[发明专利]复合低碳易切削钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材，具体地说涉及低碳钢中的易切削钢。

背景技术

随着我国工业，尤其是家电行业、通信/讯行业、汽车行业、办公用器材等现代化行业的快速发展和迅猛增长，以及全球经济一体化的趋势越来越突出，各种精密零部件的国内国际需求越来越旺盛，其中大部分小规格零部件，如：轴类、螺丝类、螺帽类、制钉类等标准元器件，现大多由低碳易切削钢母料加工完成。

目前市场上使用的低碳易切削钢多是SAE12L14含铅易切削钢，含铅易切削钢的切削性能良好，但由于铅的毒性较大，在炼钢过程加入时铅易挥发，从而污染环境、损害人体健康。随着世界范围内环保要求呼声的提高，开发新型的环保低碳易切削钢势在必行。在美标SAE1215的基础上提高钢中硫含量是开发环保低碳易切削钢最常用的方法，也有在SAE1215成分的基础上添加锡或铋的做法。单一易切削元素的添加虽然可以改善钢材的切削性能，但由于易切削元素的添加量较大，使得钢材在连铸、轧制等过程中容易出现裂纹、开裂等现象。而添加多种易切削元素不但可以大大提升钢的切削性能，而且可以降低每种易切削元素的加入量，从而改善钢材的加工性能。

在美标SAE1215的基础上提高钢中硫、锰含量，可以提高钢材的切削性能，但如果S含量过高或锰硫比不合适，在钢材后续的加工过程中难于控制，易产生劈头、开裂等影响生产连续进行的问题；若硫含量较低则对钢材切削性能的改善不明显。

单一易切削元素的添加虽然可以改善钢材的切削性能，但由于易切削元素的添加量较大，使得钢材在连铸、轧制等过程中容易出现裂纹、开裂等现象。

发明内容

本发明提供了一种复合低碳易切削钢及制备方法，它可以解决生产含铅易切削钢带来的环保问题和现有技术存在的单一易切削元素的大量添加使切削钢易出现裂纹、开裂等问题。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种复合低碳易切削钢，其特征在于主要成分为：C 0.01-0.09％，Si 0.001-0.05％，Mn 0.80-1.60％，P 0.04-0.10％，S 0.25-0.40％，Sn 0.03-0.2％；Sb 0.01-0.1％，余量为Fe及其它不可避免的微量元素。

所述方法按下述步骤进行：

①.转炉或电炉或感应炉冶炼终点的碳含量应控制在0.01～0.09％；出钢后先进行脱氧，然后向钢包内配入除锡和锑之外的合金，最后使用硫铁矿配硫，并加入金属锡配锡，控制氧含量在100～250ppm之间；

②.精炼过程采用定氧仪定氧，控制氧含量在50-250ppm之间，精炼结束后将金属锑加入钢包，同时吹氩搅拌；

③.使用连铸浇铸时使用低碳易切削钢专用保护渣，保证铸坯矫直温度在950℃-1050℃；

④.通过控轧控冷工艺进行轧制，热轧的加热和开轧温度为1050-1200℃，终轧温度应在900-1000℃。

本发明使用锡和锑并联合较高硫、磷制成可替代含铅低碳易切削钢的复合低碳易切削钢。从而避免含铅易切削钢在冶炼、加工及钢材回收利用时铅对环境和人体健康造成危害的问题。与此同时，新型环保复合低碳易切削钢还具有以下特点：

a、满足正常的热加工和冷加工要求，加工过程不产生开裂、起皮等缺陷。

b、钢材的各项性能指标满足或优于国标GB8731-88《易切削结构钢技术条件》中规定的相应的性能要求。

c、切削性能优异，接近或达到含铅低碳易切削钢的水平。

锡在出钢时在钢包中加入；锑在精炼结束时加入钢包，同时吹氩搅拌。精炼过程采用定氧仪定氧，控制氧含量在50-250ppm；连铸时使用低碳易切削钢专用保护渣，矫直温度在950℃-1050℃，不会出现裂纹。热轧的加热和开轧温度为1050-1200℃，终轧温度应在900-1000℃。

扫描电镜的检验结果表明：锡、锑均在晶界上偏聚，造成晶界脆化，易于切削加工，断屑容易。

试验结果表明，本发明的环保型复合低碳易切削钢，其热加工过程顺利，并具有良好的力学性能指标；切削性能的检验结果表明：其切削加工性能接近或优于低碳含铅易切削钢，刀具磨损量极低，切削加工后工件表面光洁度好，切屑和钻屑形状完全满足高速精密加工的要求。用户使用后反映良好。