[发明专利]热作工具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压制模具、锻造模具、压铸模具、挤出工具等多种热作工具和其制造方法。

背景技术

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，对于热作工具材料，提出了改良了上述SKD61系合金工具钢的成分组成的合金工具钢材料(专利文献1、2)。

热作工具通常通过将硬度低的退火状态的热作工具材料机械加工成热作工具的形状后，对其进行淬火回火而调整至规定的使用硬度来制作。另外，在调整至上述使用硬度后，通常进行精加工的机械加工。有时也根据情况对上述热作工具材料先进行淬火回火(所谓制成预硬材料的状态)，然后还结合上述的精加工的机械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并保持，对其进行骤冷，由此使组织发生马氏体相变。因此，对于热作工具材料的成分组成，通过淬火而能够调整为马氏体组织。

而且，淬火后的马氏体组织中，在加热至上述奥氏体温度区域为止并保持的过程生成的奥氏体晶粒的晶界被确认为“原奥氏体晶界”。由该原奥氏体晶界形成的“原奥氏体粒径”的分布状况即便在接下来的回火后的金相组织(即完成了的热作工具的组织)中实质上也能维持。

然而，对于这样的热作工具样态，已知热作工具的韧性可以通过减少其成分组成中所含的P、S、O、N等不可避免的杂质的含量来提高。其中，P是在淬火回火后的马氏体组织中的原奥氏体晶界处偏析而使该晶界脆化、使热作工具的韧性大幅降低的元素。因此，提出了将热作工具材料(即热作工具)中的P含量限制为例如0.020质量％以下(专利文献3)。另外，已知热作工具的韧性可以通过减小上述马氏体组织中的原奥氏体粒径来提高(专利文献3)。

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：日本特开2003-268486号公报

发明内容

发明要解决的问题

减少热作工具中所含的P含量对于淬火回火后的热作工具的韧性的提高非常有效。但是，若通过精炼工序等将热作工具材料中的P去除，则消耗大的能量。而且，对于通过该精炼工序等去除P，一方面也成为使促进P含量高的低级废料的使用停滞的主要原因。如此，在热作工具的领域中，应该减少的P为对环境负担大的元素。

本发明的目的在于，提供一种即使提高热作工具中所含的P含量的容许量也能维持足够的韧性的热作工具。

用于解决问题的方案

本发明为一种热作工具，其具有通过淬火而能够调整为马氏体组织的成分组成，具有淬火回火后的马氏体组织，其中，

上述成分组成包含超过0.020质量％且0.050质量％以下的P，

上述淬火回火后的马氏体组织中的原奥氏体粒的粒径以基于JIS-G-0551的结晶粒度级别计为No.9.5以上，

该原奥氏体粒的晶界的P浓度为1.5质量％以下。

优选上述成分组成还包含0.0250质量％以下的Zn的热作工具。

另外，本发明为一种热作工具的制造方法，其是对具有通过淬火而能够调整为马氏体组织的成分组成的热作工具材料进行淬火回火的、具有马氏体组织的热作工具的制造方法，其中，

上述热作工具材料的成分组成包含超过0.020质量％且0.050质量％以下的P，

进行了上述淬火回火后的马氏体组织中的原奥氏体粒的粒径以基于JIS-G-0551的结晶粒度级别计为No.9.5以上，并且，该原奥氏体粒的晶界的P浓度为1.5质量％以下。

优选上述热作工具材料的成分组成还包含0.0250质量％以下的Zn的热作工具的制造方法。

发明的效果

根据本发明，能够充分维持包含超过0.020质量％且0.050质量％以下的P的热作工具的韧性。

附图说明

图1是关于SKD61制热作工具(淬火回火硬度：43HRC)示出其夏氏冲击值与原奥氏体晶界的P浓度的关系的图。