[发明专利]用于石墨化热处理的钢材及切削性优异的石墨钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石墨化热处理的钢材及切削性优异的石墨钢。

背景技术

作为要求具备优异的切削性的工业机械或汽车等的机器配件中使用的钢材，一般使用添加了Pb、Bi、S等切削性赋予元素的易切削钢。

但是，像作为典型的易切削钢的Pb易切削钢的情况，由于进行切削作业时排放有毒烟雾，因此对人体有害且非常不利于钢材的再利用。因而，为了替代Pb易切削钢，提出了添加S、Bi、Te、Sn等元素的钢材，然而添加Bi的钢材在制造过程中容易产生龟裂，因此生产非常困难，而且S、Te以及Sn等元素在热轧过程中会产生龟裂。

为了解决上述的问题而提出的钢就是石墨钢。石墨钢是在铁素体基体或铁素体以及珠光体基体的内部包含微细的石墨粒的钢，由于石墨具有润滑性优异并且原子层间结合力弱的结构，因此进行切削时作用为断裂源(source)并起到断屑槽(chip breaker)的作用，由此提高切削性。

但是，尽管石墨钢具有这些优点，但是目前石墨钢还没有被商用化。这是由于如果在钢中添加碳，尽管石墨是稳定状态，但还是以不稳定状态的碳化铁的形式析出，从而不经过另外的长时间的热热处理过程，则难以析出石墨，而且在长时间的热热处理过程中会产生脱碳，从而产生对产品的最终性能起到不利影响的弊端。不仅如此，虽然通过石墨的析出来提高了钢的切削性，但是至今还没有确保能够超越现有的Pb易切削钢的切削性，。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个方面，其目的在于提供一种用于石墨化热处理的钢材，其可以大幅缩短石墨化热处理时间，且进行所述热热处理时，使微细的石墨粒可以在基体内以规则的形状均匀分布。

本发明的另外一个方面，其目的在于提供一种切削性优异的石墨钢。

(二)技术方案

本发明的一个方面提供一种用于石墨化热处理的钢材，以重量％计，包含：碳(C)：0.80～1.20％、硅(Si)：2.0～3.0％、锰(Mn)：0.01～1.00％、铝(Al)：0.01～0.03％、镁(Mg)：0.01～0.02％、铜(Cu)：0.01～0.50％、磷(P)：0.030％以下、硫(S)：0.01％～0.35％、硼(B)：0.002～0.006％、氮(N)：0.006～0.012％、氧(O)：0.010％以下、余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。

并且，本发明的另外一个方面提供一种石墨钢，以重量％计，包含：碳(C)：0.80～1.20％、硅(Si)：2.0～3.0％、锰(Mn)：0.01～1.00％、铝(Al)：0.01～0.03％、镁(Mg)：0.01～0.02％、铜(Cu)：0.01～0.50％、磷(P)：0.030％以下、硫(S)：0.01％～0.35％、硼(B)：0.002～0.006％、氮(N)：0.006～0.012％、氧(O)：0.010％以下、余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质，在铁素体基体上以面积分数计，包含3％以上的石墨粒和1.0％以上的MnS夹杂物，且所述石墨粒的平均纵横比(长轴/短轴)为1.5以下。

(三)有益效果

本发明的石墨钢的切削性非常优异，从而可以优选地应用为工业机械或汽车等的机器配件的材料。

具体实施方式

以下，对本发明的一个方面的用于石墨化热处理的钢材进行详细说明。首先，对钢材的合金成分以及成分范围进行详细说明。

碳(C)：0.80～1.20重量％

碳是通过石墨粒的形成来提高切削性的元素。在本发明中为了体现这样的效果，优选包含0.80重量％以上的碳。但是，在碳的含量过多的情况下，存在热轧性能显著降低等制造上的困难。因而，所述碳含量的上限优选为1.20重量％，更优选为1.10重量％。

硅(Si)：2.0～3.0重量％

硅是制造钢液时作为脱氧剂所需的成分，而且是使钢中的碳化铁变得不稳定而使碳以石墨的形式析出的石墨化促进元素，因此需要积极添加。在本发明中为了体现这样的效果，所述硅的含量优选为2.0重量％以上，更优选为2.2重量％以上。相反，在硅的含量过多的情况下，则不尽其效果被饱和，而且因固溶强化效应而降低切削性，且引起根据非金属夹杂物的增加的脆化，进行热轧时产生脱碳。因而，所述硅含量上限优选为3.0重量％。

锰(Mn)：0.01～1.00重量％