模具的淬火方法和模具的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模具的淬火方法和模具的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在將模具加熱至奧氏體區(qū)域的淬火溫度后對模具進行冷卻而使模具的組織進行 馬氏體相變的模具的淬火過程中，通常，模具表面的降溫速度快于模具內(nèi)部的降溫速度 (也就是說，模具表面先于模具內(nèi)部進行馬氏體相變）。因此，在模具表面先進行馬氏體相 變之后，模具內(nèi)部較晚地進行馬氏體相變，由此，大致完成馬氏體相變后的模具表面隨著冷 卻的進行而接著進行熱收縮，另一方面，模具內(nèi)部進行相變膨脹，從而使所述模具表面產(chǎn)生 拉伸應(yīng)力。并且，在模具表面還以構(gòu)成產(chǎn)品（成形品）的形狀的方式被雕刻，因此，應(yīng)力會 集中于具有凹凸?fàn)畹膹?fù)雜形狀的模具的產(chǎn)品形狀面的凹部或凸部的臺階的根部部分，容易 產(chǎn)生裂縫。
[0003] 作為抑制所述淬火時的裂縫的方法，例如，提供如下一種模具的淬火方法：通過將 達到馬氏體相變點的附近溫度的整個模具暫時地保持在該溫度、利用冷卻速度較慢的強制 風(fēng)冷（日文：衝風(fēng)冷卻）對達到馬氏體相變點的附近溫度的整個模具進行冷卻等，從而一邊 均勻地保持整個模具的溫度一邊對整個模具進行冷卻（專利文獻1)。
[0004] 專利文獻1 :日本特開2006 - 342377號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明要解決的問題
[0006] 專利文獻1的模具的淬火方法在抑制所述淬火時的模具的產(chǎn)品形狀面的裂縫方 面有效。但是，為了使整個模具的溫度均勻，需要減緩淬火時的冷卻速度。并且，冷卻速度 變慢會使模具組織的馬氏體相變不充分（例如，生成較多的貝氏體組織），這可能導(dǎo)致模具 的韌性劣化。
[0007] 本發(fā)明的目的在于，提供一種即使不減緩冷卻速度也能夠抑制模具的產(chǎn)品形狀面 的裂縫的模具的淬火方法和模具的制造方法。
[0008] 用于解決問題的方案
[0009] 本發(fā)明提供一種模具的淬火方法，在該淬火方法中，將模具加熱至奧氏體區(qū)域的 淬火溫度后對模具進行冷卻而使模具的組織進行馬氏體相變，其特征在于，在所述冷卻中， 以如下方式進行冷卻，即，在模具的產(chǎn)品形狀面的相反面即模具背面的溫度最高的區(qū)域A 的溫度至少通過從馬氏體相變點起到所述馬氏體相變點一 70°C為止的溫度范圍時，在所述 溫度范圍的一部分范圍內(nèi)或全部范圍內(nèi)，使模具內(nèi)部的溫度最高的區(qū)域B向所述模具背面 側(cè)轉(zhuǎn)移。
[0010] 并且，本發(fā)明提供一種模具的淬火方法，在該淬火方法中，將模具加熱至奧氏體區(qū) 域的淬火溫度后對模具進行冷卻而使模具的組織進行馬氏體相變，其特征在于，在所述冷 卻中，以如下方式進行冷卻，即，在模具的產(chǎn)品形狀面的相反面即模具背面的溫度最高的區(qū) 域A的溫度至少通過從馬氏體相變點起到所述馬氏體相變點一 70°C為止的溫度范圍時，在 所述溫度范圍的一部分范圍內(nèi)或全部范圍內(nèi)，使得用于將所述產(chǎn)品形狀面冷卻的冷卻介質(zhì) 與該產(chǎn)品形狀面之間的熱傳遞系數(shù)大于用于將所述模具背面冷卻的冷卻介質(zhì)與該模具背 面之間的熱傳遞系數(shù)。
[0011] 在所述模具的淬火方法中，優(yōu)選的是，在所述區(qū)域B的溫度通過從馬氏體相變點 +50°C起到所述馬氏體相變點為止的溫度范圍時，以超過3. 0°C /每分鐘的冷卻速度對所述 區(qū)域B進行冷卻。另外，本發(fā)明提供一種模具的制造方法，其特征在于，在該模具的制造方 法中，對通過所述本發(fā)明的模具的淬火方法進行淬火后的模具進行回火。
[0012] 發(fā)明的效果
[0013] 采用本發(fā)明，在應(yīng)力容易集中于模具的產(chǎn)品形狀面的模具的淬火過程中，能夠減 少在模具表面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力而抑制表面的裂縫。并且，即使加快淬火時的冷卻速度，也能 夠抑制模具的產(chǎn)品形狀面的裂縫，因此還能夠維持模具的韌性。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示在實施以往例的淬火方法時的、隨著自冷卻開始的冷卻時間的經(jīng)過而 試樣的芯部和背面的實測溫度發(fā)生的變化以及在試樣的形狀面的角部產(chǎn)生的最大主應(yīng)力 發(fā)生的變化的圖表。
[0015] 圖2是表示在實施以往例的淬火方法時的、冷卻中的試樣的溫度分布和馬氏體相 變分率的分布的映射圖。
[0016] 圖3是表示在實施其他以往例的淬火方法時的、隨著自冷卻開始的冷卻時間的經(jīng) 過而試樣的芯部和背面的實測溫度發(fā)生的變化以及在試樣的形狀面的角部產(chǎn)生的最大主 應(yīng)力發(fā)生的變化的圖表。
[0017] 圖4是表示在實施其他以往例的淬火方法時的、冷卻中的試樣的溫度分布和馬氏 體相變分率的分布的映射圖。
[0018] 圖5是表示在實施本發(fā)明例的淬火方法時的、隨著自冷卻開始的冷卻時間的經(jīng)過 而試樣的芯部和背面的實測溫度發(fā)生的變化以及在試樣的形狀面的角部產(chǎn)生的最大主應(yīng) 力發(fā)生的變化的圖表。
[0019] 圖6是表示在實施本發(fā)明例的淬火方法時的、冷卻中的試樣的溫度分布和馬氏體 相變分率的分布的映射圖。
[0020] 圖7是表示實施例所使用的淬火用試樣的規(guī)格的圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明的特征在于，在作為模具的產(chǎn)品形狀面產(chǎn)生裂縫的時刻的、模具內(nèi)部的馬 氏體相變時之前，預(yù)先使所述模具內(nèi)部的馬氏體未相變的區(qū)域向位于產(chǎn)品形狀面的相反面 的模具背面?zhèn)纫苿?。由此，在模具?nèi)部的所述區(qū)域較晚地進行馬氏體相變時，能夠相對地減 少在產(chǎn)品形狀面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力而抑制產(chǎn)品形狀面的裂縫。
[0022] 也就是說，在以上內(nèi)容中，預(yù)先使模具內(nèi)部的馬氏體未相變的區(qū)域"向模具背面?zhèn)?移動"是指使所述區(qū)域"預(yù)先遠離產(chǎn)品形狀面"。具體而言，使所述區(qū)域"預(yù)先遠離產(chǎn)品形狀 面的凹部或凸部的臺階的根部部分"。而且，通過如此設(shè)置，即使在所述產(chǎn)品形狀面先降溫 而大致完成馬氏體相變、而模具內(nèi)部的所述區(qū)域開始馬氏體相變時，也維持該區(qū)域向所述 模具背面?zhèn)纫苿恿说臓顟B(tài)（也就是說，為該區(qū)域相對地離開所述產(chǎn)品形狀面的狀態(tài)）。并 且，通過維持該狀態(tài)，能夠減少集中于所述凹部或凸部的臺階的根部部分的應(yīng)力，從而能夠 抑制產(chǎn)品形狀面的裂縫。以下，說明本發(fā)明的技術(shù)特征。
[0023] 如上所述，在通常的模具的淬火過程中，在模具表面先進行馬氏體相變之后，模具 內(nèi)部較晚地進行馬氏體相變。并且，該模具表面與模具內(nèi)部之間的相變的時間差會使模具 表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，尤其會在容易發(fā)生應(yīng)力集中的、產(chǎn)品形狀面的所述臺階的根部部分誘 發(fā)裂縫。因此，在本發(fā)明中，在進行模具內(nèi)部的馬氏體相變之前，"預(yù)先"使所述模具內(nèi)部的 馬氏體未相變的區(qū)域（也就是說，模具內(nèi)部的溫度最高的區(qū)域B)遠離產(chǎn)品形狀面且使該區(qū) 域向模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移。于是，通過該事先調(diào)整，在所述區(qū)域B晚于產(chǎn)品形狀面而進行馬氏體 相變時，能夠使作用于產(chǎn)品形狀面?zhèn)鹊哪＞邇?nèi)部的相變膨脹向所述模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移，從而 能夠降低原本會作用于產(chǎn)品形狀面的拉伸應(yīng)力。并且，即使因?qū)υ擇R氏體未相變的區(qū)域進 行的控制而使作用于模具背面的拉伸應(yīng)力增加，由于金屬背面主要是平面形狀，因此，與產(chǎn) 品形狀面相比，模具背面的因形狀而引起的裂縫的可能性也非常低。
[0024] 并且，在本發(fā)明中，將與所述"預(yù)先"相對應(yīng)的時期設(shè)為"模具表面至少通過從達到 馬氏體相變點起到所述馬氏體相變點一 70°C為止的溫度范圍時"。此外，后面敘述此時的 "模具表面"。
[0025] 馬氏體相變點指的是，冷卻中的模具（也就是說，構(gòu)成模具的鋼）開始馬氏體相變 的溫度（以下，記作Ms點）。在本發(fā)明的情況下，只要在模具內(nèi)部的區(qū)域B晚于模具表面的 所進行的馬氏體相變而進行馬氏體相變時、該馬氏體相變中的區(qū)域B向模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移即 可。換言之，只要使所述區(qū)域B相對地離開產(chǎn)品形狀面即可。因此，不必預(yù)先自所述區(qū)域B 達到Ms點的非常前的時刻的、模具表面達到Ms點之前的時刻起使處于馬氏體未相變的狀 態(tài)的區(qū)域B的位置向所述模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移。并且，若在從所述區(qū)域B靠近Ms點的時刻的、 模具表面達到Ms點的時刻起到該模具表面至少達到Ms點一 70°C為止的溫度范圍的期間 進行調(diào)整而使區(qū)域B向模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移，則在之后所述區(qū)域B達到Ms點時，也能維持該區(qū) 域B向所述模具背面?zhèn)绒D(zhuǎn)移了的狀態(tài)，從而能夠充分地發(fā)揮降低作用于產(chǎn)品形狀面的拉伸 應(yīng)力的效果。
[0026] 并且，在本發(fā)明中，在所述的"在模具表面