冷加工用鋼的製作方法

2023-07-31 00:52:26

專利名稱：：冷加工用鋼的製作方法
技術領域：
：本發明涉及冷加工用鋼，即涉及用於在加工材料的冷條件下加工的鋼。所述鋼的用途的典型實例為用於切削和沖孔、螺紋切削如螺紋板牙和螺紋絲錐(threadtaps)、冷擠壓、粉末壓制、深拉、冷鍛的工具。本發明還涉及加工金屬加工材料的方法或通過含所述鋼的工具壓制粉末的方法，以及製造該鋼的方法。
背景技術：
：對於高質量冷加工用鋼有許多要求，例如對於使用有足夠的硬度，和良好的耐磨性和高韌性/延性。對於最佳工具性能這些特性都滿足是重要的。VANADIS4為粉末冶金製造的冷加工用鋼，該鋼由本申請人製造和市售，且具有高性能工具所需的耐磨性和韌性/延性的組合，這種性能的組合被認為是優異的。所述鋼的標稱組成為，按重量％計1.5C、1.0Si、0.4Mn、8.0Cr、1.5Mo、4.0V、餘量的鐵和不可避免的雜質。所述鋼特別適合於其中粘著磨損/研磨磨損(abrasivewear)或損傷(chipping)為主要問題的應用，即用於軟/粘性加工材料如奧氏體不鏽鋼、簡單碳鋼、鋁、銅等，以及用於厚加工材料。可使用所述鋼的冷加工工具的典型實例在上述介紹中進行了說明。通常，可以說瑞典專利457,356號的主題VANADIS4的特徵為良好的耐磨性、高抗壓強度、良好的淬透性、優異的韌性、與熱處理相關的優異的尺寸穩定性和良好的耐回火性；所有性能對於高性能的冷加工用鋼是重要的。申請人製造和出售了另一種粉末冶金製造的冷加工用鋼VANADIS6，其特徵為優異的耐磨性和相對良好的韌性，其中所述鋼適用於其中研磨磨損為主要特徵且其中製造過程長(manufacturingtakesplaceinlongseriesofmanufature)的應用。所述鋼的標稱組成為，按重量％計2.1C、1.0Si、0.4Mn、6.8Cr、1.5Mo、5.4V、餘量的鐵和不可避免的雜質。其耐損傷性、可加工性(machinability)和可磨性不如VANADIS4那樣良好。上述VANADIS4的後續產品以VANADIS4Extra的名稱市售，且其特徵為韌性比VANADIS4更好，與這種材料相比它的其它性能特徵被保持或改進且具有大體上相同的應用領域。該鋼具有巨大的商業成功，其具有以下化學組成，按重量％計1.38%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.7%Cr、3.5%Mo、3.7%V。已知幾種商品鋼在US專利4,249,945號說明的寬組成範圍內。具有化學糹且成為2.45C、0.50Mn、0.90Si、5.25Cr、9.75V、1.30Mo禾口0.07S的4岡市場上可以買到，包含1.80C、0.50Mn、0.90Si、5.25Cr、1.30Mo和9.00V的鋼同樣包含在內。所述鋼為粉末冶金製造的和出售的以用於需要良好耐磨性和足夠韌性的應用。由於優異的性能，上述VANADIS鋼在高性能冷加工用鋼中獲得了領先的市場地位。上述竟爭性鋼也在同樣的市場取得了成功。特別是VANADIS4Extra被證明為具有優異的性能。因此，本申請人有志於提供另一種高性能冷加工用鋼，其性能顯著好於上述鋼。根據本發明一個方面，所述鋼應具有普遍提高的應用特性，尤其是相對於VANADIS6。根據另一個方面，需要提供具有良好的耐磨性的鋼，有利地是與VANADIS6和VANADIS10相同水平，但相對這些鋼具有顯著提高的韌性/延性。根據另一方面，所述鋼的特徵為良好的可加工性和改進的耐磨性。根據本發明另一方面，另一目的是能提供具有高硬度，優選與良好的淬透性相結合的鋼。所述鋼的應用領域基本上與VANADIS4相同。
發明內容本發明一個目的是提供滿足上述對高性能冷加工用鋼的高要求中至少一些的鋼。其通過具有以下化學組成的冷加工用鋼獲得，>接重量％計1.3-2.4(C+N)，其中至少0.5C,0.1-1.5Si、0.1-1.5Mn、4.0-5.5Cr、1.5-3.6(Mo+W/2),但最大0.5W,4.8-6.3(V+Nb/2)，但最大2Nb，和最大0.3S，一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標A、B、C、D、A所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為A:[1.38,4.8],B:[1.78,4.8],C:[2.32,6.3]，D:[1.92，6.3]，餘量基本上僅有鐵和正常含量的雜質。本發明另一目的是提供通過包含根據本發明的鋼的工具在冷條件下對金屬加工材料進行切削、剪切、沖孔和/或成形加工的方法，提供通過包含根據本發明的鋼的工具壓制金屬粉末的方法，和製造本發明鋼的方法。根據本發明的鋼為粉末冶金製造的，這是所述鋼成為高度無氧化物雜質的先決條件。優選，所述粉末冶金製造包括通過將氮氣作為霧化氣體對鋼熔體進行氣體霧化，從而所述鋼合金將獲得最小含量的氮。如果需要，所述鋼粉末可以以固相滲氮(nitrided)以進一步增加鋼中的氮含量。之後，通過熱等靜壓進行固結。所述鋼可以這種條件使用或鍛造/軋製成最終尺寸之後使用。除非另有說明，本說明書中關於鋼的化學組成總是重量百分比，而關於鋼的結構組分是體積百分比。關於名稱MX-碳化物、M7X3-碳化物或僅為碳化物，總是意指碳化物以及氮化物和/或碳氮化物，除非另有說明。關於M6C-碳化物總是僅指碳化物。和熱處理是真實的。碳，以及視需要還有一些氮，應在鋼中存在一定的量，以使在鋼的硬化和回火條件下(典型地是從奧氏體化溫度TA為105CTC),足夠與釩和視需要的鈮一起形成8-13重量％的MX-碳化物，其中M主要為釩且X為碳和氮，優選主要為碳，其中碳化物至少90體積％具有的等效直徑最大為2.5|im，優選最大為2.0lam。這種MX-碳化物以本身為本領域技術人員已知的方式有助於給予鋼以所需的耐磨性，且其還具有某種作用以產生較細的顆粒(grain)，且還產生一定量的二次硬化。通過合適的熱處理，即選擇奧氏體化溫度和回火溫度，鋼中MX-碳化物的含量可在上述範圍內改變，以獲得適用於本目的的顯微組織，其將在實驗說明和中更詳細的描述。除了這些MX-碳化物，所述鋼應基本不含其它初生沉澱的(primaryprecipitated)碳化物如M7Xr和M6C-碳化物(carbider)。優選，所述鋼相比於由於從環境和/或添加的原料的吸收所不可避免和自然包含的氮，不再包含更多的氮，即最大約0.12%，優選最大約0.10%。然而，在一個可能的實施方案中，所述鋼可包含更多的、故意添加量的氮，其可通過製造鋼中所用的鋼粉末的固相滲氮提供。這種情況下，(C+N)的主要部分可為氮，這意味著這種情況下所述M主要為釩碳氮化物，其中氮為與釩一起的主要成分，或者甚至為純的氮化釩，而碳在鋼的硬化和回火條件下基本上僅以溶解於鋼基質中的形式存在。釩在鋼中的含量應為至少4.8%,但最大6.3%,以使在使用鋼的硬化和回火條件下，與碳和存在的任何氮一起形成上述總含量為8-13體積％的MX-碳化物。釩原則上可被鈮替代，但與釩相比需要兩倍量的鈮，這是缺點。鈮還導致更尖角形狀的MX-碳化物，且它們變得比純的碳化釩更大，從而可產生裂口(fractures)或損傷(chippings)，從而降低材料的韌性，這是缺點。因此，鈮含量必須不高於2%,優選最大1%和適合地最大0.1%。最優選所述鋼不包含任何故意添加的鈮和不允許含有高於雜質含量的鈮，該雜質是以源自製造鋼的過程中包含的原料的殘餘元素的形式。根據本發明一個方面，一方面鋼中(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量應彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標A、B、C、D、A所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為A:[1.38,4.8],B:[1.78,4.8]，C:[2.32,6.3],D:[1.92,6.3]。在這些範圍內，可以提供具有非常有利的特性的鋼。通過適合的熱處理可獲得硬度、耐磨性、延性和可加工性的合適的組合。在該最寬的組成範圍內，通常正確的是，鋼中(C+N)和(V+Nb/2)的總量越高硬度和耐磨性將增加，而這些元素的總量越低對延性越有利。根據一個更優選的實施方案，這些元素的含量應在由圖11的坐標系中坐標E、F、G、H、E所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為E:[1.48,4.8]，F:[1.68,4.8]，G:[2.22,6.3]，H:[2.02,6.3]。根據一個更優選的實施方案，一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量應彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標K、L、M、N、K所限定的區域內，其中這些點的[(C+N),(V+Nb/2)]坐標為K:[1.62，5.2],L:[1.82,5.2]，M:[2.05,5.8]，N:[1.85,5.8]。根據本發明另一方面，一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量應彼此平衡，以使這些元素的含量滿足條件0.32<(C+N)/(V+Nb/2)<0.35。才艮據本發明另一方面，一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量應4皮此平1軒，以卩吏這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標A'、B'、C'、D'、A'所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為A':[1.52,5，2]，B':[1.93,5.2]，C':[2.18,5.9],D':[1.77,5.9]。在鋼硬化和回火條件下，在980-1050。C的奧氏體化溫度Ta下，碳通過以0.4-0.6重量％的含量存在於鋼基質的固溶體中，也有助於其硬度。矽以製造鋼中的殘餘元素而存在，其含量至少0.1%,通常至少0.2%。矽增加鋼中的碳活性從而有助於給予鋼以足夠的硬度。太高的含量會由於固溶硬化導致脆性問題，因此矽在鋼中的最大含量為1.5%，優選最大1.2%,適合地最大0.9%。對鋼有利的Si含量為0.2-0.5Si。所述鋼具有標稱含量為0.4%Si。加入鋼中的錳含量至少為0.1%,以便通過形成硫化錳以結合可存在於鋼中的疏。錳以及元素鉻和鉬還有助於給予所述鋼以足夠的淬透性，這意味著可允許的錳含量為0.1%而不對鋼性能產生任何不利作用。高含量的錳可引起殘餘奧氏體的不合需要的穩定性，這將導致減弱的硬度。殘餘奧氏體還將使鋼尺寸穩定性不夠，這是一個主要地缺點。因此，錳含量不應超過1.2%Mn，對於鋼有利的錳含量範圍為0.1-0.9%Mn。所述鋼具有標稱含量為0.4%Mn。如上所述，鉻有助於鋼的淬透性，因此其存在量應至少為4.0%，優選至少4.5%。鉻還是碳化物成形元素，在許多鋼中其通過形成M7X3-碳化物而有助於鋼的耐磨性。這種碳化物可通過在硬化時選擇合適的奧氏體化溫度而以各種程度溶解，然後已經以這種方式溶解於奧氏體的鉻和碳可以不同程度沉澱，以形成非常小的次生沉澱的(secondaryprecipitated)碳化物，該碳化物將有效地有助於給予所述鋼以所需的硬度，其與回火有關。根據本發明的鋼還應具有非常好的耐磨性且其應能夠硬化至相對高的硬度。目前已顯示，這可以同時獲得，因為所述鋼具有出人意料的良好延性，其優於市場上類似用途而出售的一些申請人自己的鋼。通過限制鉻含量，可以避免或至少使M7Xr碳化物的形成最小化，有利於形成初生沉澱的MX-碳化物。為獲得這種有利的碳化物組成，因此鉻含量應限制為最大5.5%，且更優選最大5.1%。對於該鋼有利的鉻含量為4.8%。添加至鋼中的鉻的主要部分將溶解在鋼中以有助於鋼的淬透性。根據本發明的概念，鋼應具有必要的淬透性，使得一直硬化以改變尺寸(inorderforvaryingdimensionstobehardenedallthewaythrough),且^口果^t岡要用於不津青確的尺寸(coarsedimensions)時，淬透性是個特別重要的方面。因此，鉬在鋼中的含量應為至少1.5%。沒有生成不需要的M6C-碳化物沉澱的風險，鉬的含量可允許高達3.6%Mo。優選，所述鋼包含1.5至2.6%Mo,更優選1.6至2.0%Mo。鉬可以一定程度地被鴒替代，但與鉬相比需要雙倍量的鴒，這是一個缺陷。它也使碎屑(scarp)處理更加困難。因此，鴒含量應不大於最大0.5%,優選最大0.3%,合適的最大0.1%。最優選所述鋼不含任何故意添加的鴒，且在最優選的實施方案中不允許含有高於雜質含量的鎢，該雜質是以源自製造鋼的過程中包含的原料的殘餘元素的形式。硫在鋼中主要以雜質存在，其含量最大為0.03%。然而根據本發明可能的是，為了提高鋼的可加工性，鋼包含故意添加的硫，其含量高達最大0.3%，優選最大0.15%。根據本發明鋼的標稱組成為1.77%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、2.5%Mo和5.5。/。V、餘量基本為鐵。以下組成為本發明範圍內的所述鋼的可能方案(variant)的實施例1.9%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、3.5%Mo、5.8%V、餘量基本為鐵。以下組成為所述鋼的可能方案的另一實施例1.67%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、2.3%Mo、5.2%V、餘量基本為鐵。以下組成為所述鋼的可能方案的另一實施例1.80%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、1.8%Mo、5.8%V、餘量基本為鐵。上述方案已被最優化以獲得稍有不同的特性，以使具有碳化物成形物鉬和釩的含量增加的鋼在延性稍有降低的情況下將得到更好的耐磨性。具有降低含量的這兩種元素的鋼將在耐磨性稍有降低的情況下得到更好的延性。在製造鋼的過程中，首先製造鋼熔體，其含有預定量的碳、矽、錳、鉻、鉬、可能的鎢、釩、可能的鈮、超過雜質含量的可能的硫、不可避免含量的氮、餘量的鐵和雜質。由該熔體通過氮氣霧化製造粉末。氣體霧化中形成的小滴急速冷卻，以使在小滴固化形成粉末顆粒前，在快速固化小滴的過程中形成的碳化釩和/或混合的釩和鈮的碳化物沒有時間生長而變得非常薄-厚度不大於零點幾微米_並得到由在樹枝狀骨架中殘餘熔體區域中沉澱的碳化物產生的顯著不規則的形狀。在鋼含有的氮含量超過不可避免雜質含量的情況下，這可以通過粉末滲氮而獲得，例如SE462,837所描述的。篩分之後(待滲氮的粉末在滲氮之前合適的進行)，將粉末裝進套管，然後將其排空並密封，並在高溫和高壓，950-1200。C和90-150MPa，通常為約1150。C和100MPa下進行熱等靜壓處理，HIP:ing(其本身是已知的)，以使粉末固結以形成完全緻密體。通過HIP:ing，該碳化物將會獲得比其粉末更規則的形狀。主要體積部分的尺寸最大約1.5nm並具有圓形。偶見的顆粒仍然是《^立伸的並更長，最大約2.5pm。這種轉化很有可能是由於粉末中非常薄的顆粒破碎並聚結。所述鋼可用於HIP:ed條件。通常，所述鋼在HIP:ing後通過鍛造和/或熱軋。該每更造和/或熱軋在起始溫度為1050至1150°C,優選約110(TC進行。由此，發生附加的聚結和尤其是碳化物的球化作用。鍛造和/或熱軋後，至少90體積％的碳化物的尺寸最大為2.5|im,優選最大2.0|um。為了能夠通過切削工具加工鋼，必須首先進行軟退火。其在溫度低於950°C，優選約900。C進行。當所述工具通過切削而具有其最終形狀時，其被硬化和回火。在奧氏體化過程中，該MX-碳化物在一定程度上溶解以便在退火中二次沉澱。除了這些MX-碳化物，所述鋼不應包含任何其它碳化物。相比於使鋼具有相當的耐磨性的常規硬化而言，所述硬化可以在明顯低得多的奧氏體化溫度下進行，通常在980至115(TC，優選低於IIO(TC下進行，以避免不合需要的MX-碳化物的大範圍溶解。合適的奧氏體化溫度為1000-1050。C。這對工具製造者是一個重大優點，因為這樣就可以將所述鋼與市售的其它工具鋼的主要部分一起熱處理。在所述鋼的硬化條件下，TA為980-1050°C,所述基質基本上由馬氏體組成，僅在固溶體中包含0.4-0.6%碳。隨後的回火可在溫度200至600。C進行，優選在溫度500至56(TC進行。最終結果為該顯微組織，其是本發明典型的且由回火馬氏體組成，且在回火馬氏體中有8-13體積％的MX-碳化物，其中M基本為釩且X為碳和氮，優選主要為碳，其中至少90體積％的碳化物的等效直徑最大為2.5優選最大2.0iLim。所述碳化物主要為圓形或滾圓的形狀，但可偶存較長的碳化物。在該說明書中，所述等效直徑Dekv定義為Dek產A/tc,其中A為在研究部分的碳化物顆粒的面積。通常，至少96體積％的MX-碳化物、-氮化物和/或碳氮化物具有的Dekv<3.0pm。通常，所述碳化物還球化成以下程度，其在觀察的部分沒有碳化物的實際長度大於3.0pm。硬化和回火後，所述鋼具有的硬度為58-66HRC。本發明的其它特徵和方面可從權利要求和以下所進行的實驗說明中清楚的得到。附圖簡述在以下實驗說明中將參考附圖，其中圖l表示硬化和回火後根據本發明鋼的顯微組織，圖2表示硬化和回火後商業可比較的材料的顯微組織，圖3表示硬化和回火後另一商業可比較的材料的顯微組織，圖4為表示根據本發明的鋼的硬度作為奧氏體化溫度的函數的示圖，圖5為表示在不同奧氏體化溫度下根據本發明的鋼的硬度和其作為回火溫度的函數的示圖，圖6為表示高溫回火的根據本發明的鋼和一些對比材料的延性的示圖，圖7為表示根據本發明的鋼和一些對比材料的可加工性的示圖，圖8仍然為表示根據本發明的鋼和一些對比材料的可加工性的示圖，圖9表示根據本發明的鋼和一些對比材料的無缺口沖擊能量和耐磨性，圖IO表示根據本發明的鋼和一些對比材料在磨損實驗中的磨損速率，圖11表示碳和任何存在的氮的含量與釩和任何存在的鈮的含量之間的關係，圖12表示切削試驗後在上刀和下刀的刀刃磨損(edgewear)的示圖，圖13a、圖13b表示切削試驗後上刀的側面，圖14a、圖14b表示切削試驗後上刀的正面(frontface)，和圖15a、圖15b表示切削試驗後下刀的正面實驗說明檢測的鋼的化學組成示於表1。在該表中，對於一些鋼所示的硫為雜質。其它雜質沒有說明，但不超過正常雜質含量。餘量為鐵。在表l中，鋼7具有本發明化學組成。鋼l-5是參比材料。表1-檢測的鋼的化學組成，按重量％計tableseeoriginaldocumentpage12鋼l-5是商業鋼，其中除了l號鋼都為本申請人的鋼。這些鋼材料樣品根據化學組成定製(ordered)和分析。所有這些鋼是粉末冶金製造的並在軟退火條件下定製。根據常規熔體冶金技術由7號鋼製造6噸的熔體。通過熔體噴射(meltjet)的氮氣霧化由該熔體製造金屬粉末。所形成的小滴急速冷卻。從具有表1中化學組成的7號鋼粉末製造每種2噸的坯件。將鋼粉末填進金屬薄板的套管，然後將其密封，排空，加熱至約1150。C並之後在約1150。C和lOOMPa壓力進行熱等靜壓(HIP)處理。最初獲得的粉末的碳化物結構在HIP:ing中在碳化物聚結的同時被破壞。在鋼的HIP:ed條件下，所述碳化物獲得了更規則的形狀，達到球化的形狀。它們仍然非常小。主要部分，大於90體積％,具有的等效直徑最大2.5jam,優選最大約2.0]um。之後，將坯件在溫度1100。C鍛造成尺寸為100mm的圓鋼。7號鋼在900。C軟退火併檢測其顯微組織和進行硬度測試。材料中存在的碳化物的量非常少，其等效直徑最大約2.0nm，且為基本上球化的MX-碳化物。軟退火之後，從7號鋼獲得測試樣品以繼續檢測。同樣類型的測試樣品從進行過軟退火的參比材料1-5獲得。有關各種鋼硬化和回火的熱處理示於表2。對所述鋼中的三種檢測了硬化和回火條件下的顯微組織，更具體地分別為根據本發明的7號鋼，示於圖1，和參比4號和1號鋼，示於圖2和圖3。根據本發明的鋼，圖1，在基質中包含11.7體積％的MX-碳化物，該基質由回火馬氏體組成。除了MX-碳化物沒有其他碳化物能夠檢測到。在硬化和回火條件下具有等效直徑大於3.0pm的偶見的碳化物可在本發明的鋼中存在。圖2，4號參比鋼在硬化和回火條件下總共包含約14.4體積％的碳化物，其中約9.2體積％為MC-碳化物和約5.2體積％為M7Cr碳化物。從圖中可以清楚地是，所述M7C3-碳化物比較大，通常大於MC-碳化物，這主要對於延性有不利影響。圖3,1號參比鋼在硬化和回火條件下包含約15.7體積％的MC-碳化物。沒有檢測到其它碳化物。高含量的碳化物導致鋼具有相對好的耐磨性但較低的延性。如表2所確定的熱處理後的硬度也示於表2。高溫回火後，根據本發明的7號鋼獲得了與高合金5號參比材料相當的硬度，且該硬度比檢測的參比材料2-4號高大約1HRC單位。還檢測了上述材料的衝擊強度且結果示於圖6。測定了在LC2和CR2兩個方向上的衝擊能量(J),且主要相比於4號參比材料，本發明7號鋼測得了顯著的提高，該參比4號材料是用於進一步研究的材料。本發明7號鋼的最好的值為在橫向(CR2)上的37J，其是在高溫回火後測得的。這相當於與4號參比材料相比有約60%的改進。即使考慮到硬度，清楚的是本發明的7號鋼具有高硬度和非常好的延性的獨特組合，這與具有相當硬度的5號參比材料最相近，其示於圖9。將樣品棒切削並研磨，尺寸為7x10mm和長度為55mm的無在夾口才羊品寺奉才艮才居表2硬化至一定硬度。根據本發明的7號鋼的硬度也在各種奧氏體化溫度和回火溫度後檢測。結果示於圖4和5。已經在相對低的奧氏體化溫度103(TC下，7號鋼顯示出最大的硬度，從熱處理觀點看這是非常有利的，因為市場上的大多數工具鋼在大約該溫度下進行熱處理。大部分的參比鋼必須加熱至約1060-1070。C以獲得最大硬度。對於參比鋼l,直到溫度1100-115(TC才得到最大硬度。從圖5可以清楚地是，通過在500至550。C回火得到了顯著的二次硬化。該鋼也提供在約200-250。C的低溫下回火的可能性。從該圖還能清楚的獲知可通過高溫回火清除殘餘奧氏體。還將根據本發明的鋼的耐磨性與許多參比材料進行了比較，其結果示於圖10。在磨損測試中，使用具有尺寸為0為15mm和長度為20mm的樣品棒。該檢測以銷盤試驗(pin-on-disctest)進行，以Si02作為研磨磨損劑。在磨損測試之前，2-5號參比鋼和本發明的7號鋼高溫回火至硬度為62.5HRC。1號參比鋼具有稍高的硬度，62.7HRC,其通過從1120°C/30min硬化和以540°C/3x2h回火而獲得。磨損速率(mg/min)同樣示於表2。顯示7號鋼具有與4號參比鋼大約相同的良好耐磨性，且其優於2和3號參比鋼。5號參比鋼與7號鋼相比具有稍好的耐磨性。1號參比鋼在所有鋼中具有最好的耐磨性。在兩個不同試驗中，根據本發明的7號鋼的可加工性與2-5號參比鋼比較，且結果示於表2以及圖7和圖8。圖7顯示當通過用超硬金屬切緣車削軟退火的試驗樣品以檢測可加工性時的結果，圖8表示用未塗覆的鑽頭(uncoateddrills)對材料的鑽孔測試。這些測試的結果顯示本發明的7號鋼具有非常好的可加工性，即V30和V1000值高，實際上為參比材料4的兩倍。在應用測試中，通過切削試驗對耐刀刃磨損性(theresistancetoedgewear)進行了檢測。切刀由4號鋼和7號鋼製造。將刀硬化和回火，使硬度分別為60.5HRC和60.0HRC。切削測試在具有最大切削負載能力為15噸和切削速度為200次切削/分的ESSA偏心壓機中進行。切削在高強度鋼帶上進行，該鋼的等級為Docol1400M，寬50mm，厚1mm。切削間隙(cuttingclearance)為0.05mm。上刀和下刀的刀刃磨損都進行了測試且結果示於圖12。在圖12中，表示在100000次切削後和試驗完成後的刀刃磨損。對於由5號鋼製造的刀，該測試在150000次切削後必須停止，因為刀刃的損傷。由7號鋼製造的刀當在測試完成時315000次切削後沒有顯示有損傷的傾向。明顯的是7號鋼顯示比5號鋼更好的刀刃耐磨損性。在圖13a和13b中，顯示了在完成測試後由5號鋼製造的上刀在150000次切削後和由7號鋼製造的上刀在315000次切削後的側面，即與切削方向平行的切削工具的面。從圖中可以看出，與7號鋼多於兩倍的切削之後相比，在150000次切削後5號鋼顯示出明顯的更加研磨磨損。圖14a、14b表示分別在150000次切削和315000次切削後5號鋼和7號鋼製造的上刀的正面，而圖15a、15b顯示5號鋼和7號鋼的下刀的正面，即與鋼板的切削方向垂直的切削工具的面。可以看出由5號鋼製造的上刀和下刀兩者顯示出刀刃的損傷，而7號鋼製造的沒有顯示有損傷的傾向。該應用測試表明本發明的鋼與5號參比鋼相比具有更好的韌性和更好的耐磨性。尤其是其耐損傷性是有利的。根據本發明的概念，鋼應具有良好的淬透性。根據本發明的鋼，已經證實了使淬透性在寬範圍的鋼組成中改變的可能性。這可以通過在給定的範圍內改變鉬含量而進行，以使與具有鉬含量是或接近所述範圍上限的本發明的鋼相比，具有鉬含量是或接近所述範圍下限的本發明的鋼將獲得相對較低的淬透性，但在鉬含量的整個範圍內獲得的淬透性超過1號和4號參比材料的淬透性。基於相對等級1-10，其中1=最差的淬透性和10=最好的淬透性，根據本發明的7號鋼評定為10。具有含量2.3%的鉬的一種本發明鋼的變體評定為4。這些評定和對一些參比材料的評定示於表2。tableseeoriginaldocumentpage16通過已知的理論計算，即ThermoCalc,對本發明鋼的一種變體(指的是6號鋼)計算基質的固溶體中平衡的碳化物含量和鉬含量，並與4號鋼和7號鋼比較。6號鋼的組成為含1.8%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、1.8%Mo和5.8。/。V,其被設計為能進一步減少合金元素的成本。該結果示於下表3。表3tableseeoriginaldocumentpage17與7號鋼相比，6號鋼在基質的固溶體中具有較低含量的鉬，其導致較低的淬透性。然而，其淬透性約是4號鋼所具有的(thehardenabilityisinorderofsteelNo.4),其足以硬化和回火具有0250mm的圓鋼或尺寸高達400x200mm的方鋼，其覆蓋了預期應用領域的工具尺寸。因為基質中較低含量的MC-碳化物，6號鋼將具有比7號鋼更高的延性，表示較低的耐研磨磨損性。與4號鋼相比，本發明6號和7號鋼兩者具有更高的延性和更好的耐研磨磨損性。因此可以說，通過本發明的鋼，獲得了具有高硬度和非常好的耐磨性的材料，其使所述鋼適用於切削和沖孔、螺紋切削，如螺紋板牙和螺紋絲錐，冷擠壓、粉末壓制、深拉用的冷加工工具，以及用於機械刀。因為所述鋼還顯示出人意料的良好的延性、相對好的可加工性，且在所述鋼最優選的實施方案中還顯示非常好的淬透性，所述鋼易於硬化(allowingthesteeltobecomehardenedallthewaythrough),即使在非常大的尺寸(verycoarsedimension)時也具有良好的結果，因此可以對所述應用提供非常適合和非常好特性的鋼。在本發明範圍內還可提供一種鋼，其不具有非常良好的淬透性，但具有同樣良好的其餘的特性，在製造較薄尺寸的工具時從成本觀點看也是優點。權利要求1.冷加工用鋼，其特徵在於其具有以下化學組成，按重量％計1.3-2.4(C+N)，其中至少0.5C，0.1-1.5Si，0.1-1.5Mn，4.0-5.5Cr，1.5-3.6(Mo+W/2)，但最大0.5W，4.8-6.3(V+Nb/2)，但最大2Nb，和最大0.3S，其中一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標A、B、C、D、A所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為A[1.38，4.8]B[1.78，4.8]C[2.32，6.3]D[1.92，6.3]，餘量基本上僅有鐵和正常含量的雜質。2.根據權利要求1所述的冷加工用鋼，其特徵在於一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標E、F、G、H、E所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為E:[1.48,4.8]F:[1.68,4.8]G:[2.22,6.3]H:[2.02,6.3]。3.根據權利要求2所述的冷加工用鋼，其特徵在於一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標K、L、M、N、K所限定的區域內，其中這些點的[(C+N),(V+Nb/2)]坐標為K:[1.62,5.2]L:[1.82，5.2]M:[2.05,5.8]N:[1.85,5.8]。4.根據前述權利要求任一項所述的冷加工用鋼，其特徵在於一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量滿足條件0.32<(C+N)/(V+Nb/2)<0.35。5.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含0.1-1.2%Si，優選0.2-0.9%Si。6.根據權利要求5所述的鋼，其特徵在於其包含0.4。/。Si。7.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含0.1-1.3%Mn,優選0.1-0.9%Mn。8.根據權利要求7所述的鋼，其特徵在於其包含0.4。/。Mn。9.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含4.5-5.1%Cr。10.根據權利要求9所述的鋼，其特徵在於其包含4.8。/。Cr。11.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含1.5-2.6%(Mo+W/2)。12.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含1.6-2.0%(Mo+W/2)。13.根據權利要求12所述的鋼，其特徵在於其包含1.8%(Mo+W/2)。14.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含最大0.3%W,優選最大0.1。/。W。15.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含最大0.3%Nb，優選最大0.1。/。Nb。16.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於其包含最大0.15。/。S。17.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於所述鋼在980至1050。C的溫度下硬化且在500-560°C/2x2h下回火後獲得的硬度為58-63HRC，優選在980至1020。C的溫度下硬化且在500-560°C/2x2h下回火後獲得的硬度為59-62HRC。18.根據前述權利要求任一項所述的鋼，其特徵在於所述鋼在從105CTC硬化並回火後具有的顯孩i組織中包含8-13體積％的MX-碳化物、MX-氮化物和/或MX-碳氮化物，其均勻分布在所述鋼的基質中，其中M主要為釩且X為碳和/或氮，其中至少90體積％的碳化物、氮化物和/或碳氮化物的等效直徑，Dekv,小於3.0)im，且基本上無M7CV碳化物、M7Cr氮化物和/或M7Cr碳氮化物。19.根據權利要求18所述的鋼，其特徵在於至少90體積。/。的所述MX-碳化物具有的最大伸長為2.0nm。20.通過包含根據權利要求1-19任一項所述的鋼的工具在冷條件下對金屬加工材料進行切削、剪切、沖孔和/或成形加工的方法。21.通過包含根據權利要求1-19任一項所述的鋼的工具壓制金屬粉末的方法。22.製造鋼的方法，其包含以下製造步驟a)從金屬熔體製造金屬粉末，b)在950至1200。C的溫度和90至150MPa的壓力下熱等靜壓處理該粉末以形成固結體，c)在最初溫度1050至1150。C熱加工所述固結體，d)在約90(TC軟退火，e)從980至1050。C的溫度硬化和在500至560。C的溫度回火，至硬度範圍為58-66HRC，優選61-63HRC,其特徵在於所述金屬粉末具有根據權利要求1的組成。全文摘要本發明涉及冷加工用鋼，其具有以下化學組成，以重量％計1.3-2.4(C+N)，其中至少0.5C，0.1-1.5Si，0.1-1.5Mn，4.0-5.5Cr，1.5-3.6(Mo+W/2)，但最大0.5W，4.8-6.3(V+Nb/2)，但最大2Nb，和最大0.3S，其中一方面(C+N)的含量和另一方面(V+Nb/2)的含量彼此平衡，以使這些元素的含量在由圖11的坐標系中坐標A、B、C、D、A所限定的區域內，其中這些點的[(C+N)，(V+Nb/2)]坐標為A[1.38，4.8]，B[1.78，4.8]，C[2.32，6.3]，D[1.92，6.3]，餘量基本上僅有鐵和正常含量的雜質。文檔編號C22C33/02GK101421430SQ200780013200公開日2009年4月29日申請日期2007年4月12日優先權日2006年4月13日發明者倫納特·瓊森,奧德·桑德伯格,馬格努斯·蒂德斯坦申請人:尤迪霍爾姆工具公司