，在具有马氏体组织的热作工具的截面组织中，基于JIS-G-0551的粒度级别计，与具有最大频率的粒度级别的原奥氏体晶粒相差3以上的粒度级别的原奥氏体晶粒所占的比率为5面积％以下。而且，优选的是，在该热作工具的截面组织中，在其视场之间不存在基于JIS-G-0551的原奥氏体晶粒的粒度级别相差3以上的视场。专利技术的效果根据本专利技术，能够抑制热作工具的韧性的波动。附图说明图1是本专利技术例的热作工具材料D的截面组织的光学显微镜照片(a)以及由电子背散射衍射(以下，记为“EBSD”)得到的晶界图(b)的一个例子。图2是本专利技术例的热作工具材料E的截面组织的光学显微镜照片(a)以及由EBSD得到的晶界图(b)的一个例子。图3是比较例的热作工具材料A的截面组织的光学显微镜照片(a)以及由EBSD得到的晶界图(b)的一个例子。图4是比较例的热作工具材料F的截面组织的光学显微镜照片(a)以及由EBSD得到的晶界图(b)的一个例子。图5是示出分布于本专利技术例及比较例的热作工具材料A～G的截面组织中的铁素体晶粒的、相对于最大直径L的累计个数比率的一个例子的图。图6是示出分布于本专利技术例及比较例的热作工具材料A～G的截面组织的铁素体晶粒的、相对于长宽比L/T的累计个数比率的一个例子的图。具体实施方式本专利技术人对影响热作工具的韧性的波动的、热作工具材料的退火组织中的因素进行了调查。其结果，发现该因素中有退火组织中的铁素体晶粒“自身”的分布状态。而且发现，通过将退火组织中的铁素体晶粒调整为规定的分布，能够抑制在淬火回火后产生的韧性的波动，从而实现了本专利技术。以下，对本专利技术的各构成特征进行说明。(1)本专利技术的热作工具材料是具有退火组织、被淬火回火来使用的热作工具材料，其是具有能够通过上述淬火而被调整为马氏体组织的成分组成的热作工具材料。退火组织是通过退火处理而得到的组织，通常为：铁素体相、该铁素体相中混合有珠光体、渗碳体(Fe3C)的组织。而且，上述铁素体相构成退火组织中的“铁素体晶粒”。而且，在热作工具材料的情况下，例如如SKD61系合金工具钢那样，还有在上述铁素体晶粒的晶粒内、晶界处存在Cr、Mo、W、V等的碳化物的组织。本专利技术中，优选为珠光体、渗碳体少的退火组织。珠光体、渗碳体会使热作工具材料的机械加工性大幅劣化。另外，由于退火处理后的冷却明显快等因素，退火处理后的组织难以调整为具有上述铁素体相的组织，容易形成贝氏体、马氏体。而且，贝氏体、马氏体使热作工具材料的机械加工性劣化。因此，本专利技术中，优选为贝氏体、马氏体少的组织。因此，本专利技术的热作工具材料优选具有例如其截面组织中的80％面积以上可被确认为铁素体晶粒的退火组织。更优选为90％面积以上。此时，存在于铁素体晶粒的晶粒内、晶界处的上述Cr、Mo、W、V等的碳化物与珠光体、渗碳体等相比，对机械加工性的影响小，包含在铁素体晶粒的面积中。对于具有退火组织的热作工具材料，通常将由钢锭或者对钢锭进行开坯加工得到的钢坯而成的原材料作为起始物料，对其进行各种热加工、热处理而制成规定的钢材，对该钢材实施退火处理，精加工成块状。而且，如上所述，以往将通过淬火回火而显现马氏体组织的原材料用于热作工具材料。马氏体组织对于奠定各种热作工具的绝对韧性的基础而言是必要的组织。作为这样的热作工具材料的原材料，例如各种热作工具钢是代表性的。热作工具钢能够在其表面温度被升温至大致200℃以上的环境下使用。而且，例如可以代表性地将属于JIS-G-4404的“合金工具钢钢材”的标准钢种、其它已提出的钢种应用于热作工具钢的成分组成。另外，可以根据需要添加除上述热作工具钢中规定以外的元素种类。而且，若为退火组织经过淬火回火而显现马氏体组织的原材料，则通过使该退火组织满足后述(2)的特征，就能实现本专利技术的韧性波动的抑制效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热作工具材料，该热作工具材料具有退火组织、被淬火回火来使用，其特征在于，所述热作工具材料具有能够通过所述淬火而被调整为马氏体组织的成分组成，所述热作工具材料的截面的退火组织中包括铁素体晶粒，其中，最大直径L为100μm以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下，并且作为最大直径L与和其正交的最大的横向宽度T之比的长宽比L/T为3.0以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 JP 2014-1494871.一种热作工具材料，该热作工具材料具有退火组织、被淬火回火来使用，其特征在于，所述热作工具材料具有能够通过所述淬火而被调整为马氏体组织的成分组成，所述热作工具材料的截面的退火组织中包括铁素体晶粒，其中，最大直径L为100μm以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下，并且作为最大直径L与和其正交的最大的横向宽度T之比的长宽比L/T为3.0以上的铁素体晶粒的个数比率为铁素体晶粒整体的10.0％以下。2.根据权利要求1所述的热作工具材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：福丸大志郎，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP