冷作工具鋼的切削方法和冷作模具材料的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合于工具材料、特別是用于成形家電、手機(jī)、汽車相關(guān)部件的冷作模 具材料的冷作工具鋼的切削方法、以及使用該切削方法的冷作模具材料的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于用于室溫下的板材的彎曲、拉深、沖壓等壓制成形的冷作工具，為了提高其耐 磨耗性，提出了通過淬火回火而調(diào)整至60HRC以上的硬度的鋼原材料（例如參照專利文獻(xiàn) 1~3)。這種高硬度的鋼原材料難以在淬火回火后切削加工成工具形狀。因此，通常在硬 度低的退火狀態(tài)下進(jìn)行粗加工之后調(diào)整為60HRC以上的使用硬度。此情況下，粗加工后的 形狀會(huì)因淬火回火而發(fā)生熱處理變形，因此在淬火回火后實(shí)施用于修正該變形部分的再次 精切削加工而調(diào)整為最終工具形狀。淬火回火導(dǎo)致工具熱處理變形的主要原因是退火狀態(tài) 下作為鐵素體組織的鋼原材料相變?yōu)轳R氏體組織而使體積膨脹。
[0003] 除了上述的鋼原材料之外，大多提出了預(yù)先調(diào)整至使用硬度而供給的預(yù)硬化鋼 (prehardened steel)。預(yù)硬化鋼由于在一次性進(jìn)行切削加工至最終工具形狀之后無需淬 火回火，所以是能夠排除因淬火回火導(dǎo)致的工具的熱處理變形、還能夠省略上述精切削加 工的有效技術(shù)。關(guān)于本技術(shù)，已知有使用改善了切削工具的母材或覆膜而提高了耐久性的 切削工具對(duì)高硬度的鋼原材料進(jìn)行切削加工的方法（例如參照專利文獻(xiàn)4、5)。
[0004] 另外，作為源自鋼原材料的研宄，提出了如下的冷作工具鋼，其通過將淬火后的 鋼原材料中存在的、可使切削性降低的未固溶的一次碳化物的量達(dá)到最佳，從而確保超過 55HRC的淬火回火硬度并且具有優(yōu)異的切削性（例如參照專利文獻(xiàn)6)。另一方面，還提出 了如下的冷作工具鋼，其為了抑制因切削加工時(shí)切削工具與鋼原材料之間的摩擦而產(chǎn)生 的工具磨耗，添加用于形成熔點(diǎn)為1200°C以下的氧化物（(FeO) 2 · Si02、？％5104或（FeSi) Cr2O2)的元素，通過切削加工時(shí)產(chǎn)生的熱而在模具表面形成前述氧化物，從而賦予了自潤滑 性（例如參照專利文獻(xiàn)7)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2008-189982號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-132990號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2006-193790號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2003-1504號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2010-115764號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2001-316769號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2005-272899號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的問題
[0015] 專利文獻(xiàn)4、5公開了對(duì)硬度為60HRC的代表性冷作工具鋼SKDll進(jìn)行切削加工。 然而，在大量形成未固溶的一次碳化物的SKDll的切削加工中，提高基體硬度而為60HRC的 高硬度時(shí)，工具壽命短、切削性的改善并不充分。
[0016] 另一方面，即便是如專利文獻(xiàn)6所公開的將未固溶的一次碳化物的形成量控制得 較少的冷作工具鋼、如專利文獻(xiàn)7所公開的將低熔點(diǎn)氧化物作為自潤滑覆膜利用的冷作工 具鋼，若達(dá)到60HRC以上的高硬度，也存在工具的損傷磨耗變大、切削性的改善并不充分的 情況。
[0017] 本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的。基于這種狀況，需要對(duì)于60HRC以上的高硬度 的冷作工具鋼來說能夠飛躍性提高切削性的冷作工具鋼的切削方法、以及使用該切削方法 的冷作模具材料的制造方法。
[0018] 用于解決問題的方案
[0019] 本發(fā)明人等對(duì)于提高冷作工具鋼的切削性的方法進(jìn)行了深入研宄。如此得到下述 見解，在淬火回火硬度為60HRC以上的冷作工具鋼的切削加工中，存在能夠改善切削性的 冷作工具鋼的成分范圍與切削加工條件的最佳組合。本發(fā)明是通過特定這樣的最佳組合而 得以實(shí)現(xiàn)的。
[0020] 即，第1發(fā)明是冷作工具鋼的切削方法，其使用被覆了按金屬（包括半金屬）部分 的原子比率計(jì)Al多于50%的AlTi的氮化物覆膜的被覆切削工具來切削按質(zhì)量比計(jì)含有 0.6%~1.2%的C(碳）、硬度被調(diào)整至60HRC以上的冷作工具鋼。
[0021] 冷作工具鋼優(yōu)選按質(zhì)量比計(jì)還含有3. 0%以上且少于8. 0%的Cr(鉻）。
[0022] 另外，冷作工具鋼還含有Mo(鉬）和W(鎢），它們可以以各自單獨(dú)的元素形式或 以復(fù)合氧化物形式含有。這些Mo和W優(yōu)選按（以各自單獨(dú)的元素形式或以復(fù)合氧化物形 式）質(zhì)量比計(jì)以{Mo量+(1/2XW量）}的值達(dá)到0.5%~2.0%的范圍的方式含有。此處， Mo量表示Mo在鋼中的質(zhì)量比、W量表示W(wǎng)在鋼中的質(zhì)量比。
[0023] 另外，冷作工具鋼優(yōu)選按質(zhì)量比計(jì)還含有0. 01 %以上且少于0. 3 %的Al (鋁）、 0· 3 % ~2. 0 % 的 Mn (錳）、0· 02 % ~0· 1 % 的 S (硫）。
[0024] 本發(fā)明的冷作工具鋼的切削方法中，該冷作工具鋼優(yōu)選以切削速度120m/分鐘以 上進(jìn)行切削。
[0025] 另外，冷作工具鋼優(yōu)選按質(zhì)量比計(jì)包含
[0026] C :0.6%~1.2%、
[0027] Si :0· 7%~2. 5%、
[0028] Mn :0· 3%~2. 0%、
[0029] S :0· 02%~0· 1%、
[0030] Cr :3· 0% 以上且少于 5. 0%、
[0031] Mo和W:(X5%彡{Mo量+(1/2XW量）}彡2.0% (Mo量：Mo在鋼中的質(zhì)量比（質(zhì) 量％ )、W量：W在鋼中的質(zhì)量比（質(zhì)量％ ))、
[0032] Al :0· 04% 以上且少于 0· 3%、
[0033] 余量Fe (鐵）、以及不可避免的雜質(zhì)。
[0034] 此情況下，更優(yōu)選的是，上述的S、Cr和Al根據(jù)下述關(guān)系式求出的切削性指數(shù)MP 的值超過〇 (即MP > 0)的冷作工具鋼。
[0035] [關(guān)系式]
[0036] MP = 21. 9XS 量 +124. 2X (Al 量 /Cr 量）-2. 1
[0037] 上述關(guān)系式中，S量表示上述S在鋼中的質(zhì)量比（質(zhì)量％ )、Cr量表示上述Cr在 鋼中的質(zhì)量比（質(zhì)量％ )、Al表示上述Al在鋼中的質(zhì)量比（質(zhì)量％ )。
[0038] 這些冷作工具鋼優(yōu)選以切削速度160m/分鐘以上進(jìn)行切削。
[0039] 另外，第2發(fā)明是冷作模具材料的制造方法，其通過使用上述的冷作工具鋼的切 削方法切削冷作工具鋼從而制造冷作模具材料。
[0040] 發(fā)明的效果
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，可提供即使是60HRC以上的高硬度的冷作工具鋼的加工，切削性也 優(yōu)異、工具壽命也長、且進(jìn)行高能效加工的冷作工具鋼的切削方法和冷作模具材料的制造 方法。
[0042] 因此，成為對(duì)于預(yù)硬化的冷作工具鋼的實(shí)用化來說不可或缺的技術(shù)。
【附圖說明】
[0043] 圖IA所示為實(shí)施例1中本發(fā)明例的切削方法所用的切削工具的后隙面和前傾面 的外觀的數(shù)碼顯微鏡照片。
[0044] 圖IB所示為實(shí)施例1中比較例的切削方法所用的切削工具的后隙面和前傾面的 外觀的數(shù)碼顯微鏡照片。
[0045] 圖2A是對(duì)形成在圖IA的切削工具的表面的附著物進(jìn)行EPMA (電子探針顯微分析 儀）分析時(shí)的元素映射圖。
[0046] 圖2B是對(duì)形成在圖IB的切削工具的表面的附著物進(jìn)行EPMA(電子探針顯微分析 儀）分析時(shí)的元素映射圖。
[0047] 圖3所示為實(shí)施例2中本發(fā)明例和比較例的切削方法所用的切削工具的后隙面和 前傾面的外觀的電子顯微鏡照片。
[0048] 圖4所示為實(shí)施例3中本發(fā)明例和比較例的切削方法所用的切削工具的后隙面和 前傾面的外觀的電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明的特征在于，發(fā)現(xiàn)了通過調(diào)整冷