模具的淬火方法和模具的制造方法
【技術領域】
[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】
[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部的降溫速度 (也就是說，模具表面先于模具內部進行馬氏體相變）。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，模具內部進行相變膨脹，從而使所述模具表面產生 拉伸應力。并且，在模具表面還以構成產品（成形品）的形狀的方式被雕刻，因此，應力會 集中于具有凹凸狀的復雜形狀的模具的產品形狀面的凹部或凸部的臺階的根部部分，容易 產生裂縫。
[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 風冷（日文：衝風冷卻）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或全部范圍內，使模具內部的溫度最高的區(qū)域B向所述模具背面 側轉移。
[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或全部范圍內，使得用于將所述產品形狀面冷卻的冷卻介質 與該產品形狀面之間的熱傳遞系數大于用于將所述模具背面冷卻的冷卻介質與該模具背 面之間的熱傳遞系數。
[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，在應力容易集中于模具的產品形狀面的模具的淬火過程中，能夠減 少在模具表面產生的拉伸應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生的最大主應力 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 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生的最大主 應力發(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生的最大主應 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，在作為模具的產品形狀面產生裂縫的時刻的、模具內部的馬 氏體相變時之前，預先使所述模具內部的馬氏體未相變的區(qū)域向位于產品形狀面的相反面 的模具背面?zhèn)纫苿?。由此，在模具內部的所述區(qū)域較晚地進行馬氏體相變時，能夠相對地減 少在產品形狀面產生的拉伸應力而抑制產品形狀面的裂縫。
[0022] 也就是說，在以上內容中，預先使模具內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"預先遠離產品形狀面"。具體而言，使所述區(qū)域"預先遠離產品形狀 面的凹部或凸部的臺階的根部部分"。而且，通過如此設置，即使在所述產品形狀面先降溫 而大致完成馬氏體相變、而模具內部的所述區(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力，從而能夠 抑制產品形狀面的裂縫。以下，說明本發(fā)明的技術特征。
[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 內部較晚地進行馬氏體相變。并且，該模具表面與模具內部之間的相變的時間差會使模具 表面產生拉伸應力，尤其會在容易發(fā)生應力集中的、產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，在進行模具內部的馬氏體相變之前，"預先"使所述模具內部的 馬氏體未相變的區(qū)域（也就是說，模具內部的溫度最高的區(qū)域B)遠離產品形狀面且使該區(qū) 域向模具背面?zhèn)绒D移。于是，通過該事先調整，在所述區(qū)域B晚于產品形狀面而進行馬氏體 相變時，能夠使作用于產品形狀面?zhèn)鹊哪＞邇炔康南嘧兣蛎浵蛩瞿＞弑趁鎮(zhèn)绒D移，從而 能夠降低原本會作用于產品形狀面的拉伸應力。并且，即使因對該馬氏體未相變的區(qū)域進 行的控制而使作用于模具背面的拉伸應力增加，由于金屬背面主要是平面形狀，因此，與產 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"預先"相對應的時期設為"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移即 可。換言之，只要使所述區(qū)域B相對地離開產品形狀面即可。因此，不必預先自所述區(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 進行調整而使區(qū)域B向模具背面?zhèn)绒D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移了的狀態(tài)，從而能夠充分地發(fā)揮降低作用于產品形狀面的拉伸 應力的效果。
[0026] 并且，在本發(fā)明中，在所述的"在模具表面