本發(fā)明涉及一種例如鑄造鋼鐵材料等金屬時(shí)使用的鑄造用模具材料及適合于上述鑄造用模具材料的Cu-Cr-Zr合金原材料。

本申請主張基于2014年9月25日于日本申請的專利申請2014-195023號及2015年8月28日于日本申請的專利申請2015-169825號的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。

背景技術(shù)：

以往，對鑄造鋼鐵材料等時(shí)使用的鑄造用模具材料要求可承受較大熱應(yīng)力的高溫強(qiáng)度、可承受嚴(yán)酷的熱疲勞環(huán)境的高溫延伸率以及高溫下的耐磨耗性(硬度)等的特性優(yōu)異。因此，這些特性良好的Cu-Cr-Zr系合金作為連續(xù)鑄造用模具材料使用。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了含有Cr：0.3％～1.2％、Zr：0.05％～0.25％且剩余部分由Cu和雜質(zhì)構(gòu)成的鑄造用模具材料。

并且，已知通過進(jìn)一步加入添加元素，Cu-Cr-Zr合金的前述特性提升，例如，專利文獻(xiàn)2中公開了如下鑄造用模具材料：該鑄造用模具材料除了含有Cr及Zr以外，還含有0.005％～0.7％的Ti、0.003％～0.1％的Si，且還含有0.005％～1.5％的Fe、Ni、Co中的一種或二種以上，剩余部分由Cu及雜質(zhì)構(gòu)成。

上述專利文獻(xiàn)1、2中記載的Cu-Cr-Zr系合金中，通過固溶處理形成成為非平衡相的Cr及Zr的過飽和固溶體，通過之后的時(shí)效處理使Cr及Zr分散并析出，由此提高高溫強(qiáng)度、高溫延伸性、耐摩耗性(硬度)等的機(jī)械特性、導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率。另外，為了形成上述過飽和固溶體，需要在固溶處理后進(jìn)行快速冷卻。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平05-339688號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平04-028837號公報(bào)

然而，鑄造用模具材料中，通常通過對其表面噴鍍耐熱性和耐摩耗性優(yōu)異的Ni-Cr合金等，提高耐久性來使用。進(jìn)行上述噴鍍處理時(shí)存在如下問題：例如在1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)實(shí)施熱處理之后不進(jìn)行水冷等而緩慢冷卻，因此即使在噴鍍處理后進(jìn)行時(shí)效處理，也無法充分提高強(qiáng)度(硬度)和導(dǎo)電率。

若詳細(xì)進(jìn)行說明，在1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)實(shí)施熱處理之后，例如進(jìn)行800℃為止的冷卻速度為25℃/min以下的緩慢冷卻的情況下，緩慢冷卻時(shí)會析出粒狀的具有Cr的析出物(Cr系的析出物)及具有Zr的析出物(Zr系的析出物)。并且，在之后的時(shí)效處理時(shí)，以這些粒狀的析出物為核而析出固溶的Cr及Zr，從而導(dǎo)致析出物成長、粗大化，無法充分確保有助于析出強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的微細(xì)的析出物，無法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度(硬度)的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述這種情況而完成的，其目的在于提供一種即使在噴鍍處理后緩慢冷卻的情況下，也能夠通過之后的時(shí)效處理來充分提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率的鑄造用模具材料及適合于該鑄造用模具材料的Cu-Cr-Zr合金原材料。

為解決上述課題，本發(fā)明的第一方式所涉及的鑄造用模具材料為鑄造金屬材料時(shí)使用的鑄造用模具材料，其特征在于，所述鑄造用模具材料具有如下組成：含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下，且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述鑄造用模具材料具有含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。

該結(jié)構(gòu)的鑄造用模具材料中，設(shè)為具有如下組成：含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下，且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，因此通過時(shí)效處理析出微細(xì)的析出物，能夠提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

并且，所述鑄造用模具材料具有含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物，因此抑制了在噴鍍處理后的緩慢冷卻時(shí)形成粒狀的析出物。因此，抑制了在噴鍍處理后的時(shí)效處理時(shí)以粒狀的析出物為核而析出Cr及Zr，能夠充分分散微細(xì)的析出物，通過析出強(qiáng)化機(jī)構(gòu)能夠充分提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

在此，本發(fā)明的第一方式所涉及的鑄造用模具材料中，優(yōu)選還含有合計(jì)0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素。

此時(shí)，在上述范圍內(nèi)含有Fe、Si、Co、P這種元素，因此抑制了在噴鍍處理后的緩慢冷卻時(shí)形成粒狀的析出物，從而促進(jìn)了含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物的生成。因此，通過噴鍍處理后的時(shí)效處理能夠充分析出微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物，從而能夠可靠地提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

關(guān)于本發(fā)明的第二方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料，其特征在于，具有如下組成：含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下，且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持時(shí)，導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間為25秒以上。

該結(jié)構(gòu)的Cu-Cr-Zr合金原材料中，實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持時(shí)，導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間設(shè)為25秒以上，因此即使例如在1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加熱之后緩慢冷卻的情況下，也能夠抑制Cr及Zr的不必要的析出并確保Cr及Zr的固溶量。

因此，即使在緩慢冷卻后進(jìn)行時(shí)效處理的情況下，也能夠分散微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物，從而能夠提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

在此，本發(fā)明的第二方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料中，還含有合計(jì)0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素。

此時(shí)，在上述范圍內(nèi)含有Fe、Si、Co、P這種元素，因此即使在例如1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加熱之后緩慢冷卻的情況下，也能夠抑制Cr及Zr的不必要的析出并確保Cr及Zr的固溶量。因此，能夠通過緩慢冷卻后的時(shí)效處理來充分析出微細(xì)的析出物，從而能夠可靠地提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

并且，本發(fā)明的第二方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料中，將在1000℃下保持1小時(shí)后以10℃/min的冷卻速度從1000℃冷卻至600℃之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為A，將之后在500℃下保持3小時(shí)之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為B時(shí)，優(yōu)選具有B/A＞1.1的關(guān)系。

此時(shí)，即使在將從1000℃至600℃為止的冷卻速度設(shè)為10℃/min來進(jìn)行緩慢冷卻的情況下，也通過之后的在500℃下、3小時(shí)的熱處理來提高導(dǎo)電率，由此能夠?qū)崿F(xiàn)由析出硬化帶來的強(qiáng)度提高。因此，尤其適合作為上述鑄造用模具材料用的原材料。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種即使在噴鍍處理后緩慢冷卻的情況下也能夠通過之后的時(shí)效處理來充分提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率的鑄造用模具材料及適合于該鑄造用模具材料的Cu-Cr-Zr合金原材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的鑄造用模具材料的制造方法的流程圖。

圖2是表示實(shí)施例中的Cu-Cr-Zr合金原材料的T.T.T.曲線的說明圖。

圖3是本發(fā)明例2及比較例4的組織觀察照片。圖3的(a)是第一時(shí)效處理后的組織觀察照片，圖3的(b)是噴鍍處理及緩慢冷卻后的組織觀察照片，圖3的(c)是第二時(shí)效處理后的組織觀察照片。

圖4是表示在本發(fā)明例2中觀察到的針狀析出物或板狀析出物的組織觀察照片及元素映射結(jié)果的圖。圖4的(a)是組織觀察照片，圖4的(b)是圖4的(a)的被白線所包圍的部分的放大圖，圖4的(c)是圖4的(b)中的Zr元素映射結(jié)果，圖4的(d)是圖4的(b)中的Cr元素映射結(jié)果。

圖5是表示實(shí)施例中的維氏硬度測定位置的說明圖。

具體實(shí)施方式

以下，對本發(fā)明的一實(shí)施方式的鑄造用模具材料及Cu-Cr-Zr合金原材料進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式的鑄造用模具材料用于連續(xù)鑄造鋼鐵材料等時(shí)的連續(xù)鑄造用鑄模中。并且，本實(shí)施方式中，Cu-Cr-Zr合金原材料作為上述鑄造用模具材料的原材料來使用。

本實(shí)施方式的鑄造用模具材料及Cu-Cr-Zr合金原材料具有如下組成：含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下，且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該鑄造用模具材料及Cu-Cr-Zr合金原材料還含有合計(jì)0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素。

在此，如上所述，以下對規(guī)定鑄造用模具材料及Cu-Cr-Zr合金原材料的成分組成的理由進(jìn)行說明。

(Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％)

Cr是具有如下作用效果的元素，即通過時(shí)效處理向母相的晶粒內(nèi)微細(xì)地析出Cr系的析出物，從而提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

在此，Cr的含量小于0.3質(zhì)量％的情況下，時(shí)效處理時(shí)析出量不充分，有可能無法充分得到強(qiáng)度(硬度)提高的效果。并且，Cr的含量為0.5質(zhì)量％以上的情況下，例如進(jìn)行從1000℃左右的高溫區(qū)域至800℃以下的溫度為止的冷卻速度為25℃/min以下的緩慢冷卻時(shí)，析出粒狀的Cr系及Zr系的析出物，在冷卻后的時(shí)效處理時(shí)這些粒狀的析出物進(jìn)一步成長，有可能無法確保有助于析出強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的微細(xì)的析出物。

根據(jù)以上的內(nèi)容，本實(shí)施方式中，將Cr的含量設(shè)定在0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％的范圍內(nèi)。另外，為了可靠地實(shí)現(xiàn)上述作用效果，優(yōu)選將Cr的含量的下限設(shè)為0.35質(zhì)量％以上，優(yōu)選將Cr的含量的上限設(shè)為0.45質(zhì)量％以下。

(Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下)

Zr是具有如下作用效果的元素，即通過時(shí)效處理向母相的晶粒內(nèi)微細(xì)地析出Zr系的析出物，從而提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

在此，Zr的含量小于0.01質(zhì)量％的情況下，時(shí)效處理時(shí)析出量不充分，有可能無法充分得到強(qiáng)度(硬度)提高的效果。并且，Zr的含量超過0.15質(zhì)量％的情況下，導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率有可能下降。并且，即使含有超過0.15質(zhì)量％的Zr時(shí)，也有可能無法得到強(qiáng)度進(jìn)一步提高的效果。

根據(jù)以上的內(nèi)容，本實(shí)施方式中，將Zr的含量設(shè)定在0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。另外，為了可靠地實(shí)現(xiàn)上述作用效果，優(yōu)選將Zr的含量的下限設(shè)為0.05質(zhì)量％以上，將Zr的含量的上限設(shè)為0.13質(zhì)量％以下。

(選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素：合計(jì)為0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下)

Fe、Si、Co、P這種元素具有如下作用效果，即例如進(jìn)行從1000℃左右的高溫區(qū)域至800℃以下的溫度為止的冷卻速度為25℃/min以下的緩慢冷卻時(shí)，抑制粒狀的Cr系及Zr系的析出物析出。

在此，選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素的合計(jì)含量小于0.01質(zhì)量％的情況下，有可能無法起到上述作用效果。另一方面，選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素的合計(jì)含量超過0.15質(zhì)量％的情況下，導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率有可能下降。

根據(jù)以上的內(nèi)容，本實(shí)施方式中，將選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素的合計(jì)含量設(shè)定在0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。另外，為了可靠地發(fā)揮上述作用效果，優(yōu)選將選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素的合計(jì)含量的下限設(shè)為0.02質(zhì)量％以上，并優(yōu)選將選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素的合計(jì)含量的上限設(shè)為0.1質(zhì)量％以下。

(其他不可避免的雜質(zhì)：0.05質(zhì)量％以下)

另外，作為除上述的Cr、Zr、P、Fe、Co以外的其他不可避免的雜質(zhì)，可舉出B、Ag、Sn、Al、Zn、Ti、Ca、Te、Mn、Ni、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Ge、As、Sb、Tl、Pb、Be、N、H、Hg、Tc、Na、K、Rb、Cs、Po、Bi、鑭系元素、O、S、C等。這些不可避免的雜質(zhì)有可能會降低導(dǎo)電率及導(dǎo)熱率，因此優(yōu)選總量設(shè)為0.05質(zhì)量％以下。

并且，本實(shí)施方式的鑄造用模具材料在Cu的母相中具有含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物的含量沒有特別限定，但優(yōu)選在任意的剖面1mm²中存在200～10000個(gè)上述含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物，更優(yōu)選存在500～5000個(gè)上述含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。并且，優(yōu)選該針狀析出物或者板狀析出物不含Zr。

另外，本實(shí)施方式的鑄造用模具材料中分散有例如粒徑為1μm以下的微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物。這些微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物的含量沒有特別限定，但優(yōu)選任意的剖面100μm²中存在10～50000個(gè)上述微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物，更優(yōu)選存在1000～30000個(gè)上述微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物。另外，這些微細(xì)的Cr系及Zr系的析出物在緩慢冷卻后的時(shí)效處理時(shí)析出。

在制造鑄造用模具材料時(shí)，上述針狀析出物或者板狀析出物在噴鍍耐熱性和耐摩耗性優(yōu)異的Ni-Cr合金的噴鍍處理后的緩慢冷卻時(shí)形成。更詳細(xì)而言，本實(shí)施方式中，對于含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的銅合金，在噴鍍處理時(shí)例如加熱至1000℃以上之后，進(jìn)行從1000℃左右的高溫區(qū)域至800℃以下的溫度為止的冷卻速度為25℃/min以下的緩慢冷卻時(shí)，析出含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。由此，可抑制緩慢冷卻時(shí)的粒狀的Cr系及Zr系的析出物(例如，粒徑5μm以上的析出物)析出。

并且，本實(shí)施方式的Cu-Cr-Zr合金原材料具有與上述鑄造用模具材料相同的組成，實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持時(shí)，導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間設(shè)為25秒以上。

即，本實(shí)施方式的Cu-Cr-Zr合金原材料中，即使實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持，也可抑制Cr系及Zr系的析出物的析出，并且可確保Cr及Zr的固溶量。另外，導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間的上限值沒有特別限定，但優(yōu)選設(shè)為360秒，更優(yōu)選設(shè)為120秒。

另外，關(guān)于本實(shí)施方式的Cu-Cr-Zr合金原材料，將在1000℃下保持1小時(shí)后以10℃/min的冷卻速度從1000℃冷卻至600℃之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為A，將之后在500℃下保持3小時(shí)之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為B時(shí)，具有B/A＞1.1的關(guān)系。更優(yōu)選為B/A＞1.15，進(jìn)一步優(yōu)選為B/A＞1.2。B/A的上限值沒有特別限定，但優(yōu)選設(shè)為2.0，更優(yōu)選設(shè)為1.5。

即，本實(shí)施方式的Cu-Cr-Zr合金原材料中，即使將在1000℃下保持1小時(shí)后從1000℃至600℃為止的冷卻速度設(shè)為10℃/min來進(jìn)行緩慢冷卻時(shí)，也通過之后的在500℃下、保持3小時(shí)的熱處理來提高導(dǎo)電率。

接著，參考圖1的流程圖對本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的鑄造用模具材料的制造方法進(jìn)行說明。

(熔解、鑄造工序S01)

首選，將由銅的純度為99.99質(zhì)量％以上的無氧銅構(gòu)成的銅原料裝入碳坩堝，利用真空熔解爐進(jìn)行熔解而得到銅熔液。接著，在所得到的熔液中添加前述添加元素以成為規(guī)定的濃度來進(jìn)行成分調(diào)整而得到銅合金熔液。

在此，作為添加元素的Cr、Zr的原料，使用純度較高的原料，例如Cr的原料使用純度99.99質(zhì)量％以上的原料，Zr的原料使用純度99.95質(zhì)量％以上的原料。并且，根據(jù)需要添加Fe、Si、Co、P。另外，作為Cr、Zr、Fe、Si、Co、P的原料，可使用上述Cr、Zr、Fe、Si、Co、P與Cu的母合金。

并且，將調(diào)整成分后的銅合金熔液注入到鑄模中而得到鑄塊。

(均質(zhì)化處理工序S02)

接著，為了所得到的鑄塊的均質(zhì)化而進(jìn)行熱處理。

具體而言，在大氣氣氛中在950℃以上且1050℃以下、1小時(shí)以上的條件下對鑄塊進(jìn)行均質(zhì)化處理。

(熱加工工序S03)

接著，在900℃以上且1000℃以下的溫度范圍內(nèi)對鑄塊進(jìn)行加工率為50％以上且99％以下的熱軋而得到軋材。另外，熱加工的方法也可以是熱鍛。該熱加工后，立即通過水冷進(jìn)行冷卻。

(固溶處理工序S04)

接著，在920℃以上且1050℃以下、0.5小時(shí)以上且5小時(shí)以下的條件下，對熱加工工序S03中所得到的軋材實(shí)施加熱處理，從而進(jìn)行固溶處理。加熱處理例如在大氣或惰性氣體氣氛下進(jìn)行，加熱后的冷卻通過水冷進(jìn)行。

(第一時(shí)效處理工序S05)

接著，在固溶處理工序S04之后，實(shí)施第一時(shí)效處理，微細(xì)地析出Cr系析出物及Zr系析出物等的析出物，從而得到第一時(shí)效處理材料。

在此，第一時(shí)效處理例如在400℃以上且530℃以下、0.5小時(shí)以上且5小時(shí)以下的條件下進(jìn)行。

另外，時(shí)效處理時(shí)的熱處理方法沒有特別限定，但優(yōu)選在惰性氣體氣氛下進(jìn)行。并且，加熱處理后的冷卻方法沒有特別限定，但優(yōu)選通過水冷進(jìn)行。

通過這種工序，制造出本實(shí)施方式的Cu-Cr-Zr合金原材料。

(噴鍍工序S06)

接著，在第一時(shí)效處理工序S05之后，對Cu-Cr-Zr合金原材料的表面的規(guī)定部位噴鍍Ni-Cr合金等，在Cu-Cr-Zr合金原材料的表面的規(guī)定部位形成涂布層。并且，在該噴鍍之后，對形成有涂布層的Cu-Cr-Zr合金原材料進(jìn)行900℃以上且1000℃以下、15分鐘以上且180分鐘以下的熱處理。

該熱處理為了將Cu-Cr-Zr合金原材料和涂布層擴(kuò)散接合而進(jìn)行。

進(jìn)行了該噴鍍之后的熱處理后的冷卻通過例如爐冷那樣的冷卻速度比較慢的緩慢冷卻來進(jìn)行。在此，關(guān)于緩慢冷卻的冷卻速度，例如從熱處理溫度至800℃以下的范圍的冷卻速度為5℃/min以上且70℃/min以下。

(第二時(shí)效處理工序S07)

接著，在噴鍍工序S06之后，實(shí)施第二時(shí)效處理，微細(xì)地析出Cr系析出物及Zr系析出物等的析出物。

在此，時(shí)效處理例如在400℃以上且530℃以下、0.5小時(shí)以上且5小時(shí)以下的條件下進(jìn)行。

另外，時(shí)效處理時(shí)的熱處理方法沒有特別限定，但優(yōu)選在惰性氣體氣氛下進(jìn)行。并且，熱處理后的冷卻方法沒有特別限定，但優(yōu)選通過水冷進(jìn)行。

通過這種工序，制造出本實(shí)施方式的鑄造用模具材料。

根據(jù)如上構(gòu)成的本實(shí)施方式所涉及的鑄造用模具材料，設(shè)為具有如下組成：含有Cr：0.3質(zhì)量％以上且小于0.5質(zhì)量％、Zr：0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下，且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，因此通過在第二時(shí)效處理工序S07中，微細(xì)地析出Cr系及Zr系的析出物，能夠提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

并且，本實(shí)施方式所涉及的鑄造用模具材料中，具有含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物，因此可抑制噴鍍處理工序S06后的緩慢冷卻時(shí)形成粒狀的析出物，通過噴鍍處理工序S06后的第二時(shí)效處理工序S07能夠充分分散微細(xì)的析出物，從而通過析出強(qiáng)化機(jī)構(gòu)能夠充分提高強(qiáng)度(硬度)。

并且，本實(shí)施方式所涉及的鑄造用模具材料中，還含有合計(jì)0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素，因此可抑制噴鍍處理工序S06后的緩慢冷卻時(shí)形成粒狀的析出物。因此，通過噴鍍處理工序S06后的第二時(shí)效處理工序S07，能夠充分析出微細(xì)的析出物，從而能夠可靠地提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。

另外，本實(shí)施方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料中，實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持時(shí)，導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間設(shè)為25秒以上，因此，即使在噴鍍處理工序S06中例如在1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加熱之后緩慢冷卻的情況下，也能夠確保Cr及Zr的固溶量。因此，在緩慢冷卻后的第二時(shí)效處理工序S07中，能夠分散Cr系及Zr系的析出物，從而能夠提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。另外，“完全固溶處理”是指用于將上述合金原材料中所含的合金元素完全固溶于Cu母相中的熱處理。本實(shí)施方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料的情況下，作為例子可舉出在溫度950～1050℃下、保持0.5～3.0小時(shí)之后快速冷卻的熱處理。

并且，本實(shí)施方式所涉及的Cu-Cr-Zr合金原材料中，將在1000℃下保持1小時(shí)后以10℃/min的冷卻速度從1000℃冷卻至600℃之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為A，將之后在500℃下保持3小時(shí)之后的導(dǎo)電率(％IACS)設(shè)為B時(shí)，具有B/A＞1.1的關(guān)系，因此即使在噴鍍處理工序S06中在例如1000℃左右的高溫區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加熱之后緩慢冷卻的情況下，在緩慢冷卻后的第二時(shí)效處理工序S07中導(dǎo)電率也會提高，通過析出硬化能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)度(硬度)的提高。

以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，在不脫離該發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更。

本實(shí)施方式中，以含有合計(jì)0.01質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的選自Fe、Si、Co、P中的一種或兩種以上的元素為例進(jìn)行了說明，但并不限定于此，也可以不特意添加這些元素。

實(shí)施例

以下，對為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說明。

準(zhǔn)備由純度99.99質(zhì)量％以上的無氧銅構(gòu)成的銅原料，將其裝入碳坩堝，并在真空熔解爐(真空度10^-2Pa以下)中熔解而得到銅熔液。在所得到的銅熔液內(nèi)添加各種添加元素而調(diào)整為表1所示的成分組成，保持5分鐘之后，將銅合金熔液注入到鑄鐵制的鑄模而得到鑄塊。鑄塊的大小為寬度約80mm、厚度約50mm、長度約130mm。

另外，作為添加元素的Cr的原料使用純度99.99質(zhì)量％以上的原料，作為添加元素的Zr的原料使用純度99.95質(zhì)量％以上的原料。

接著，在大氣氣氛中在1000℃下1小時(shí)的條件下進(jìn)行均質(zhì)化處理之后，實(shí)施了熱軋。將熱軋時(shí)的壓下率設(shè)為80％，得到了寬度約100mm×厚度約10mm×長度約520mm的熱軋材料。

利用該熱軋材料，在1000℃下1.5小時(shí)的條件下進(jìn)行固溶處理，之后進(jìn)行水冷。

接著，在480(±15)℃下3小時(shí)的條件下實(shí)施了第一時(shí)效處理。由此，得到了Cu-Cr-Zr合金原材料。

接著，模擬噴鍍處理而在1000℃下1小時(shí)的條件下對所得到的Cu-Cr-Zr合金原材料進(jìn)行熱處理，之后，以10℃/min以下的冷卻速度進(jìn)行緩慢冷卻。

之后，在480(±15)℃下3小時(shí)的條件下實(shí)施了第二時(shí)效處理。由此，得到了鑄造用模具材料。

對所得到的Cu-Cr-Zr合金原材料評價(jià)了實(shí)施完全固溶處理(1000℃、1.5小時(shí))之后在800℃下保持時(shí)導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間(T.T.T.測定)、維氏硬度(軋制面)、導(dǎo)電率。

并且，對所得到的Cu-Cr-Zr合金原材料測定了在1000℃下保持1小時(shí)后以10℃/min的冷卻速度從1000℃冷卻至600℃之后的導(dǎo)電率A(IACS％)及之后在500℃下保持3小時(shí)之后的導(dǎo)電率B(％IACS)，并對導(dǎo)電率比B/A進(jìn)行了評價(jià)。

另外，對噴鍍處理后及第二時(shí)效處理后的鑄造用模具材料評價(jià)了維氏硬度(軋制面)、導(dǎo)電率。另外，進(jìn)行組織觀察，對有無含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物進(jìn)行了評價(jià)。

(組成分析)

通過ICP-MS分析(感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析)對所得到的Cu-Cr-Zr合金原材料及鑄造用模具材料的成分組成進(jìn)行了測定。將測定結(jié)果示于表1。

(T.T.T.測定)

將完全固溶處理后的Cu-Cr-Zr合金原材料的試驗(yàn)片在800℃下保持，在經(jīng)過一定時(shí)間后對導(dǎo)電率進(jìn)行測定，對導(dǎo)電率達(dá)到55％IACS的時(shí)間進(jìn)行了評價(jià)。將評價(jià)結(jié)果示于表2。

另外，關(guān)于本發(fā)明例2和比較例4，在800℃以外的溫度下也進(jìn)行相同的評價(jià)，在各溫度下對導(dǎo)電率達(dá)到55％IACS及60％IACS的時(shí)間進(jìn)行了評價(jià)，并制作了圖2所示的T.T.T.曲線。

(組織觀察)

從所得到的噴鍍處理后的鑄造用模具材料采取觀察用樣品，研磨處理后在掃描型電子顯微鏡下進(jìn)行組織觀察，確認(rèn)了有無含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。將觀察結(jié)果示于表3。另外，在50μm×60μm的觀察視野下，觀察到五個(gè)以上長寬比(長邊/短邊)為3以上的析出物時(shí)，判斷為存在針狀析出物或者板狀析出物。并且，通過元素映射來判斷觀察到的針狀析出物或者板狀析出物是否含有Cr。

并且，關(guān)于本發(fā)明例2及比較例4的試樣，在圖3的(a)中示出第一時(shí)效處理后進(jìn)行組織觀察的結(jié)果(組織觀察照片)，在圖3的(b)中示出噴鍍處理及緩慢冷卻后進(jìn)行組織觀察的結(jié)果(組織觀察照片)，在圖3的(c)中示出第二時(shí)效處理后進(jìn)行組織觀察的結(jié)果(組織觀察照片)。另外，將在第二時(shí)效處理后的本發(fā)明例2中觀察到的含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物的觀察結(jié)果(圖4的(a)是組織觀察照片、圖4的(b)是圖4(a)中的被白線包圍的部分的放大圖、圖4的(c)是圖4的(b)中的Zr元素映射結(jié)果、圖4的(d)是圖4的(b)中的Cr元素映射結(jié)果)示于圖4。

(維氏硬度測定)

根據(jù)JIS Z 2244，利用Akashi Co.,Ltd制維氏硬度試驗(yàn)機(jī)，如圖5所示在試驗(yàn)片的九處測定維氏硬度，求出其最大值及最小值以外的七個(gè)測定值的平均值。將Cu-Cr-Zr合金原材料的測定結(jié)果示于表2，將噴鍍處理后及第二時(shí)效處理后的鑄造用模具材料的測定結(jié)果示于表3。

(導(dǎo)電率測定)

利用FOERSTER JAPAN LIMITED.制SIGMA TEST D2.068(探頭直徑φ6mm)對10×15mm樣品的剖面中心部的導(dǎo)電率測定了三次，并求出了其平均值。將Cu-Cr-Zr合金原材料的測定結(jié)果示于表2，將噴鍍處理后及第二時(shí)效處理后的鑄造用模具材料的測定結(jié)果示于表3。

[表1]

[表2]

[表3]

如表1、表2所示，確認(rèn)到本發(fā)明例的Cu-Cr-Zr合金原材料在實(shí)施完全固溶處理之后在800℃下保持時(shí)導(dǎo)電率成為55％IACS為止的保持時(shí)間為25秒以上。在此，若確認(rèn)圖2所示的T.T.T.曲線，則可確認(rèn)到本發(fā)明例2與比較例4相比達(dá)到55％IACS及60％IACS為止的時(shí)間向長時(shí)間側(cè)移動，并抑制Cr系及Zr系的析出物的析出。

并且，如表3所示，確認(rèn)到本發(fā)明例的鑄造用模具材料具有含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。并且，在本發(fā)明例的鑄造用模具材料中，與比較例相比，確認(rèn)到通過第二時(shí)效熱處理，維氏硬度及導(dǎo)電率較大地上升。

并且，組織觀察的結(jié)果，比較例4中，如圖3所示，在噴鍍處理后緩慢冷卻的試驗(yàn)片中看不到含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物，而觀察到粒狀的析出物。

相對于此，本發(fā)明例2中，如圖3所示，在噴鍍處理后緩慢冷卻的試驗(yàn)片中觀察到含有Cr的針狀析出物或者板狀析出物。

另外，放大觀察本發(fā)明例2的第二時(shí)效熱處理后的試驗(yàn)片的析出物的結(jié)果，如圖4所示，從針狀析出物或者板狀析出物檢測出Cr，從粒狀的析出物檢測出Cr及Zr。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明的鑄造用模具材料，即使在噴鍍處理后緩慢冷卻的情況下，也能夠通過之后的時(shí)效處理來充分提高強(qiáng)度(硬度)及導(dǎo)電率。因此，本發(fā)明的鑄造用模具材料適合于鑄造鋼鐵材料等。