本發明涉及熱鍛用模具及其制造方法。

背景技術：

1、在由耐熱合金構成的產品的鍛造中，鍛造坯料為了降低變形阻力而被加熱至規定溫度。但是，由于耐熱合金在高溫下也具有高強度，因此用于其鍛造的熱鍛用模具需要高機械強度。另外，在熱鍛中熱鍛用模具的溫度比鍛造坯料低的情況下，由于散熱而使鍛造坯料的加工性降低，因此例如在由alloy718、ti合金等難加工性材料構成的產品的鍛造中，在加熱至與鍛造坯料加熱溫度相同或接近的高溫的狀態下使用熱鍛用模具。因此，該熱鍛用模具必須在高溫下具有高機械強度。作為滿足該要求的熱鍛用模具，已經提出了具有高的高溫抗壓強度、能夠在大氣下的模具溫度1000℃以上的熱鍛中使用的ni基超耐熱合金(例如參見專利文獻1～6)。

2、需要說明的是，本發明中所說的熱鍛包括使熱鍛用模具的溫度接近至鍛造坯料的溫度的熱模鍛造和設為與鍛造坯料相同的溫度的恒溫鍛造。

3、現有技術文獻

4、專利文獻

5、專利文獻1:日本特開昭62-50429號公報

6、專利文獻2:日本特開昭60-221542號公報

7、專利文獻3:日本特開2016-069702號公報

8、專利文獻4:日本特開2016-069703號公報

9、專利文獻5:日本專利第6645627號公報

10、專利文獻6:美國專利第4740354號說明書

技術實現思路

1、發明要解決的問題

2、上述ni基超耐熱合金是存在大量析出強化相的組織，并且含有大量固溶強化元素且高溫強度高，因此可以用作熱鍛用模具。但是，在高鍛造溫度下大量制造負荷比通常高、形狀復雜的鍛造品等時，即使是上述ni基超耐熱合金，模具壽命也是一個技術問題。為了解決該技術問題，需要使用由具有更高的高溫抗壓強度的合金構成的熱鍛用模具。

3、本發明的目的在于提供特別是在對承受高負荷的模具的適應中有利的、具有高的高溫抗壓強度的熱鍛用模具。另外，還提供其中優選的熱鍛用模具的制造方法。

4、用于解決問題的方案

5、本發明人對上述技術問題進行研究，發現了具有高的高溫抗壓強度的熱鍛用模具，并完成了本發明。

6、即，本發明是一種熱鍛用模具，其由具有以下成分組成的鑄造合金構成：以質量％計，w：7.5～20.0％、mo：0～5.0％、al：5.0～7.5％、cr：0.5～5.0％、ta：1.0～12.0％、c：0.01～0.15％、b：0.03％以下、s：0.015％以下，選自稀土元素、y、ca、mg中的1種或2種以上以總和計為0～0.020％，選自zr、hf元素中的1種或2種以總和計為0.5％以下，ti：5.0％以下、nb：5.0％以下、co：25.0％以下，余量為ni和不可避免的雜質，枝晶干中的γ’相的圓當量直徑為2.20μm以下。并且，優選為以下熱鍛用模具，其由具有以下成分組成的鑄造合金構成：以質量％計，w：10.0～20.0％、mo：0.5～5.0％、al：5.0～7.5％、cr：0.5～4.0％、ta：1.0～12.0％、c：0.01～0.15％、b：0.03％以下、s：0.015％以下，選自稀土元素、y、ca、mg中的1種或2種以上以總和計為0～0.020％，選自zr、hf元素中的1種或2種以總和計為0.5％以下，ti：5.0％以下、nb：5.0％以下、co：20.0％以下，余量為ni和不可避免的雜質，枝晶干中的γ’相的圓當量直徑為2.20μm以下。

7、另外，本發明優選為所述枝晶干中的圓當量直徑為2.20μm以下的γ’相中的、圓當量直徑為2.00μm以下的γ’相的面積率所占的比例為90％以上的熱鍛用模具。

8、另外，本發明優選為共晶γ’相的面積率為4.0％以下的熱鍛用模具。

9、另外，本發明優選為孔隙面積率為0.7％以下的熱鍛用模具。并且，更優選為每個孔隙的大小為4000μm2以下的熱鍛用模具。

10、另外，本發明優選為平均晶粒直徑為0.5mm以上的熱鍛用模具。

11、另外，本發明優選為試驗溫度1100℃、應變速度10-3/s下的0.2％抗壓屈服強度為450mpa以上的熱鍛用模具。

12、并且，本發明是一種熱鍛用模具的制造方法，在1250～1350℃的溫度下對具有上述成分組成的鑄造合金實施0.5小時以上的固溶熱處理。

13、另外，本發明優選為在實施上述固溶熱處理后進一步在800℃～1150℃的溫度范圍實施時效熱處理的熱鍛用模具的制造方法。

14、發明的效果

15、根據本發明，能夠得到具有高的高溫抗壓強度的熱鍛用模具。由此，能夠實現長的模具壽命。

技術特征：

1.一種熱鍛用模具，其特征在于，其由具有以下成分組成的鑄造合金構成：以質量％計，w：7.5～20.0％、mo：0～5.0％、al：5.0～7.5％、cr：0.5～5.0％、ta：1.0～12.0％、c：0.01～0.15％、b：0.03％以下、s：0.015％以下，選自稀土元素、y、ca、mg中的1種或2種以上以總和計為0～0.020％，選自zr、hf元素中的1種或2種以總和計為0.5％以下，ti：5.0％以下、nb：5.0％以下、co：25.0％以下，余量為ni和不可避免的雜質，枝晶干中的γ’相的圓當量直徑為2.20μm以下。

2.根據權利要求1所述的熱鍛用模具，其特征在于，其由具有以下成分組成的鑄造合金構成：以質量％計，w：10.0～20.0％、mo：0.5～5.0％、al：5.0～7.5％、cr：0.5～4.0％、ta：1.0～12.0％、c：0.01～0.15％、b：0.03％以下、s：0.015％以下，選自稀土元素、y、ca、mg中的1種或2種以上以總和計為0～0.020％，選自zr、hf元素中的1種或2種以總和計為0.5％以下，ti：5.0％以下、nb：5.0％以下、co：20.0％以下，余量為ni和不可避免的雜質，枝晶干中的γ’相的圓當量直徑為2.20μm以下。

3.根據權利要求1或2所述的熱鍛用模具，其中，所述枝晶干中的圓當量直徑為2.20μm以下的γ’相中的、圓當量直徑為2.00μm以下的γ’相的面積率所占的比例為90％以上。

4.根據權利要求1或2所述的熱鍛用模具，其特征在于，共晶γ’相的面積率為4.0％以下。

5.根據權利要求1或2所述的熱鍛用模具，其特征在于，孔隙面積率為0.7％以下。

6.根據權利要求5所述的熱鍛用模具，其特征在于，每個孔隙的大小為4000μm2以下。

7.根據權利要求1或2所述的熱鍛用模具，其特征在于，平均晶粒直徑為0.5mm以上。

8.根據權利要求1或2所述的熱鍛用模具，其特征在于，試驗溫度1100℃、應變速度10-3/s下的0.2％抗壓屈服強度為450mpa以上。

9.一種熱鍛用模具的制造方法，其特征在于，在1250～1350℃的溫度下對具有權利要求1或2所述的成分組成的鑄造合金實施0.5小時以上的固溶熱處理。

10.根據權利要求9所述的熱鍛用模具的制造方法，其特征在于，在實施固溶熱處理后，進一步在800℃～1150℃的溫度范圍實施時效熱處理。

技術總結
提供具有高的高溫抗壓強度且能夠實現長的模具壽命的熱鍛用模具及其制造方法。一種熱鍛用模具，其由具有以下成分組成的鑄造合金構成：以質量％計，W：7.5～20.0％、Mo：0～5.0％、Al：5.0～7.5％、Cr：0.5～5.0％、Ta：1.0～12.0％、C：0.01～0.15％、B：0.03％以下、S：0.015％以下，選自稀土元素、Y、Ca、Mg中的1種或2種以上以總和計為0～0.020％，選自Zr、Hf元素中的1種或2種以總和計為0.5％以下，Ti：5.0％以下、Nb：5.0％以下、Co：25.0％以下，余量為Ni和不可避免的雜質，枝晶干中的γ’相的圓當量直徑為2.20μm以下。并且，其中優選的熱鍛用模具的制造方法。

技術研發人員：鈴木翔悟
受保護的技術使用者：株式會社博邁立鋮
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24