【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及用于壓鑄的工具，并更特別涉及用于金屬壓鑄的工具鋼和表面處理的工具鋼。
技術(shù)介紹
1、該章節(jié)中提供的信息是為了大體呈現(xiàn)本公開的背景的目的。當(dāng)前署名的專利技術(shù)人的工作(在本章節(jié)中描述的程度上)以及在提交時(shí)可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的說明書的各方面既不明示也不暗示地視為本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
2、本公開涉及用于壓鑄的工具，并更特別涉及用于金屬壓鑄的工具鋼和表面處理的工具鋼。
3、在壓鑄熔融金屬時(shí)使用包括由工具鋼制成的模具的工具。通常將潤滑劑施加到模具接觸該熔融金屬的表面上。在循環(huán)之間使用潤滑劑以降低模具溫度并避免熔融金屬如鋁在壓鑄過程中粘著到模具上。潤滑劑需要時(shí)間來噴涂到模具表面上，這降低了生產(chǎn)率。此外，該潤滑劑具有不利的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響。
4、模具通常是水冷的。在將熔融金屬倒入模腔中時(shí)，模具通常經(jīng)歷大的熱梯度，這導(dǎo)致模具的熱疲勞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、用于鑄造金屬的模具的工具鋼包含鐵(fe)；0.001重量％至0.1重量％的碳(c)；0.2重量％至2.0重量％的銅(cu)；3重量％至10重量％的鎳(ni)；0.5重量％至3重量％的鋁(al)；0.2重量％至1.5重量％的錳(mn)；0至1.5重量％的鉻(cr)；0至1.5重量％的鉬(mo)；0至1.5重量％的鎢(w)；和0至0.2重量％的鈮(nb)。在鋼基材上的過渡層具有0.1μm至3μm的厚度，并且該過渡層的金屬包含5至20重量％的ni和1至5重量％的銅。氧化物層和氧化物/氮化物層之一在該過渡層上并具有1
2、在另一些特征中，ni:al的比為大于或等于2。鉻(cr)為0.01重量％至1.5重量％。鉬(mo)為0.01重量％至1.5重量％。鎢(w)為0.01重量％至1.5重量％。鈮(nb)為0.01重量％至0.2重量％。
3、在另一些特征中，該工具鋼在奧氏體化后的微觀結(jié)構(gòu)是馬氏體、貝氏體和鐵素體與具有小于20nm的尺寸和大于1024/m3的密度以及小于5體積％的奧氏體的納米沉淀的混合物(in?other?features,amicrostructure?of?the?tool?steel?after?austenitizationis?a?mixture?of?martensite,bainite?and?ferrite?and?nanoprecipitation?having?asize?less?than?20nm?and?a?density?greater?than?1024/m3?and?austenite?less?than5％in?volume)。在由奧氏體化淬火后，該工具鋼的硬度為小于30hrc。
4、在另一些特征中，在硬化和氧化后，工具鋼的硬度為大于或等于42hrc。在回火和氧-氮化后，工具鋼的硬度為大于或等于49hrc。在回火和表面處理后，熱導(dǎo)率為大于35w/mk。
5、表面處理工具鋼的方法包括提供包含鐵(fe)、0.001重量％至0.1重量％的碳(c)、0.2重量％至2重量％的銅(cu)、3重量％至10重量％的鎳(ni)、0.5重量％至3重量％的鋁(al)、0.2重量％至1.5重量％的錳(mn)、0至1.5重量％的鉻(cr)、0至1.5重量％的鉬(mo)、0至1.5重量％的鎢(w)和0至0.2重量％的鈮(nb)的工具鋼；在900℃至950℃的第一溫度下將該工具鋼奧氏體化0.5小時(shí)至24小時(shí)的第一時(shí)段；使用該工具鋼產(chǎn)生模具的幾何形狀；和以下之一：在380℃至600℃的第二溫度下氧化該工具鋼0.1小時(shí)至40小時(shí)的第二時(shí)段；在380℃至600℃的第三溫度下氧-氮化該工具鋼0.1小時(shí)至48小時(shí)的第三時(shí)段；在380℃至600℃的第四溫度下氧化硬化后的工具鋼0.1小時(shí)至20小時(shí)的第四時(shí)段；和在380℃至600℃的第五溫度下氧-氮化硬化后的工具鋼0.1小時(shí)至24小時(shí)的第五時(shí)段。
6、在另一些特征中，該方法包括使用該模具鑄造鋁和鋁合金中的一種。該工具鋼被氧化，該第二溫度為450℃至550℃，且該第二時(shí)段為2小時(shí)至30小時(shí)。在另一些特征中，該工具鋼被氮化和氧化，該第三溫度為450℃至550℃，且該第三時(shí)段為2小時(shí)至36小時(shí)。
7、在另一些特征中，該工具鋼被氧化，該第四溫度為450℃至550℃，且該第四時(shí)段為1小時(shí)至10小時(shí)。該工具鋼被氮化和氧化，該第五溫度為450℃至550℃，且該第五時(shí)段為1小時(shí)至12小時(shí)。
8、在另一些特征中，在氧化和氧化與硬化中的一種后，該工具鋼包括具有1μm至10μm的厚度的氧化物層，和具有0.1μm至3μm的厚度的過渡層，并且過渡層的金屬包括5至20重量％的ni和1至5重量％的cu。
9、在另一些特征中，在氧-氮化和氧-氮化與硬化中的一種后，該工具鋼包括具有30μm至100μm的厚度的氮化物層；具有1μm至10μm的厚度的氧化物層；和具有0.1μm至3μm的厚度的過渡層，并且過渡層的金屬包括5至20重量％的ni和1至5重量％的cu。
10、本公開包括以下方面：
11、1.用于鑄造金屬的模具的工具鋼，其包括：
12、鋼基材，其包含鐵(fe)、0.001重量％至0.1重量％的碳(c)、0.2重量％至2.0重量％的銅(cu)、3重量％至10重量％的鎳(ni)、0.5重量％至3重量％的鋁(al)、0.2重量％至1.5重量％的錳(mn)、0至1.5重量％的鉻(cr)、0至1.5重量％的鉬(mo)、0至1.5重量％的鎢(w)和0至0.2重量％的鈮(nb)；
13、具有0.1μm至3μm的厚度的過渡層，并且所述過渡層的金屬包含5至20重量％的ni和1至5重量％的銅；和
14、具有1μm至10μm的厚度的氧化物層和氧化物/氮化物層中的一種。
15、2.方面1的工具鋼，其中ni:al的比為大于或等于2。
16、3.方面1的工具鋼，其中所述鉻(cr)為0.01重量％至1.5重量％。
17、4.方面1的工具鋼，其中所述鉬(mo)為0.01重量％至1.5重量％。
18、5.方面1的工具鋼，其中所述鎢(w)為0.01重量％至1.5重量％。
19、6.方面1的工具鋼，其中所述鈮(nb)為0.01重量％至0.2重量％。
20、7.方面1的工具鋼，其中所述工具鋼在奧氏體化后的微觀結(jié)構(gòu)是馬氏體、貝氏體和鐵素體與具有小于20nm的尺寸和大于1024/m3的密度以及小于5體積％的奧氏體的納米沉淀的混合物。
21、8.方面1的工具鋼，其中在由奧氏體化淬火后，所述工具鋼的硬度為小于30hrc。
22、9.方面8的工具鋼，其中滿足以下之一：
23、在硬化和氧化后，工具鋼的硬度為大于或等于42hrc；和
24、在回火和氧-氮化后，工具鋼的硬度為大于或等于49hrc。
25、10.方面1的工具鋼，其中在回火和表面處理后，熱導(dǎo)率為大于35w/mk。
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1.用于鑄造金屬的模具的表面處理的工具鋼，其包括：
2.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中Ni:Al的比為大于或等于2。
3.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鉻(Cr)為0.01重量％至1.5重量％。
4.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鉬(Mo)為0.01重量％至1.5重量％。
5.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鎢(W)為0.01重量％至1.5重量％。
6.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鈮(Nb)為0.01重量％至0.2重量％。
7.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述工具鋼在奧氏體化后的微觀結(jié)構(gòu)是馬氏體、貝氏體和鐵素體與具有小于20nm的尺寸和大于1024/m3的密度以及小于5體積％的奧氏體的納米沉淀的混合物。
8.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中在由奧氏體化淬火后，所述工具鋼的硬度為小于30HRC。
9.權(quán)利要求8的表面處理的工具鋼，其中滿足以下之一：
10.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中在回火和表面處理后，熱導(dǎo)率為大于35W/mK
...【技術(shù)特征摘要】
1.用于鑄造金屬的模具的表面處理的工具鋼，其包括：
2.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中ni:al的比為大于或等于2。
3.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鉻(cr)為0.01重量％至1.5重量％。
4.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鉬(mo)為0.01重量％至1.5重量％。
5.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鎢(w)為0.01重量％至1.5重量％。
6.權(quán)利要求1的表面處理的工具鋼，其中所述鈮(nb)為0.0...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王舟，龐佳琛，劉連騫，易紅亮，王建鋒，
申請(專利權(quán))人：通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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