專利名稱：：韌性和高溫強度優(yōu)異的熱加工工具鋼及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種具有改善的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼，以及用于制造該熱加工工具鋼的方法，所述熱加工工具鋼適合于多種熱加工工具，例如壓力機陰模、鍛模、壓鑄模以及擠出工具。
背景技術：
：由于熱加工工具在使用的過程中接觸高溫工件或硬質(zhì)工件，因此它需要兼具強度和韌性，以抵抗熱疲勞和沖擊。因此，在熱加工工具的領域中，傳統(tǒng)上使用合金工具鋼，例如JIS鋼種的SKD61。最近，由于通過使用熱加工工具縮短了制品的制造時間，并且為了加工復雜的成形制品，在較高的溫度下加工工件。為了同時加工多個制品，熱加工工具例如模變得更大。因此，甚至在大尺寸工具的內(nèi)部，也要求熱加工工具用材料保證進一步改善的高溫強度和韌性。為了改善合金工具鋼的韌性和高溫強度，己經(jīng)提出了通過限定化學組成而在保持韌性的同時改善高溫強度的方法(參見專利文件1)，以及通過規(guī)定殘留碳化物的量而改善高溫強度和韌性的方法(參見專利文件2)。專利文件l:JP-A-02-179848專利文件2:JP-A-2000-32819
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題在專利文件1中的方法中，盡管由于缺少值的具體公開而不能評價韌性水平，然而，從本發(fā)明人進行的研究結(jié)果判斷，對組成范圍的限制不足以同時提供足夠高水平的韌性和高溫強度。同樣，在專利文件2中的方法中，僅限定殘留碳化物的量以將韌性和高溫強度控制在高的水平是不充分的，原因在于韌性和高溫強度極大地受到淬火以后的組織例如馬氏體或貝氏體組織的影響。本發(fā)明的一個目的是提供一種確實具有改善的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼及其制造方法。解決問題的手段作為認真研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)淬火以后的組織對韌性和高溫強度施加了極大的影響，并且確定了一種適于同時提供優(yōu)異的韌性和高溫強度的淬火后組織。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)存在一個非常窄的優(yōu)選組成范圍，其中通過將各種元素控制在最佳范圍內(nèi)，可以得到合適的淬火后組織，從而最終獲得本發(fā)明。本發(fā)明提供一種具有優(yōu)異的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼基本上由以質(zhì)量百分數(shù)計的下列組分組成0.34至0.40%的C;0.3至0.5%的Si;0.45至0.75%的Mn;0至小于0.5%的Ni;4.9至5.5%的Cr;總量為2.5至2.9%的Mo和1/2W，其中可以單獨或組合含有Mo和W;禾B0.5至0.7%的V;余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。可以將根據(jù)本發(fā)明的熱加工工具鋼回火，以具有不低于40HRC的硬度。尤其是，在不低于43HRC，特別是不低于45HRC的高硬度方面，所述鋼具有同時提供優(yōu)異的韌性和高溫強度的效果。所述鋼優(yōu)選具有不高于49HRC的硬度。對于根據(jù)本發(fā)明的熱加工工具鋼，優(yōu)選地，構(gòu)成該鋼的C，Si，Mn，Ni，Cr，Mo，W和V元素中的一種或多種滿足下列窄的組成范圍的條件。不必說，適宜的是全部的元素滿足所述條件。C:0.35至0.39%Si:0.35至0,45%Mn:0.5至0.7%Ni:0.01至0.3%Cr:5.0至5.4%(Mo+l/2W):2.6至2.8%,Mo和W是單獨或組合含有的。V:0.55至0,65%本發(fā)明還提供具有上述組成的熱加工工具鋼，并且所述熱加工工具鋼在淬火以后的斷面組織含有塊狀組織和針狀組織，其中所述塊狀組織的面積百分數(shù)(A。/。)不大于45%;所述針狀組織的面積百分數(shù)(B。/。)不大于40%;并且殘余奧氏體的體積百分數(shù)(CM)為5至20%。而且，本發(fā)明提供一種制造具有優(yōu)異的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼的方法，其中將所述熱加工工具鋼回火，使得由回火硬度(HRC)和所述組織的百分數(shù)之間的下列關系式確定的X值不小于40。所述回火硬度被設定在40至49HRC，優(yōu)選43至49HRC，并且進一步優(yōu)選45至49HRC。X=[-0.36x(HRC)_1.47x(A%)-1.67x(B%)+6.55x(C%)+72.91]發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以以非常高的水平同時提供熱加工工具鋼的韌性和高溫強度。當將所述鋼回火以使其具有不低于40HRC，例如不低于43HRC，更優(yōu)選不低于45HRC，并且再進一步優(yōu)選不低于46HRC的硬度時，在最大程度上獲得了此效果。因此，本發(fā)明提供了一種對能夠適用于多種高溫應用和環(huán)境的熱加工工具鋼的實際應用有效的技術。實施本發(fā)明的最佳方式如上所述，本發(fā)明的一個重要方面是限定被控制在最佳范圍內(nèi)的元素的含量。具體地，本發(fā)明的所述方面是通過將元素的含量控制在限制的范圍內(nèi)，更適宜地，通過認識后述的淬火組織，發(fā)現(xiàn)除常規(guī)制造方法中例如寬范圍內(nèi)的淬火冷卻速率以外，還存在甚至通過任何淬火方法，也能夠同時提供高水平的韌性和高溫強度的窄組成范圍。即，對于基本元素，在保持C-Cr含量關系的常規(guī)平衡的同時，重要的是最佳地控制與C-Cr含量互相關聯(lián)的其它碳化物形成元素例如Mo、W和V，并且根據(jù)對這些基本元素的控制結(jié)果，控制對性質(zhì)施加極大影響的Si和Ni。以下，描述由根據(jù)本發(fā)明鋼的窄組成范圍構(gòu)成的組分限制的原因。碳(C)是對于熱加工工具鋼必需和重要的元素，其一些固溶在基體中以提供強度，并且一些形成碳化物以增強耐磨性和耐燒蝕性。而且，在碳是形成固溶體的填隙原子，并且同與碳具有高親和勢的置換原子例如Cr一起加入的情況下，預期到I(填隙原子)-S(置換原子)效果，即，碳起溶質(zhì)原子的抵抗牽伸(dragresistance)作用以增強強度的效果。然而，如果碳含量不大于0.34質(zhì)量％，則不能確保對于工具部件足夠的硬度和耐磨性。另一方面，由于碳的過量加入導致韌性和熱強度的降低，因此碳含量的上限被限定為0.40質(zhì)量％。碳含量優(yōu)選為0.35至0.39%，進一步優(yōu)選為0.36至0.38%。硅(Si)是煉鋼工藝中的脫氧劑，并且還是用于增強可切削性的元素。為了獲得這些效果，應當加入不少于0.3質(zhì)量％的硅。然而，如果加入過多，則后述的針狀組織發(fā)達，從而降低韌性。而且，Si的大量加入抑制淬火時滲碳體基碳化物在貝氏體組織中的析出，因此間接促使合金碳化物在回火過程中析出、凝聚和粗化，從而降低高溫強度。因此，將Si含量限制到不大于0.5質(zhì)量％，優(yōu)選0.35至0.45%。錳(Mn)具有增強可淬硬性并抑制鐵素體產(chǎn)生以得到適當?shù)拇慊?回火硬度的效果。如果Mn以非金屬夾雜物MnS的形式存在于組織中，則它具有改善可切削性的極大效果。為了獲得這些效果，加入不少于0.45質(zhì)量％的Mn。如果加入過多，則基體的粘度增加，從而降低可切削性。因此，將Mn含量限制到不大于0.75質(zhì)量％，優(yōu)選0.5至0.7%。鎳(Ni)是用于抑制鐵素體產(chǎn)生的元素。而且，Ni是對于下列方面重要的添加元素與C、Cr、Mn、Mo、W等一起提供優(yōu)異的可淬硬性；甚至在淬火的冷卻速率低的情況下，也獲得抑制后述的針狀組織產(chǎn)生的效果；形成主要由馬氏體組成的組織；以及防止韌性下降。另外，Ni具有根本上改善基體的韌性的效果。因此，例如，優(yōu)選加入不少于0.01。/。的Ni。本發(fā)明中最重要的是，即使加入Ni，也嚴格控制Ni的上限。如果Ni含量過高，基體的粘度增加，從而降低可切削性并且降低高溫強度。而且，后述的塊狀組織發(fā)達，從而降低韌性。因此，將Ni含量限制到不大于0.5質(zhì)量。/。。優(yōu)選地，將Ni含量控制到不大于0.3質(zhì)量。/c)。鉻(Cr)是具有增強可淬硬性和通過形成碳化物強化基體并且改善耐磨性的效果的元素，并且還是根據(jù)本發(fā)明的熱加工工具鋼所必需的元素，這有助于改善對回火中軟化的抵抗力以及高溫強度。為了獲得這些效果，應當加入不少于4.9質(zhì)量％的Cr。然而，由于Cr的過量加入導致可淬硬性和高溫強度降低，因此Cr含量的上限是5.5質(zhì)量％。Cr含量優(yōu)選為5.0至5.4%，進一步優(yōu)選為5.1至5.3%?？梢詥为毣蚪M合加入鉬(MO)和鉤(W)，以增強可淬硬性，通過借助于回火析出微細碳化物而提供強度，并且改善耐軟化性。由于W的原子量是Mo的原子量的約兩倍，因此可以將含量規(guī)定為Mo+l/2W(當然，可以加入任一種，或可以加入兩種)。為了獲得上述效果，應當加入不少于2.5質(zhì)量M的(Mo+l/2W)。由于其過量加入導致可切削性降低和由后述的針狀組織的發(fā)達所引起的韌性降低，因此(Mo+l/2W)的含量不大于2.9質(zhì)量％。優(yōu)選地，(Mo+l/2W)的含量為2.6至2.8%。釩(V)形成具有強化基體以及改善耐磨性的效果的碳化物。而且，它增強對回火中軟化的抵抗力并且抑制晶粒的粗化。它還有助于韌性的改善。為了獲得這些效果，應當加入不少于0.5質(zhì)量％的V。由于V的過量加入導致可切削性和韌性的降低，因此V的含量不大于0.7質(zhì)量％。優(yōu)選地，V的含量為0.55至0.65%?？赡茏鳛椴豢杀苊獾碾s質(zhì)殘留的主要元素為P、S、Co、Cu、Al、Ca、Mg、O、N等。為了使本發(fā)明的效果達到最大，適宜的是這些元素的含量盡可能低。另一方面，為了獲得另外的效果，例如夾雜物的形態(tài)控制和機械性能或制造效率的改善，還可以含有和/或加入少量的這些元素。在此情況下，可以認為，如果這些元素按質(zhì)量百分數(shù)計的含量為PS0.03%，SS0.01%，Co50.050/o，CuS0.25%，A1^0.025%，Ca^O.01%,Mg^0.01%，0^).01%和N50.03%，則這些元素對根據(jù)本發(fā)明的熱加工工具鋼的基本性能不施加特別大的影響。因此，上述范圍是允許的，并且以上提及的百分數(shù)是優(yōu)選的上限。除上述組成的重要性以外，本發(fā)明還優(yōu)選從根據(jù)組織的途徑限定特征。具體地，通過研究對合金工具鋼的機械性能具有影響的"組織因素"，除最佳組成范圍，即本發(fā)明的很窄范圍以外，還限定了最佳組織。S卩，根據(jù)本發(fā)明具有上述組成的熱加工工具鋼在淬火以后含有在斷面組織中各自具有下列面積百分數(shù)的塊狀組織和針狀組織。塊狀組織(A。/。)不大于45面積％針狀組織(B。/。)不大于40面積％殘余奧氏體(C。/cO:5至20體積％首先，如通常所定義，"淬火組織"是指通過從奧氏體溫度區(qū)冷卻得到、主要由馬氏體和/或貝氏體組成的組織。本發(fā)明的淬火組織基本上由以上提及的馬氏體和/或貝氏體以及少量的殘余奧氏體組成，并且上述塊狀組織和針狀組織的每一種由馬氏體和/或貝氏體的一部分組成。在根據(jù)本發(fā)明的淬火組織中所限定的塊狀組織和針狀組織與由羽毛狀貝氏體(上貝氏體)和針狀貝氏體(下貝氏體)的定義所規(guī)定的那些不同，該定義用于貝氏體的普通分類。艮卩，根據(jù)本發(fā)明的塊狀組織是其中許多微細碳化物在組織中的幾個方向上生長的組織。在鋼的斷面組織中，顧名思義，根據(jù)本發(fā)明的塊狀組織總體上呈現(xiàn)"塊狀形狀"。由于甚至在約10mmS的小試樣的高達空氣冷卻速率的冷卻速率下也產(chǎn)生塊狀組織，因此在將實際的鋼錠淬火時，更加難以減少塊狀組織。然而，如果塊狀組織占組織的大部分，則韌性降低。因此，在本發(fā)明中，將淬火組織中的塊狀組織的面積百分數(shù)限定為優(yōu)選不大于45%，進一步優(yōu)選不大于40%，并且再進一步優(yōu)選不大于30%。其次，本發(fā)明的針狀組織是其中在組織內(nèi)部許多比塊狀組織中的碳化物長的碳化物在一個方向上生長的組織。在斷面組織中，根據(jù)本發(fā)明的針狀組織呈現(xiàn)"針的形狀"。盡管此針狀組織在比開始生成塊狀組織的冷卻速率更低的冷卻速率下生成，但是在將實際的鋼錠淬火時，仍難以減少針狀組織。然而，如果針狀組織占組織的大部分，則韌性極大劣化。因此，在本發(fā)明中，將淬火組織中的針狀組織的面積百分數(shù)限定為優(yōu)選不大于40%，進一步優(yōu)選不大于25%。通過利用形狀的差別視覺觀察其斷面，可以區(qū)別并定量確定本發(fā)明的塊狀組織和針狀組織。具體地，在任何組織斷面中，具有耐腐蝕性比其中沒有析出碳化物的馬氏體基體差的兩種組織優(yōu)先被例如恒電位電解溶解選擇性侵蝕法(SPEED法)腐蝕。圖1是通過使用掃描電子顯微鏡(放大倍數(shù)5000)觀察被腐蝕的表面得到的顯微照片。如作為補充示意圖的圖2和3中所示，可以區(qū)別并定量確定本發(fā)明的塊狀組織和針狀組織。在此情況下，在本發(fā)明中，觀察其中組織各自具有約0.5pm以上的最大長度的任意3個視場以確定效果是足夠的。圖1顯示隨后在實施例3中所述的本發(fā)明的實施例鋼6的一個視場，其具有27面積％的塊狀組織和30面積％的針狀組織。圖4顯示隨后在實施例3中所述的常規(guī)鋼31的一個視場圖，其具有44面積％的塊狀組織和16面積％的針狀組織。而且，在本發(fā)明的淬火組織構(gòu)成中，殘余奧氏體是重要的。殘余奧氏體是優(yōu)選被減少的組織，原因在于它使強度性能劣化。然而，在本發(fā)明中，適當量的殘余奧氏體有助于改善韌性。因此，在本發(fā)明中，淬火組織中的殘余奧氏體的體積百分數(shù)優(yōu)選為5至20%，進一步優(yōu)選不小于10%。通過普通方法，例如，通過利用由使用例如電解拋光試樣的X-射線衍射法得到的衍射強度的體積百分數(shù)測量，可以進行殘余奧氏體的定量分析。在根據(jù)本發(fā)明的用于制造熱加工工具鋼的方法中，滿足對于組成和淬火組織的上述要求，然后確定下一步處理的回火中的目標硬度，然后進行回火，使得下列關系式中的X不小于40。從而，制造具有優(yōu)異韌性的熱加工工具鋼。X=[-0.36x(HRC)-1.47x(A%)-1.67x(B%)+6.55x(C%)+72.91]其中A%:塊狀組織的面積百分數(shù)B%:針狀組織的面積百分數(shù)C%:殘余奧氏體的體積百分數(shù)作為對淬火組織和回火硬度對回火之后的韌性的影響的研究結(jié)果，以上關系式闡明了具體的影響參數(shù)。為了保證回火以后的韌性，塊狀組織和針狀組織的減少是有效的。在這兩種組織中，在表達式中具有更大的負系數(shù)的針狀組織的減少特別有效。另一方面，發(fā)現(xiàn)了適當量的殘余奧氏體有利地起著保證韌性的作用，原因在于殘余奧氏體在表達式中具有大的正系數(shù)?？梢詫⒛繕擞捕仍O定在例如實現(xiàn)熱加工工具鋼的40HRC以上。然而，即使目標硬度更高，例如43HRC以上或45HRC以上，本發(fā)明的滿足組成和淬火組織構(gòu)成的要求的熱加工工具鋼也保證足夠的韌性。然而，優(yōu)選將回火硬度保持為不大于49HRC，以維持顯著的韌性。實施例1表l給出了本發(fā)明鋼、比較鋼以及常規(guī)鋼的化學組成。所述比較鋼具有偏離本發(fā)明限制的窄組成范圍的化學組成。所述常規(guī)鋼是目前通常使用的熱加工工具鋼，自然具有在本發(fā)明的組成范圍以外的化學組成。[表l]_<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>※包含雜質(zhì)對于本發(fā)明鋼、比較鋼和常規(guī)鋼，如下制造厚度為30mm并且寬度為60mm的鋼。通過在真空感應爐中將10kg熔融，然后在125(TC的熱處理均質(zhì)化5小時而制造鋼錠。然后將它們在115(TC熱鍛。在86(TC退火以后，將它們從1030。C淬火。所述淬火通過在加壓氣體中冷卻進行。這里，鋼從淬火溫度(103(TC)冷卻到所述淬火溫度和室溫(2(TC)之間的中間溫度(525。C)所需的時間被定義為"半冷卻時間"。例如，當從1030Xr冷卻到525'C需要10分鐘時，將"半冷卻"表示為IO分鐘。將一些鋼以"快速冷卻"的形式冷卻，半冷卻時間為約3分鐘，而將一些鋼的其中冷卻速率低的部分，例如大尺寸鋼的中心部分冷卻，半冷卻時間為約40分鐘。隨后，將鋼在不同的溫度下回火，從而使其具有46HRC的硬度。由表1中如上所述制造的本發(fā)明鋼、比較鋼和常規(guī)鋼的每一種制造2-mmU-缺口卻貝(charpy)沖擊試件，使得試件的縱向取鍛鋼的寬度方向，并且試件的缺口方向取鋼的縱向(即，它在T方向上切入)。通過使用此2-mmU-缺口卻貝沖擊試件，在室溫下進行卻貝沖擊試驗。試驗結(jié)果在表2中給出。在通過使用在T方向上切入并回火以具有46HRC的較高硬度的試件進行切貝沖擊試驗的情況下，沖擊值容易受鍛造組織的影響而減小。因此，如果得到超過34(J/cm勺的沖擊值，則可以說所述鋼具有優(yōu)異的韌性。特別是，如果得到超過40(J/cm、的沖擊值，則鋼的韌性非常優(yōu)異。[表2〗<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表2中給出的結(jié)果表明，如果通過快速冷卻進行淬火，則甚至組成在本發(fā)明的組成范圍以外的比較鋼和常規(guī)鋼，即使通過使用在T方向上切入的試件，也可以提供相對高的沖擊值。然而，在以半冷卻時間約為40min的低冷卻速率進行淬火的情況下，對于具有低的Mo含量并且加入有Ni的比較鋼21以及具有低的Mo含量的比較鋼22，可淬硬性差，并且沖擊值低。而且，對于具有低的Si含量的比較鋼24至27，沖擊值低。對于其中除低的Mo含量以外，還有碳含量略低并且沒有加入Ni的常規(guī)鋼31，可淬硬性相當差，并且沖擊值最低。對于其中Mo含量高并且沖擊值趨向低的常規(guī)鋼32，可切削性由于非常低的Si含量而不足。相反，對于其中最佳地控制化學組成的本發(fā)明鋼1至13，即使以低的冷卻速率將所述鋼淬火，也保持優(yōu)異的韌性。對于具有其中僅有作為用于增強韌性的元素的Ni的含量極大地偏離本發(fā)明的最佳組成的組成的比較鋼23，即使冷卻速率低，韌性也優(yōu)異。實施例2接著，在表l中給出的本發(fā)明鋼與在比較鋼中提供高的沖擊值的比較鋼23之間比較高溫強度。取得試件，使得試件的縱向與鍛鋼的縱向?qū)?即，在L方向上切入試件)，并且由通過在65(TC的高溫下進行的拉伸試驗所得到的拉伸強度評價強度。所述拉伸試驗在將試件在65CTC加熱并且保持IO分鐘以后開始。試驗結(jié)果在表3中給出。i_^__i<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>發(fā)現(xiàn)具有在本發(fā)明的最佳組成以外的組成的比較鋼23提供了優(yōu)異的韌性、但是低的高溫強度，原因在于它含有過高的Ni含量。另一方面，發(fā)現(xiàn)全部的本發(fā)明鋼都具有高的高溫強度。實施例3對于實施例1中制造的本發(fā)明鋼6、比較鋼21至23和26以及常規(guī)鋼31和32中以半冷卻時間約為40分鐘的低冷卻速率淬火的鋼，如下所述，在將它們回火之前觀察它們的組織。首先，從這些鋼的每一種取得用于觀察組織的10mn^的試樣，并且通過SPEED法侵蝕，以通過掃描電子顯微鏡(x5000)觀察組織。作為實例，在圖1禾B4中分別顯示了從本發(fā)明鋼6和常規(guī)鋼31得到的圖像。通過使用這種圖像，經(jīng)由圖像分析測量塊狀組織和針狀組織的面積百分數(shù)。類似地，作為實例，將測量的本發(fā)明鋼6和常規(guī)鋼31的塊狀組織分別顯示于圖2和5的示意圖中，并且將測量的本發(fā)明鋼6和常規(guī)鋼31的針狀組織分別顯示于圖3("x"標記除外)和6的示意圖中。對于每一個試樣的每一種組織測量視圖的3個視場，并且求得平均值作為面積百分數(shù)。而且，將以上提及的試樣再次拋光，然后通過電解拋光精加工，以通過X-射線衍射法測量殘余奧氏體的量。在表4中統(tǒng)一給出了以上測量的結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在表5中，給出了卻貝沖擊試驗的結(jié)果，以及試件的回火硬度以及由本發(fā)明的硬度和組織的百分數(shù)之間的關系式得到的X值，同時在實施例1中也給出了卻貝沖擊試驗的結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>※X二[—0.36*(HRC)—1.47*(A°/。)—l,67*(B%)+6.55*(C%)+72.91]由這些結(jié)果表明，在以低至約40分鐘的半冷卻時間的冷卻速率將鋼淬火的情況下，各自具有低的沖擊值的比較鋼21和常規(guī)鋼31的淬火組織具有大量的塊狀組織和較少體積的殘余奧氏體，并且對韌性施加極大負面影響的針狀組織發(fā)達，此外，X值相當小。對于也具有低的沖擊值的常規(guī)鋼32，其淬火組織接近比較鋼21和常規(guī)鋼31的那些組織，同時韌性趨向于由于各種組織的平衡改善而改善(即，X值增大)。由于比較鋼22和比較鋼26具有低的Mo含量、但是過高的Ni含量，因此塊狀組織發(fā)達，從而沖擊值低。對于這兩種試樣，比較鋼26顯示了生成針狀組織的傾向，原因在于除此以外，還有其Si含量是高的。相反，具有最佳控制的化學組成的本發(fā)明鋼6的淬火組織具有發(fā)達的針狀組織，較少的塊狀組織，以及大量在改善韌性的方面有效的殘余奧氏體。組織的平衡(即，X值)也優(yōu)異。由于高的Ni含量而具有高的韌性的比較鋼23的淬火組織滿足X值不小于40的條件，但是它具有大量的塊狀組織。然而，如上所述，比較鋼23具有低的高溫強度。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的具有改善的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼不僅可以適用于多種熱加工工具，例如壓力機陰模、鍛模、壓鑄模以及擠出工具，而且適用于熱加工工具構(gòu)件，例如對其使用高負荷的模。附圖簡述圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的熱加工工具鋼的淬火組織的一個實例的斷面顯微照片；圖2是從圖1中所示的淬火組織選擇塊狀組織的示意圖；圖3是從圖1中所示的淬火組織選擇針狀組織的示意圖；圖4是顯示比較例的熱加工工具鋼的淬火組織的一個實例的斷面顯微照片；圖5是從圖4中所示的淬火組織選擇塊狀組織的示意圖；和圖6是從圖4中所示的淬火組織選擇針狀組織的示意圖。權利要求1.一種具有優(yōu)異的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼基本上由以質(zhì)量百分數(shù)計的下列組分組成0.34至0.40％的C；0.3至0.5％的Si；0.45至0.75％的Mn；0至小于0.5％的Ni；4.9至5.5％的Cr；總量為2.5至2.9％的Mo和1/2W，Mo和W是單獨或組合含有的；0.5至0.7％的V；以及余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有0.35至0.39%的C。3.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有0.35至0.45%的Si。4.根據(jù)權利要求1所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有0.5至0.7%的Mn。5.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有0.01至0.3%的Ni。6.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有5.0至5.4%的Cr。7.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有總量為2.6至2.8%的Mo和1/2W，Mo和W是單獨或組合含有的。8.根據(jù)權利要求1所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼按質(zhì)量百分數(shù)計含有0.55至0.65%的V。9.根據(jù)權利要求l所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼具有不低于40HRC的硬度。10.根據(jù)權利要求1所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼具有不低于43HRC的硬度。11.根據(jù)權利要求1所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼具有不低于45HRC的硬度。12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的熱加工工具鋼，所述熱加工工具鋼具有不高于49HRC的硬度。13.根據(jù)權利要求1所述的熱加工工具鋼，其中所述鋼在淬火以后具有包括塊狀組織和針狀組織的斷面組織，所述塊狀組織的面積百分數(shù)(Ay。)不大于45%，所述針狀組織的面積百分數(shù)@°/。)不大于40%，并且殘余奧氏體的體積百分數(shù)(C。/。)為5至20%。14.一種制造具有優(yōu)異的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼的方法，其中將根據(jù)權利要求13所述的鋼回火，使得由回火硬度(HRC)和所述組織的百分數(shù)之間的下列關系式確定的X值不小于40:X=[-0.36x(HRC)—1.47x(A%)-1.67x(B%)+6.55x(c%)+72.91〗。15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中將所述鋼回火到40至49HRC。16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中將所述鋼回火到43至49HRC。17.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中將所述鋼回火到45至49HRC。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有改善的韌性和高溫強度的熱加工工具鋼。還公開了一種用于制造所述熱加工工具鋼的方法。所述熱加工工具鋼包含下列組分(按質(zhì)量計)C0.34-0.40％，Si0.3-0.5％，Mn0.45-0.75％，Ni0-0.5％(排除在外)，Cr4.9-5.5％，(Mo+1/2W)2.5-2.9％(條件是單獨或組合含有Mo和W)和V0.5-0.7％；以及余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，所述熱加工工具鋼的斷面組織在淬火時含有塊狀組織和針狀組織，其中所述塊狀組織(A％)占45面積％以下，所述針狀組織(B％)占40面積％以下，并且其余的奧氏體(C％)占5至20體積％。還公開了一種用于制造熱加工工具鋼的方法，所述方法包括將上述熱加工工具鋼回火，使得由回火硬度(HRC)和所述組織的百分數(shù)之間的下列關系式確定的X值變?yōu)?0以上。X＝[-0.36×(HRC)-1.47×(A％)-1.67×(B％)+6.55×(C％)+72.91]。文檔編號C22C38/00GK101517114SQ200780034059公開日2009年8月26日申請日期2007年9月14日優(yōu)先權日2006年9月15日發(fā)明者中津英司,片岡公太,田村庸,長澤政幸申請人:日立金屬株式會社