专利名称：：工具钢的制造方法
技术领域：
：本发明涉及工具钢的制造方法。
背景技术：
：对工具钢进行退火、淬火、回火的热处理方法被大量地提出。一般是通过反复相变而实现晶粒直径的微细化。作为其示例有如下方法在热加工后冷却至马氏体、贝氏体相变区域，其后在Ac3点以上完全使之发生奥氏体相变，迸行退火后，再淬火、回火的热处理方法。另外，退火状态下的金属组织，被认为越是尽量使碳化物均一地分散的金属越为优选。例如，含有C:0.102.0%的工具钢，是能够用于以金属模具为首的很多工具的钢。因此，需要对工具钢以最佳的热处理条件进行热处理而调整金属组织和机械的特性。而且，为了更经济高效地得到期望的金属组织和机械的特性，也提出在热锻所代表的热加工的冷却途中过渡到下一工序的热处理的提案。例如，作为制造含有C为0.250.55%的中碳钢的方法，有特开2000-204414号(参照专利文献l)。该提案公开，从锻炼到冷却的途中在珠光体相变温度区域使珠光体相变发生，再以Ac3点以上的温度实施一次以上的正火为处理后，加热至Ac3点以上的温度并淬火，其后实施一次以上回火，由此制造强度、韧性均优异的中碳钢。专利文献1特开2000-204414号公报为了采用上述的专利文献1所示的热处理方法而使晶粒微细化，如果进行到正火处理，则能够得到使晶粒微细的效果。在专利文献l的方法中，因为从锻炼的冷却途中进行珠光体化正理，所以在被热处理的材料的晶界会析出网状的碳化物。在晶界析出的网状的碳化物经其后的淬火回火仍会继续残留，从而产生阻碍韧性这样的问题点。因此，在专利文献l的方法中，出于消除网状碳化物和利用相变实现晶粒微细化的目的，而必须实施正火处理。
发明内容本发明的目的在于，提供一种不需要正火处理就能够使晶粒微细化的工具钢中间原料的制造方法，和使用由此得到的工具钢中间原材的工具钢的制造方法。本发明鉴于上述的课题而做。本发明者们对于热加工后的冷却条件进行锐意研究的结果发现，在冷却过程中有以下的两个重点。重点h90(TC附近的强制冷却，重点2:在比珠光体鼻部温度低的温度区域进行等温保持。作为上述重点1和2的效果如下重点1的90(TC附近的强制冷却，能够抑制在热加工时固溶的碳在其冷却过程中作为网状的碳化物在晶界析出。通过90(TC附近的强制冷却，具有不需要用于消除网状碳化物的正火处理这样的效果。重点2的在比珠光体鼻部低的温度区域，由于过冷效果致使碳化物的核生成密度高，碳的扩散缓慢，因此可以微细地析出碳化物。另外，通过长时间保持，能够使奥氏体完全地扩散相变而成为铁素体和碳化物析出组织。在铁素体和碳化物析出组织的状态下进行淬火回火，具有使晶粒微细的效果。组合上述的重点1和重点2的结论，可以成为在使晶粒微细上最佳的淬火回火前的工具钢中间原材。而且还发现，使用所述工具钢中间原材进行淬火、回火，能够使工具钢的晶粒直径微细。艮P，本发明是一种工具钢的制造方法，其包括如下工序将含有0.102.0%的C的工具钢原材加热到10501250'C进行热加工的热加工工序；在所述热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至所述工具钢原材的表面温度成为500700'C的冷却工序；在所述热加工冷却工序后，将所述工具钢原材放入加热炉，在40070(TC的温度进行加热、保持的第一加热保持工序；接着所述第一加热保持工序，将所述工具钢原材加热，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比该珠光体鼻部低i(xrc的温度之间的温度区域，并在所述珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域进行加热、保持的第二加热保持工序；在所述第二加热保持工序后进行冷却，形成具有在铁素体组织中有碳化物析出的金属组织的工具钢中间原材的工序；对所述工具钢中间原材进行淬火、回火的工序。优选的工具钢原材的化学组成为如下组成以质量y。计含有Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、Cr:1.015.0%、Mo:10.0%以下，还含有从Ni:4.0%以下、V:4.0%以下、W:20.0%以下、Co:10.0%以下中选出的任一种以上，余量实质上是Fe和不可避免的杂质。另外，本发明是一种工具钢的制造方法，该工具钢由如下金属组织构成在以10000倍观察所述工具钢中间原材的金属组织时，该金属组织是碳化物密的区域和碳化物稀的区域混杂的金属组织，该碳化物密的区域在100um2中当量圆直径为0.10.5um的碳化物个数形成有300个以上，该碳化物稀的区域相对于所述碳化物密的区域碳化物少，在100tiii^中当量圆直径为0.10.5ym的碳化物个数为100个以上。另外，本发明是工具钢的制造方法，将所述工具钢中间原材加热到Ac3点以上的温度进行淬火后，进行一次以上的回火，使晶粒形成以平均晶粒度编号计比六号微细的晶粒。此外，根据本发明的其他观点，提供一种工具钢中间原材的制造方法，其包括如下工序将含有0.102.0%的C的工具钢原材加热到10501250'C进行热加工的热加工工序；在所述热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至所述工具钢原材的表面温度成为500700'C的冷却工序；在所述热加工冷却工序后，将所述工具钢原材放入加热炉，在40070(TC的温度进行加热、保持的第一加热保持工序；接着所述第一加热保持工序，将所述工具钢原材加热，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域，并在所述珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域进行加热、保持的第二加热保持工序；在所述第二加热保持工序后进行冷却，形成具有在铁素体组织中有碳化物析出的金属组织的工具钢中间原材的工序。根据本发明，能够得到以平均晶粒度编号计比第六号微细的晶粒，具有优异的强度、韧性的工具钢。图1A是以本发明方法1得到的退火后的显微镜照片。图1B是以本发明方法2得到的退火后的显微镜照片。图1C是以比较方法1得到的退火后的显微镜照片。图2A是以本发明方法1得到的淬火、回火后的显微镜照片。图2B是以本发明方法2得到的淬火、回火后的显微镜照片。图2C是以比较方法1得到的淬火、回火后的显微镜照片。图3是表示本发明的加热曲线的模式图。图4A是工具钢中间原材的金属组织的电子显微镜照片。图4B是图4A中的白框所包围的部分的放大照片。图5是碳化物密的区域的金属组织的10000倍的电子显微镜照片。图6是碳化物稀的区域的金属组织的10000倍的电子显微镜照片。具体实施例方式以下采用图3所示的加热曲线图详细地说明本发明规定的理由。首先，以本发明中以含有0.102.00%的C的工具钢原材作为本发明的对象。使C含量为0.102.00。/。的理由是，C量低于0.10。/。时，C量过少，C无法扩散到晶粒内，在晶粒内没有碳化物析出。另一方面，C为2.00。/。以上时，碳化物过剩，使韧性降低。优选C:0.200.60%。然后，进行热加工工序，将含有0.102.0。/。的C的工具钢原材加热到1050125(TC进行热加工(图3中未图示)。加热温度是考虑到工具钢原材的塑性加工性，为了完全成为奥氏体组织而为1050。C以上。另外为125(TC以上时，因为存在工具钢原材部分的熔融的可能性，所以为10501250。C的范围。优选在1070117(TC的范围内。还有，在热加工工序中，对工具钢原材进行加热保持时，如果加热保持时间长，随之而来的是奥氏体晶粒成长得粗大。因此考虑到奥氏体晶粒的成长而适宜决定加热保持的时间即可，310小时左右即充分。还有，工具钢原材的热加工中，应用例如自由锻造、模具锻造这样的热锻即可。作为热锻条件，热加工结束温度为工具钢原材的表面温度在950105(TC的范围即可，为了在热加工中使应变进一步蓄积，优选锻造比比5大。然后，在上述的热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至工具钢原材的表面温度成为500700°C(图3中的(l))。图3中以线A表示碳化物析出温度。热加工结束后的工具钢原材温度处于在晶界碳化物可以析出的温度。在热加工结束后的晶界有碳化物过剩析出时，即使在进行了淬火回火后，仍会有碳化物残存在晶界，有阻碍韧性这样的问题。因此，需要急速冷却至碳化物难以在晶界析出的70(TC以下的温度区域。这时的冷却，以连续冷却时达不到碳化物在晶界析出的区域的程度的速度进行冷却。冷却速度大致为25°C/min的速度即可。例如，工具钢原材的截面尺寸比大致300mm(t)X300mm(w)小的，即使空冷也很充分。截面尺寸比大致300mm(t)X300mm(w)大的，例如使用大型风扇进行强制冷却即可。然后，通过上述的冷却，进行冷却直至碳化物难以在晶界析出的700°C以下的温度区域，但若是冷却至过低的温度，则存在奧氏体相变成贝氏体的可能性。若金属组织相变成贝氏体，则存在的问题是，不能以其后的等温保持控制碳化物的析出，以及在淬火加热时晶粒容易粗大化。为了对此加以抑制，工具钢原材的表面温度的下限为500'C。在上述的冷却工序之后，实施第一加热保持工序，将工具钢的原材放入加热炉，在40070(TC的温度进行加热保持(图3中(2))。该处理进行的目的在于，在珠光体鼻部以下的温度下进行均热化直到工具钢的原材的中心部。将第一加热保持温度限定为400700'C的理由在于，若达到比700°C高的温度，则如前述在晶界碳化物析出。另外若为比400'C低的温度，则存在金属组织相变为贝氏体的可能性。还有，若过度延长加热保持时间，则存在正当加热保持中相变成贝氏体的可能性。因此，边在珠光体鼻部以下的温度下进行均热化直到工具钢的原材的中心部，边适宜决定不会使金属组织相变成贝氏体的时间即可。例如，作为加热保持时间，0.55小时左右即已充分。继第一加热保持工序，加热工具钢原材(图3中的(3))，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域，实施在该温度区域进行热加保持的第二加热保持工序(图3中的(4))，在第二加热保持工序之后冷却工具钢原材(图3中的(5))而成为工具钢中间原材。作为使第二加热保持工序的温度处于珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域的理由是因为，在该温度范围内能够得到如下金属组织:如图1A和B所示这样的旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出。通过成为旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织，借助退火后进行的淬火回火可以达成晶粒微细化。第二加热保持工序的温度在比珠光体鼻部高的高温侧，碳化物成为大致均一分散的珠光体组织。另一方面，在比珠光体鼻部温度低IO(TC的低温下，至珠光体相变结束的时间变长，存在难以获得旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织这样的问题。因此，在本发明中为珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域。另外，加热保持的时间考虑从珠光体相变开始后保持到珠光体相变结束而适宜决定即可，1050小时左右即充分。还有在本发明中，从锻造结束后的强制冷却，至在珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IOO'C的温度之间的温度区域加热保持后的冷却称为退火。如果应用此本发明方法，则能够得到的工具钢中间原材，具有旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织。然后，若以旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织的状态进行淬火，则以这些碳化物为核，不论晶界、晶内都会生成全新的奥氏体。由此能够在淬火加热时，抑制晶粒粗大地成长，能够达成晶粒微细化。即使淬火后进行的回火在进行后，仍能够维持细粒。作为晶粒微细化的机理被认为与以下两点有关以碳化物为核的新奥氏体晶粒的生成；以及邻接的铁素体晶粒的结晶方位不同造成奥氏体晶粒的粗大成长得到抑制。具体来说，在本发明中，使金属组织为铁素体组织。铁素体组织由于晶粒的方向是随机的，所以在淬火加热时，各个晶粒会彼此相互抑制成长，从而认为可实现奥氏体晶粒的微细化。另外，晶粒微细化的机理的另一点在于，以碳化物为核生成新的奥氏体晶粒。这些晶粒相互抑制晶粒的成长，能够使晶粒细粒化。以碳化物为核的晶粒微细化的机理稍后详细说明。应用本发明方法得到的工具钢中间原材的硬度能够达到300HBW以下。因此，由于被热处理材料的硬度低，所以被热处理材料的加工性也优良。还有，该工具钢中间原材的金属组织被调整为使铁素体组织中析出碳化物的金属组织。所谓使铁素体组织中析出碳化物的金属组织，指的是如图1A和B所示，旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织，在这种状态下使铁素体组织中析出碳化物的金属组织。为了确认这一点，能够以如下方法加以确认切割下金属组织观察用的试验片，在镜面研磨面腐蚀观察面，以显微镜直接观察D所谓旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织，例如若用电子显微镜以10000倍对金属组织进行观察，则为碳化物密的区域和碳化物稀的区域混杂的金属组织，碳化物密的区域在10(Vm2中当量圆直径为0.10.5pm的碳化物个数形成有300个以上，碳化物稀的区域(旧奥氏体晶粒内部)相对于该碳化物密的区域碳化物少，在100pm2中当量圆直径为0.10.5)im的碳化物个数为IOO个以上。上述碳化物的分布状况为，碳化物密的区域和碳化物稀的区域的观察，在随机选择的10个视野以上的视野中对观察面进行观察即可，但在随机观察的视野中，旧奥氏体晶界或其附近的地方和旧奥氏体晶内这两处视野必须观察。还有，作为碳化物密的区域，在100pn^中当量圆直径为0.10.5pm的碳化物个数形成有300个以上的范围内，碳化物越是包含得多，其越会成为淬火加热时的奥氏体生成的核，从而能够期望由进一步淬火回火带来的晶粒微细化。碳化物密的区域的碳化物个数的上限，会根据例如含有的C量和碳化物形成元素量而变化，因此难以设定上限，但经验上，实质100pm2中当量圆直径为0.10.5pm的碳化物形成600个左右是界限。关于碳化物稀的区域的碳化物个数的下限，若低于200个，则难以得到晶粒微细化效果，因此区域B的100^11112中当量圆直径为0.10.5pm的碳化物个数的下限为200个左右。以碳化物为核的晶粒微细化的机理被认为是，碳化物密的区域大量存在微细至0.10.5jxm的碳化物，碳化物稀的区域相对于碳化物密的区域碳化物的个数少，为IOO个以上，因此通过淬火加热，碳化物在基材(基体)中固溶，在基材内碳浓度产生差异。碳化物浓度在碳化物密的区域比碳化物稀的区域高，因此碳化物密区域的相变点比碳化物稀的区域的相变点低。因此，从碳化物密的区域开始优先相变为奥氏体。虽然碳化物密的区域的奥氏体会发生晶粒成长，但是因为有微细的碳化物大量析出，所以由于淬火加热而生成的奥氏体的核生成点也多，晶粒彼此抑制晶粒成长。接着碳化物稀的区域也相变成奥氏体，抑制奥氏体的成长。还有，为了更确实地实现能够得到碳化物微细化机构所需要的碳浓度，和部分性的碳浓度的差，在碳化物密的区域和碳化物稀的区域中，均优选以容易固溶的大小的碳化物为主体，以10000倍观察时能够确认的碳化物总个数的80%以上(优选为卯％以上，更优选为95%以上)为0.10.5pm的大小。如上，优选能够得到碳化物微细化机构所需要的碳浓度，和部分性的碳浓度的差，其存在均是容易固溶的大小的碳化物个数具有特定个数以上的差，由此在本发明，成为旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的金属组织。接下来对于本发明的工具钢原材的优选的组成进行说明。还有，含量由质量％表示。Si:2.0%以下Si在工具钢中作为熔解时的脱氧剂被添加。但是若大量添加，则韧性降低。因此在本发明中为2.0%以下。优选为0.151.20%。Mn:2.0%以下Mn在工具钢中作为熔解时的脱氧和脱硫剂被添加。但是若大量添加，则韧性降低。因此在本发明中为2.0°/。以下。优选为0.301.00%。Cr:1.015.0%Cr在工具钢中使淬火性提高，出于改善抗拉强度和韧性的目的而添加。但是，若大量添加则韧性反而降低。因此在本发明中为1.015.0%。优选为1.013.0%。Mo:10.0%以下Mo在工具钢中使淬火性提高。另外，通过回火形成微细的碳化物，出于使高温抗拉强度增大这一目的而添加，但是若大量添加，则韧性反而降低。因此在本发明中为10.00%以下。优选为0.205.00%。Ni:4.0%以下Ni在工具钢中使淬火性提高，出于改善韧性的目的而添加。但是若大量添加则会降低相变点，高温强度降低。因此在本发明中为4.00%以下。优选为2.0%以下。V:4.0%以下v在工具钢中使晶粒细小，使韧性提高。另外通过回火为形成高硬度的碳氮化物，出于使抗拉强度增大的目的而添加。但是若大量添加，则韧性反而降低。因此在本发明中为4.00%以下。优选为0.101.10%。W:20.0%以下W在工具钢中使淬火性提高。另外通过回火形成微细的碳化物，出于使高温抗拉强度增大这一目的而添加，但是若大量添加，则韧性反而降低。因此在本发明中为4.00%以下。优选为0.101.10%。Co:10.0%以下Co在工具钢中增加红热硬性，出于增大高温抗拉强度这一目的而添加。本发明中为10.00%以下。余量实质上是Fe本发明中这些规定的元素以外实质上是Fe，但当然也包含不可避免地含有的杂质。另外，例如Nb、Ti是在使晶粒微细化上有效的元素，因此也可以使之在不使韧性劣化的程度的0.20%以下范围含有。另外，Al是加快碳的扩散的元素，具有利用珠光体相变促进碳化物的析出的效果，因此也要以在0.20%以下的范围使之含有。接下来使用由上述的本发明方法得到的工具钢中间原材，加热至Ac3点以上的温度并淬火，其后进行一次以上的回火，从而能够成为如图2A和B所示的以平均晶粒度编号计比6号细的晶粒的工具钢。之所以加热到Ac3点以上的温度进行淬火，是因为若不在Ac3点以上进行加热，则不会完全相变为奥氏体，无法得到正常的淬火组织。还有，，考虑达到规定温度直至工具钢中间原材的内部完全相变为奥氏体，并且奥氏体晶粒不会粗大成长而适宜决定淬火时的保持时间即可，为0.53小时左右便己充分。经过淬火的中间原材进行一次以上的回火。考虑不会有奥氏体残留，得到回火马氏体组织，回火的次数进行一次以上即可。另外，考虑得到所要求的硬度、强度而适宜决定加热、保持的时间即可，在540650'C的温度范围内，进行110小时左右即已充分。通过进行该淬火、回火热处理，能够成为以平均晶粒度编号计比6号细的晶粒。若能够得到以平均晶粒度编号计为6号以上的细粒，则具有改善韧性的效果。优选的平均晶粒度比8号细的晶粒。实施例通过以下的实施例更详细地说明本发明。(实施例1)首先熔解工具钢，得到10Ton的钢锭。组成显示在表1中。然后，将该钢锭分成三份，作为应用本发明方法的工具钢原材，和比较例用的工具钢原材。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注)"一"标记表示无添加将该工具钢原材加热至110(TC，进行8小时保持。然后以热锻(热挤压)进行热加工。这时的加工率为18%(锻造比5.5)，加工成350mm(t)X350mm(w)X1500mm(1)。热加工结束温度为表面温度950°C。然后，作为冷却工序，使用大型风扇进行强制冷却直到工具钢原材的表面温度成为550°C(图3中的(l))，为了抑制在热加工时固溶的碳在此冷却过程中作为网状的碳化物在晶界析出，还使用大型风扇在90(TC附近进行强制冷却。还有，表面温度使用放射温度计进行测定。其后，作为第一加热保持工序，将工具钢原材放入45(TC的加热炉，以45(TC的温度进行3小时保持(图3中的(2))，接着作为第二加热保持工序，进行提高原材温度的加热(图3中的(3))，将前述45(TC的温度下加热保持的原材的原材温度提高到珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IOO'C的温度之间的温度区域内的700。C(本发明方法l)、725°C(本发明方法2)、比珠光体鼻部高的温度区域的SOO。C(比较方法)的温度，进行20小时保持后(图3中的(4))进行炉冷(图3中的(5))而成为工具钢中间原材。还有，表1所示的工具钢的珠光体鼻部的温度为775°C。从这一本发明的工具钢中间原材及比较例的工具钢中间原材上切下硬度测定用的试验片，以布氏硬度(Brindlhardness)试验进行硬度测定。硬度试验结果显示在表2中。另外，切下金属组织观察用的试验片，进行金属组织观察时，应用本发明法的金属组织，确认是如图1A和B所示这样的旧奥氏体晶界附近碳化物密集析出，旧奥氏体晶粒内部碳化物稀疏析出的、使铁素体组织中析出碳化物的金属组织。还有，比较例工具钢中间原材的金属组织是碳化物大致均一分散的珠光体组织。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>接着，使用由本发明的制造方法得到的工具钢中间原材和比较例工具钢中间原材，加热至Ac3点以上的温度的1030'C淬火，其后以600。C进行一次回火，成为工具钢。还有，加热保持时间为，淬火时2小时，回火时7小时。从本发明的工具钢和比较例的工具钢切割下金属组织观察用的试验片、硬度测定用的试验片，测定平均晶粒度、硬度。另外，切割摆锤冲击试验用的试验片，测定摆锤冲击。这些试验结果显示在表3中，金属组织照片显示在图2AB中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如以上说明的，根据本申请发明的热处理方法，从热加工到冷却过程中，用风扇进行强制冷却，接着从珠光体鼻部减ioo'c的温度区域内使珠光体相变发生，成为在铁素体组织中使碳化物析出的金属组织，再加热到Ac3点以上的温度淬火，其后进行一次以上回火，因此成为以平均晶粒度编呈比8号细的晶粒，具有韧性大幅提高的效果。(实施例2)通过以下的实施例更详细地说明本发明。首先熔解表1所示的组成的工具钢，得到10Ton的钢锭。将该钢锭分成两份，应用本发明的制造方法。表4(质量o/。)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>注)"一"标记表示无添加将该工具钢原材加热到IIO(TC，进行8小时保持。然后以热锻(热挤压)进行热加工。这时的加工率为18%(锻造比5.5)，加工成350mm(t)X350mm(w)X1500mm(1)。热加工结束温度为表面温度950°C。然后，作为冷却工序，使用大型风扇进行强制冷却直到工具钢原材的表面温度成为550°C(图3中的(l))，为了防止在热加工时固溶的碳在此冷却过程中作为网状的碳化物在晶界析出，还使用大型风扇在卯(TC附近进行强制冷却。还有，表面温度使用放射温度计进行测定。其后，作为第一加热保持工序，将工具钢原材放入45(TC的加热炉，以450'C的温度进行3小时保持(图3中的(2))，接着作为第二加热保持工序，进行提高原材温度的加热(图3中的(3))，将前述45(TC的温度下加热保持的原材的原材温度提高到珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域内的700"C(本发明方法l)、725°C(本发明方法2)、比珠光体鼻部高的温度区域的800°C(比较方法)的温度，进行20小时保持后(图3中的(4))进行炉冷(图3中的(5))，成为工具钢中间原材。还有，表1所示的工具钢的珠光体鼻部的温度为775"C。从该工具钢中间原材上切下金属组织观察用的试验片，进行金属组织观察。进行4%硝酸乙醇腐蚀后，使用扫描电子显微镜(SEM)以10000倍观察10个视野的金属组织，用三谷商事株式会社制图像分析软件"WinROOF(R)"分析该图像，由此确认100pm2中存在的碳化物个数和碳化物尺寸。本发明得到的金属组织显示在图4A和B中。图4A是100倍的电子显微镜照片，图4B是图4A中的白框所包围的部分的放大照片(X400)。图4A和B中发白的地方是碳化物密的区域，黑色的地方是碳化物稀的区域。可知碳化物密的区域出现在旧奥氏体晶界及其附近。还有，碳化物密的区域显示在图5中，碳化物稀的区域显示在图6中。图5和图6是10000倍的电子显微镜照片。对于本发明的工具钢中间原材，使用扫描电子显微镜(SEM)以10000倍观察时，关于100pr^中当量圆直径为0.10.5pm的碳化物的个数的结果显示在表5中。还有，从本发明的工具钢中间原材提取X射线衍射用试验片，使用广角X射线衍射装置(靶Co，电压40KV，电流200mA)确认有无残留奥氏体，但不能确认残留奥氏体(残留奥氏体量是0%)。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如表5所示，若以10000倍观察金属组织，则能够确认为100hi^中当量圆直径为0.10.5,的碳化物个数形成300个以上的碳化物密的区域(旧奥氏体晶界附近)，和相对于该碳化物密的区域，100^2中当量圆直径为0.10.5,的碳化物的个数少、为IOO个以上的碳化物稀的区域(旧奥氏体晶内)相混合。接着，使用由本发明的制造方法得到的工具钢中间原材，加热至Ac3点以上的温度的103(TC淬火，其后以60(TC进行一次回火。还有，加热保持时间为，淬火时2小时，回火时7小时。从本发明的工具钢和比较例的工具钢切割下金属组织观察用的试验片，测定平均晶粒度，其结果以ASTM晶粒度编号计为9.0。根据本申请发明的热处理方法，从热加工到冷却过程中，用大型风扇进行强制冷却，接着在珠光体鼻部和比珠光体鼻部低ioo'c的温度之间的温度区域内使珠光体相变发生，成为在铁素体组织中使碳化物析出的金属组织，再加热到Ac3点以上的温度淬火，其后进行一次以上回火，成为以平均晶粒度编呈比8号细的晶粒，具有韧性大幅提高的效果。产业上的利用可能性根据本申请发明的热处理方法，由于淬火、回火后的晶粒变得微细，所以可以利用于对工具的韧性有要求的用途中。权利要求1.一种工具钢的制造方法，其中，包括将含有0.10～2.0％的C的工具钢原材加热到1050～1250℃进行热加工的热加工工序；在所述热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至所述工具钢原材的表面温度成为500～700℃的冷却工序；在所述热加工冷却工序后，将所述工具钢原材放入加热炉，在400～700℃的温度进行加热、保持的第一加热保持工序；接着所述第一加热保持工序，将所述工具钢原材加热，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比该珠光体鼻部低100℃的温度之间的温度区域，并在所述珠光体鼻部和比珠光体鼻部低100℃的温度之间的温度区域进行加热、保持的第二加热保持工序；在所述第二加热保持工序后进行冷却，形成具有在铁素体组织中有碳化物析出的金属组织的工具钢中间原材的工序；对所述工具钢中间原材进行淬火、回火的工序。2.根据权利要求1所述的工具钢的制造方法，其中，所述工具钢原材以质量呢计含有Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、Cr:1.015.0%、Mo:10.0%以下，还含有从Ni:4.0%以下、V:4.0%以下、W:20.0%以下、Co:10.0%以下中选出的任一种以上，余量实质上是Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的工具钢的制造方法，其中，在以10000倍观察所述工具钢中间原材的金属组织时，该金属组织是碳化物密的区域和碳化物稀的区域混杂的金属组织，该碳化物密的区域在100yr^中当量圆直径为0.10.5um的碳化物个数形成有300个以上，该碳化物稀的区域相对于所述碳化物密的区域碳化物少，在100yr^中当量圆直径为0.10.5um的碳化物个数为100个以上。4.根据权利要求13中任一项所述的工具钢的制造方法，其中，将所述工具钢中间原材加热到Ac3点以上的温度进行淬火后，进行一次以上的回火，使晶粒形成以平均晶粒度编号计比六号微细的晶粒。5.—种工具钢中间原材的制造方法，其中，包括将含有0.102.0先的C的工具钢原材加热到1050125(TC进行热加工的热加工工序；在所述热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至所述工具钢原材的表面温度成为50070(TC的冷却工序；在所述热加工冷却工序后，将所述工具钢原材放入加热炉，在40070(TC的温度进行加热、保持的第一加热保持工序；接着所述第一加热保持工序，将所述工具钢原材加热，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IO(TC的温度之间的温度区域，并在所述珠光体鼻部和比珠光体鼻部低IOO'C的温度之间的温度区域进行加热、保持的第二加热保持工序；在所述第二加热保持工序后进行冷却，形成具有在铁素体组织中有碳化物析出的金属组织的工具钢中间原材的工序。全文摘要一种工具钢的制造方法，其包括如下工序将含有0.10～2.0％的C的工具钢原材加热到1050～1250℃进行热加工的热加工工序；在所述热加工工序结束后，以空冷以上的冷却速度进行冷却直至所述工具钢原材的表面温度成为500～700℃的冷却工序；在热加工冷却工序后，将工具钢原材放入加热炉，在400～700℃的温度进行加热、保持的第一加热保持工序；接着所述第一加热保持工序，将所述工具钢原材加热，将工具钢原材温度提高到珠光体鼻部和比该珠光体鼻部低100℃的温度之间的温度区域，并在所述珠光体鼻部和比珠光体鼻部低100℃的温度之间的温度区域，在该温度区域进行加热、保持的第二加热保持工序；在第二加热保持工序后进行冷却，形成具有在铁素体组织中有碳化物析出的金属组织的工具钢中间原材的工序；其后，对所述工具钢中间原材进行淬火、回火的工序。文档编号C22C38/58GK101563470SQ200680056699公开日2009年10月21日申请日期2006年12月27日优先权日2006年12月27日发明者江口弘孝申请人:日立金属株式会社