[发明专利]一种高强度易切削钢

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业易切削钢，特别属于一种屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥650MPa的高强度易切削钢。

背景技术

易切削钢是以优秀切削加工性能为突出特征的钢种，由于该钢种在切削加工过程中具有较低的切削力及切削温度，切屑处理好、表面光洁度好和提高刀具的使用寿命等优点，而被广泛应用于切削加工量大，切削加工自动化程度高的汽车、拖拉机、机床、仪器仪表及IT等行业中。由此带来了切削成本成倍降低，产品质量大幅度提高和生产效率成倍提高。

随着加工自动化程度增大，对材料的可切削加工性能要求提高，切削加工的费用占零件成本的50％左右。因此，降低切削加工费用，使易切削钢能适应自动化生产线，并提高劳动生产率是钢铁材料用户的迫切需要。磷对铁素体基体的脆化作用和硫化物的内部缺口效应是含硫易切削钢可切削性高的根源。直至今日，含硫易切削钢仍然是应用最广泛和数量最大的易切削钢。近年来采用钢包精炼、吹氩处理和连铸方法生产的含硫易切削钢成分稳定，硫化物颗粒分布均匀，减少了化学成分偏析。易切削钢中添加铅在钢中以球状形态存在，因此铅几乎不影响钢的力学性能。然而：在过去的10多年中，尽管钢厂采用了防护装置解决铅中毒问题，但仍难满足人们对环境愈来愈苛刻的要求。

日本是易切削钢的生产和使用大国，近几年易切削钢的年产量均为100万吨左右。日本将易切削钢大致分为两类，一类为注重切削性能的易切削钢，即JIS G4804（硫及硫复合易切削钢钢材）规定的SUM系易切削钢（美国为AISI 11××、12××系列）；另一类为注重力学性能的切削性改善钢（易切削碳钢及合金钢），即JASO M106（汽车结构用钢钢材）规定的SC系碳结钢及SCr系、SCM系合结钢。其中前者约占易切削钢总产量的20%，后者约占80%。

我国从1953年开始生产硫易切削钢，由于易切削钢质量要求高，生产难度大，因而造成了特殊钢厂不愿意生产和普通钢厂无能力生产局面，致使我国易切削钢需大量进口。目前，我国易切削钢牌号较少，且出于环保原因不生产Pb系易切削钢，现有S系、Ca系易切削钢不能适合高速车床的加工要求，每年大量进口Pb系易切削钢。通过对硫化物的分布进行均匀化处理、改善其形貌，可以在同等S含量下，少加或不加Pb，而达到Pb-S钢的加工性能；同样的，也可以达到以比原来少的S含量，满足原有的加工性能的目的，进而改善了机械性能，增加了钢材的适用范围。据现有资料估计，仅江、浙、沪地区每年使用的中高硫易切削钢、Pb系易切削钢就达到10万吨左右，大部分依赖进口。因此，开发优质易切削钢，满足当前广泛的市场需求，是当前急待开展的工作。

随着对钢材的高速切削和产品光洁度要求越来越突出，但同时又存在减重和设备性能增加的要求，这就必须要求易切削钢要同时兼顾切削性能与力学性能这两个矛盾体。而传统的含硫易切削钢，如JIS SUM钢、SAE 11xx钢和SAE 12xx钢，虽然它们具有优异的易切削性能，但作为部分机械结构的部件，其机械性能不能满足机械构件的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的含砷元素存在不环保、力学性能不能满足要求的不足，提供一种通过控制钢中C、P、S含量，使钢不仅具有优良的切削加工性能，而且屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥650MPa，延伸率A≥20％，断面收缩率Z≥55％，MnS质点不低于700个/mm²以上的一种高强度易切削钢。

实现上述目的的技术措施

一种高强度易切削钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.05～0.20％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.040％，S：0.070～0.200％，Al：≤0.010％，Cr：0.20～0.50％，Ti：0.03～0.10%，B：0.0008～0.0035%，其余为铁和不可避免的夹杂。

优选的S：0. 10～0.160％。

优选的Ti：0. 05～0.08％。

优选的B：0.001～0.0025%。

优选的C：0.05～0.15％。

本发明各元素的机理及作用