本发明专利技术提供改善了表面PVD处理时的热处理变形和软化的问题的表面PVD处理用高硬度预硬冷作工具钢及其制造方法，还提供对本发明专利技术的预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法。预硬冷作工具钢按质量%计包含：C：0.7～1.2%、Si：1.0～2.6%、Mn：0.4～1.0%、S：0.02～0.1%、Cr：3.0～6.0%、Mo和W单独或者组合(Mo+1/2W)：0.4～1.0%、V：0.2～1.0%、Nb：0.1～0.3%、剩余部分为Fe和不可避免的杂质，该冷作工具钢的淬火回火硬度为60HRC以上，并且组织中的残留奥氏体量为8体积%以下。其还可以含有1.0%以下的Ni。淬火回火条件优选为1000℃以上的淬火和520℃以上的回火。表面PVD处理前后的残留奥氏体的变化量优选为5体积%以内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于工具材料、尤其是成型家电、便携式电话、汽车相关构件的冷作模具材料的表面PVD(物理气相沉积)处理用高硬度预硬冷作工具钢及其制造方法，以及该预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法。
技术介绍
在用于室温下板材的弯曲、深冲、冲裁等压制成型的冷作工具中，为了提高其耐磨耗性，提出了可通过淬火和回火(以下称为“淬火回火”)达成60HRC以上硬度的钢材料(专利文献1、2)。形成这种高硬度的钢材料时，难以在淬火回火后切削加工成工具形状，因此通常在硬度低的退火状态下进行粗加工，然后淬火回火成60HRC以上的使用硬度。在这种情况下，由于会因淬火回火导致工具产生热处理变形，因此在淬火回火后实施用于修正该变形量的再次精切削加工，从而形成最終工具形状。因淬火回火导致的工具的热处理变形的主要原因在于，由退火状态下属于铁氧体组织的钢材料相变为马氏体组织而导致体积膨胀。除了上述钢材料之外，提出了很多预先淬火回火为使用硬度来提供的预硬钢。在预硬钢中，由于无需在一次性切削加工至最終工具形状后进行淬火回火，可以免除起因于淬火回火的工具的热处理变形，还可以省略上述精切削加工，是有效的技木。关于本技木，提出了即使超过55HRC的淬火回火硬度也具有优异切削加工性的冷作工具钢(专利文献3)。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本特开2008-189982号公报专利文献2:日本特开2009-132990号公报专利文献3:日本特开2001-316769号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题最近，为了进一步提高冷作工具的耐磨耗性，对工具的作业面实施被覆各种硬质覆膜的表面被覆处理。作为表面被覆处理的普通方法，有形成硬质碳化物的CVD (化学蒸镀)处理、主要形成氮化物的PVD (物理蒸镀)处理。在CVD处理中，由于钢材料被加热至相当于淬火回火时的淬火温度的温度(约1000°C )，因此即使在使用预先经过淬火回火的预硬钢作为钢材料的情况下，硬度也会大幅变化，需要再次淬火回火。而且，由于进行再次淬火回火，还伴有用于修正热处理变形的再切削加工。另ー方面，在PVD处理中，由于钢材料暴露的最高温度通常低至约520°C，接近冷作工具钢的代表性回火温度(约500°C )，因此难以改变淬火回火后的硬度(以下称为“淬火回火硬度”)。因而，表面被覆处理后无需再次淬火回火，当然不会产生起因于其的热处理变形。因此，对于预硬钢而言，将其切削加工成最終工具形状后，如果可组合使用通过PVD处理形成上述硬质覆膜的技木，则在该高工具制作能力的基础上，还可以达成耐磨耗性的进一步提尚。专利文献3公开的冷作工具钢为兼具对工具形状的切削加工性与工具使用时的耐磨耗性这两者的优异的预硬钢。然而，由于其在PVD处理中会暴露于约520°C下，因此即使能够维持淬火回火硬度，也存在产生与淬火回火时机理不同的热处理变形、结果需要用于修正工具形状的切削加工的问题。另外，为了抑制预硬钢被加热至回火温度以上而软化的情况，必须含有大量价格昂贵的合金元素、尤其是Mo和W，存在不能期待低成本化的问题。本专利技术的目的在于，提供确保了作为预硬钢的良好的切削加工性、并且进行表面PVD处理时的热处理变形和软化的问题得到了改善的表面PVD处理用高硬度预硬冷作工具钢及其制造方法，还提供对本专利技术的预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法。_4] 用于解决问题的方案本专利技术人对进行表面PVD处理时的预硬钢的热处理变形问题进行了研究。其结果发现，PVD处理时的热处理变形与前述淬火回火时的变形机理不同，是由预硬钢固有的残留奥氏体分解引起的。因此，对可降低PVD处理前的残留奥氏体量的方法进行了深入地研究，结果发现在其实现条件中存在狭域的最佳成分組成。而且，还明确了即使在具有该成分组成的预硬钢中降低Mo、W这些价格昂贵元素的添加量也可实现60HRC以上的硬度、以及实现此时的充分切削加工性的优选淬火回火条件，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术提供一种耐热处理变形性优异的表面PVD处理用高硬度预硬冷作工具钢，其特征在于，按质量％计包含:`C:0.7 1.2%、S1:1.0 2.6%、Mn:0.4 1.0%、S:0.02 0.1%、Cr:3.0 6.0%、Mo 和 W 单独或者组合(Mo+l/2W):0.4 1.0%、V:0.2 1.0%、Nb:0.1 0.3%、剰余部分为Fe和不可避免的杂质，该冷作工具钢的硬度为60HRC以上，并且组织中的残留奥氏体量为8体积％以下。硬度优选为62HRC以上，或者冷作工具钢的成分组成还可以含有1.0%以下的Ni。而且，本专利技术提供一种耐热处理变形性优异的表面PVD处理用高硬度预硬冷作エ具钢的制造方法，其特征在干，对按质量％计包含:C:0.7 1.2%、S1:1.0 2.6%、Mn:0.4 1.0%、S:0.02 0.1%、Cr:3.0 6.0%、Mo 和 W 单独或者组合(Mo+l/2W):0.4 1.0%、V:0.2 1.0%、Nb:0.1 0.3%、剰余部分为Fe和不可避免的杂质的冷作工具钢，通过从1000°C以上的温度开始的淬火和520°C以上温度的回火，将其硬度调整为60HRC以上并且将组织中的残留奥氏体量调整为8体积％以下。硬度优选为62HRC以上，或者冷作工具钢的成分组成还可以含有1.0%以下的Ni。本专利技术还提供ー种表面PVD处理用高硬度预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法，其特征在于，其为对上述表面PVD处理用高硬度预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法，使前述预硬冷作工具钢的表面PVD处理前的组织中的残留奥氏体量与该处理后的组织中的残留奥氏体量之差为5体积％以内。专利技术的效果根据本专利技术，可以确保作为预硬钢的良好的切削加工性，并且可以显著地改善进行表面PVD处理时的热处理变形和软化的问题。因此，其将成为对于预硬冷作工具钢的实用化而言不可或缺的技术。具体实施例方式本专利技术的特征在于，可以以低成本实现可使供给时的淬火回火硬度为60HRC以上、可维持该硬度并可抑制进行表面PVD处理时的热处理变形的预硬冷作工具钢。具体而言，基于下述技术构思: 设计成在相当于在先的表面PVD处理中的到达温度的回火温度下表现出淬火回火时的60HRC以上的回火硬度的成分组成，抑制表面PVD处理时的残留奥氏体的分解，抑制热处理变形。以下，对本专利技术的预硬冷作工具钢的技术特征、用于达成该技术特征的优选制造方法以及对本专利技术的预硬冷作工具钢的表面PVD处理方法进行说明。(I)组织中的残留奥氏体量为8体积％以下。PVD处理时的热处理变形是淬火回火后的预硬钢所固有的残留奥氏体的分解所引起的。因此，使PVD处理前的残留奥氏体量为8体积％以下的原因在于:如果为该值则上述热处理变形小、实用上可以省略用于修正的切削加工。优选为6体积％以下，进ー步优选为5体积％以下。该残留奥氏体的限定量可以通过作为本专利技术特征的后述成分组成、淬火回火条件以低成本达成。作为残留奥氏体量的測定方法，例如有利用X射线衍射的方法。而且，可以使用Co作为X射线源，由晶体结构的fee中的(200)面、(220)面、(311)面与bcc中的(200)面、(211)面的衍射强度之比求得。(2)淬火回火硬度为60HRC以上。使淬火回火硬度为60HRC以上是为了提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊达正芳，中津英司，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：
国别省市：
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