增材层制造的热作模具、其制造方法以及用于增材层制造热作模具的金属粉末技术

本发明专利技术提供了一种增材层热制造的热作模具，其具有含有按质量％计的组成：C：0.3‑0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0‑6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5‑3.5％，V：0.1‑1.5％，Ni：0‑1.0％，Co：0‑1.0％，Nb：0‑0.3％，以及包括Fe和杂质的其余部分，其中，在平行于层压方向的截面中，具有至少1μm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材层制造的热作模具、其制造方法以及用于增材层制造热作模具的金属粉末
本专利技术涉及一种通过增材层(additivelayer)制造方法制造的热作模具(hotworktool)，并最佳地用于各种应用，例如冲压模具、锻压模具、压铸模具和挤出工具，还涉及一种制造该热作模具的方法以及一种可用于制造该热作模具的金属粉末。
技术介绍
热作模具必须足够坚硬，以承受冲击，因为它们用于与待加工的、热的或硬质材料接触。例如，JIS钢型的SKD61合金工具钢已用作热作模具材料。为了满足近来进一步提高韧性的需求，已经提出了一种具有成分组成的合金工具钢，其比已经提出的SKD61的合金工具钢有所改进。热作模具材料通常由通过铸锭制造方法(ingot-makingmethod)生产的钢锭制成、或由通过将钢锭加工成方坯(bloom)而获得的钢件制成的材料作为起始材料而制成，并且经受各种热加工过程和热处理以获得预定的钢材料，该钢材料然后经受退火处理以完成。热作模具材料通常以低硬度的退火状态供应至热作模具的制造商。供应至制造商的热作模具材料被机加工成热作模具的形状，然后通过淬火和回火而调整到预定的工作硬度(workinghardness)。通常在硬度调整到工作硬度后执行精机加工。在一些情况下，处于退火状态的热作模具材料首先经受淬火和回火，然后利用上述精机加工而被机加工成热作模具的形状。淬火是将热作模具(或机加工后的热作模具材料)加热到奥氏体温度范围并对其淬火，从而使热作模具发生马氏体转变的操作。因此，热作模具材料的成分组成是可以通过淬火调整至马氏体结构的成分。最近，增材层制造方法、作为容易形成具有近净成形(near-netshape)的复杂形状的金属产品的手段已经引起了关注。增材层制造方法是通常称为3D打印的增材制造技术。例如，作为增材层制造方法的类型有粉末喷涂法和粉末床法(powderbedmethod)。在粉末喷涂法中，通过用热源照射金属粉末以熔融金属粉末来堆叠层。在粉末床方法中，重复用热源照射铺设在平台上的金属粉末以使其熔融、然后固化金属粉末的操作，使得层堆叠。根据增材层制造方法，可以通过省略根据相关技术的大部分机加工过程来制造具有复杂形状的金属产品。同样在热作模具领域，已经提出了通过上述增材层制造方法生产的“增材层制造的热作模具”(专利文献1)。引用列表专利文献专利文献1：特开2016-145407号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题具有复杂形状的“增材层制造的热作模具”可以通过使用增材层制造方法来制造。与通过铸锭制作方法制造的热作模具相比，期望调整到与通过铸锭制作方法制造的热作模具硬度相同硬度的增材层制造的热作模具，可以具有优异的韧性。然而，一些实际生产的增材层制造的热作模具并没有获得优异的韧性。本公开的目的是提供一种韧性优异的增材层制造的热作模具、其制造方法以及可用于制造该热作模具的金属粉末。问题的解决方案本公开是一种增材层制造的热作模具，其包括按质量％计的成分组成：C：0.3-0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0-6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不可避免的杂质，且平行于层压方向的截面中，具有1μm2以上面积的缺陷的面积比为0.6％以下。优选地，增材层制造的热作模具具有40至50HRC的硬度。此外，本公开是一种制造增材层制造的热作模具的方法，该方法包括：增材层制造步骤，其通过重复以下操作来形成增材层制造的物体：将金属粉末铺设在平台上，所述金属粉末包括按质量％计的成分组成：C：0.3至0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0至6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不可避免的杂质；在使热源在所述金属粉末上扫描的情况下，用所述热源照射铺设在所述平台上的所述金属粉末；且在所述热源的扫描方向上向上部分地熔融和固化所述金属粉末；和热处理步骤，在500至700℃的回火温度下回火在所述增材层制造步骤中形成的所述增材层制造的物体。优选地，在热处理步骤中，在执行回火之前，在900至1100℃的淬火温度下执行淬火。此时，淬火温度更优选为1010℃以下。可替代地，在热处理步骤中，在执行回火之前可以不执行淬火。此外，在制造增材层制造的热作模具的方法中，在这些热处理步骤中，硬度优选调整至40至50HRC。此外，本专利技术公开了一种用于增材层制造的热作模具的金属粉末，所述金属粉末包括按质量％计的成分组成：C：0.3至0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0至6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不可避免的杂质。专利技术的效果根据本公开，可以改进增材层制造的热作模具的韧性。附图说明图1是示出了在平行于根据本公开实施方案的增材层制造的热作模具层压方向的横截面中，所确认的缺陷的实施例的光学显微照片；图2是示出了在平行于根据对比例的增材层制造的热作模具的层压方向的横截面中，确认的缺陷的实施例的光学显微照片；图3是示出了在平行于根据本公开的实施例的增材层制造的热作模具层压方向的横截面中，所确认的碳化钒的实施例的透射电子显微照片；和图4是示出了在平行于根据本公开的实施例的增材层制造的热作模具层压方向的横截面中，所确认的碳化钒的实例的透射电子显微照片。具体实施方式本公开的特征是，已经发现由热作模具钢的成分组成带来的热作模具的韧性受到工具中“缺陷”的影响，这些缺陷是由称为增材层制造方法的特定制造过程引起的。在下文中，本公开的要求将与有利的要求一起描述。(1)根据本公开的增材层制造的热作模具具有按质量％计的以下成分组成：C：0.3-0.5％；Si：2.0％以下；Mn：1.5％以下；P：0.05％以下；S：0.05％以下；Cr：3.0-6.0％；由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％；V：0.1-1.5％；Ni：0-1.0％；Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％；以及作为其他部分的Fe和不可避免的杂质。在相关技术中，如上所述，具有通过淬火和回火表现出马氏体结构的成分组成的材料用作热作模具的材料。马氏体结构是建立各种热作模具的绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材层制造的热作模具，其包括按质量％计的成分组成：C：0.3-0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0-6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不可避免的杂质，其中，/n在平行于层压方向的截面中，具有1μm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180514 JP 2018-0928761.一种增材层制造的热作模具，其包括按质量％计的成分组成：C：0.3-0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0-6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不可避免的杂质，其中，
在平行于层压方向的截面中，具有1μm2以上面积的缺陷的面积比为0.6％以下。


2.根据权利要求1所述的增材层制造的热作模具，其中
硬度为40至50HRC。


3.一种制造增材层制造的热作模具的方法，所述方法包括：
增材层制造步骤，其通过重复以下操作来形成增材层制造的物体：将金属粉末铺设在平台上，所述金属粉末包括按质量％计的成分组成：C：0.3至0.5％，Si：2.0％以下，Mn：1.5％以下，P：0.05％以下，S：0.05％以下，Cr：3.0-6.0％，由关系式(Mo+1/2W)来表示Mo和W之间关系的、Mo和W的1种或2种化合物：0.5-3.5％，V：0.1-1.5％，Ni：0-1.0％，Co：0-1.0％，Nb：0-0.3％，以及作为其余部分的Fe和不...

【专利技术属性】
技术研发人员：福泽范英，坂巻功一，中野洋佑，福元志保，齐藤和也，桑原孝介，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP