冷加工工具钢制造技术

发明专利技术涉及冷加工工具钢。该钢包括以下主要组分(以重量％计)：C0.5

【技术实现步骤摘要】
冷加工工具钢
[0001]本申请是国际申请日为2015年6月26日、申请号为201580037760.2、 专利技术名称为“冷加工工具钢”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]专利技术涉及氮合金化的冷加工工具钢(冷作工具钢，cold work tool steel)。

技术介绍

[0003]氮和钒合金化的粉末冶金(PM)工具钢由于它们独特的高硬度、高耐磨性 和优异的耐擦伤性(耐咬住性，galling resistance)的组合而获得相当大的兴趣。 这些钢在其中占主导的疲劳机制为粘附性磨损或擦伤的情况下具有宽范围 的应用。典型的应用领域包括冲裁(blanking)和成型、精密冲裁、冷挤压、深 拉和粉末压制(powder pressing)。将基础钢组合物雾化、使其经历氮化、并且 之后将粉末填充到包囊(capsule)中并使其经历热等静压压制(HIP)以制造各 向同性钢。用此方式制造的高性能钢为40。其具有高的碳、氮 和钒含量，且还与显著量的Cr、Mo和W合金化，这导致包含类型MX(14 体积％)和M6C(5体积％)的硬质相的显微结构(mircostructure)。所述钢描述于 WO 00/79015A1中。
[0004]尽管40具有非常吸引人的性质概况(profile)，但是一直力求 改善工具材料以进一步改善所制造的产品的表面品质以及延长工具寿命，特 别地在其中擦伤是主要问题的严格的工作条件下。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为先进的冷加工提供具有改善的性质概况的氮合金化 的粉末冶金(PM)制造的冷加工工具钢。
[0006]本专利技术的另一目的是提供具有导致所制造的部件的表面品质改善的组 成和显微结构的粉末冶金(PM)制造的冷加工工具钢。
[0007]通过提供具有如权利要求中所阐明的组成的冷加工工具钢显著地实现 前述目的以及另外的优势。
[0008]专利技术定义在权利要求中。
附图说明
[0009]图1显示专利技术钢的显微结构，其示出钢基体中小的且均匀分布的MX粒 子(黑色相)。
[0010]图2显示对比钢的显微结构，其示出钢基体中的MX粒 子(黑色相)和M6C粒子(白色相)。
具体实施方式
[0011]下面简要地解释所主张的合金的单独元素的重要性和它们彼此的相互 作用以及化学成分的限制。所述钢的化学组成的全部百分比在整个说明书中 以重量％(wt.％)给出。个体元素的上限和下限可在权利要求1中所阐述的界 限内自由地进行组合。
[0012]碳(0.5
‑
2.1％)
[0013]碳以0.5％的最小含量、优选地至少1.0％存在。碳的上限可被设定为1.8％ 或2.1％。优选的范围包括0.8
‑
1.6％、1.0
‑
1.4％和1.25
‑
1.35％。碳对于MX的 形成和对于淬火(硬化，hardening)是重要的，其中金属M主要为V，但是 Mo、Cr和W也可存在。X为C、N和B的一种或多种。优选地，调节碳含 量以获得在奥氏体化温度下溶解于基体中的0.4
‑
0.6％C。无论如何，应该控 制碳量使得所述钢中的类型M
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C6、M7C3和M6C的碳化物的量受到限制， 优选地所述钢不含所述碳化物。
[0014]氮(1.3
‑
3.5％)
[0015]氮在本专利技术中对于MX型的硬质碳氮化物的形成是必要的。因此，氮应 该以至少1.3％的量存在。下限可为1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、 2.0％、2.1％或甚至2.2％。上限为3.5％，且其可被设定为3.3％、3.2％、3.0％、 2.8％、2.6％、2.4％、2.2％、2.1％、1.9％或1.7％。优选范围包括1.6
‑
2.1％和 1.7
‑
1.9％。
[0016]铬(2.5
‑
5.5％)
[0017]铬以至少2.5％的含量存在以提供足够的淬透性。为了在热处理期间提 供在大的横截面中良好的淬透性，Cr优选为较高的。如果铬含量过高，则这 可导致不期望的碳化物例如M7C3的形成。另外，这还可增大残余奥氏体在 显微结构中的倾向。下限可为2.8％、3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、 4.2％、4.35％、4.4％或4.6％。上限可为5.2％、5.0％、4.9％、4.8％或4.65％。 铬含量优选为4.2
‑
4.8％。
[0018]钼(0.8
‑
2.2％)
[0019]Mo已知对淬透性具有非常有利的效果。钼对于获得良好的二次硬化响 应是必要的。最小含量为0.8％，且可被设定为1％、1.25％、1,5％、1.6％、 1.65％或1.8％。钼是强的碳化物形成元素。然而，钼还是强的铁素体形成 物。而且由于限制除MX之外的硬质相的量的原因，也需要约束Mo。具体 地，应该将M6C
‑
碳化物的量限制至优选地≤3体积％。更优选地，M6C
‑
碳化 物应该不存在于显微结构中。因此钼的最大含量为2.2％。优选地Mo被限制 至2.15％、2.1％、2.0％或1.9％。
[0020]钨(≤1％)
[0021]钨的效果和Mo的效果类似。然而，为了获得相同的效果，必须添加以 重量％计和Mo两倍多的W。钨是昂贵的且其还使废金属的处理复杂化。类 似于Mo，W也形成M6C碳化物。最大量因此限制至1％、优选0.5％、更优 选0.3％，且最优选地根本不故意添加W。通过不添加W和如上所阐明地约 束Mo，使完全避免M6C碳化物的形成成为可能。
[0022]钒(6
‑
18％)
[0023]钒形成均匀分布的一次沉淀的类型MX的碳化物和碳氮化物。该沉淀物 可由式M(N,C)表示，且它们因高的氮含量也经常被称为氮碳化物。在本发 明的钢中，M主要为钒，但是Cr和Mo也可以一定程度存在。钒应该以6
‑
18％ 的量存在以得到期望量的MX。上限可被设定为16％、15％、14％、13％、 12％、11％、10.25％、10％或9％。下限可为7％、8％、8.5％、
9％、9.75％、 10％、11％或12％。优选的范围包括8
‑
14％、8.5
‑
11.0％和9.75
‑
10.25％。
[0024]铌(≤2％)
[0025]铌和钒类似，因为它形成MX或类型M(N，C)的碳氮化物。然而，Nb 导致M(N,C)更有角的(angular)形状。因此，Nb的最大添加约束至2.0％，且 优选的最大量为0.5％。优选地，不添加铌。
[0026]硅(0.05
‑
1.2％)
[0027]硅用于脱氧。Si还增加碳活度且对于机械加工性是有益的。因此，Si 以0.05
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.冷加工钢，其由以重量％(wt.％)计的如下组成：任选的如下的一种或多种：除杂质之外余量的Fe。2.根据权利要求1的钢，其满足以下要求的至少一项：
3.根据权利要求1或2的钢，其满足以下要求的至少一项：
4.根据前述权利要求任一项的钢，其满足以下要求的至少一项：5.根据前述权利要求任一项的钢，其满足以下要求的至少一项：6.根据权利要求4的钢，其由如下组成：
除杂质之外余量的Fe。7.根据前述权利要求任一项的钢，其中所述钢中存在的碳化物和碳氮化物的量满足如下以体积％计的要求：其中M为V、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：P达姆，T希尔斯科格，K本特松，A恩斯特龙斯文松，S埃纳马克，L埃克曼，V伯格奎斯特，
申请(专利权)人：尤迪霍尔姆斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：