[發(fā)明專利]一種石墨化易切削鋼的生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010242000.4
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101899555A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹云祥;羅國華;范植金;劉吉斌;方芳;朱玉秀;陳瑋;朱叢茂
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨鋼的生產(chǎn)方法，尤其屬于以中碳錳硅鋼或中碳錳硅鋁鋼等來生產(chǎn)石墨化易切削鋼的方法。

背景技術(shù)

石墨易切削鋼是將鋼中的碳變成石墨，利用石墨粒子的潤滑作用及其在材料中的缺口作用(可視為應(yīng)力集中源)來提高材料的切削性能。其切削性優(yōu)于機(jī)械結(jié)構(gòu)用鉛易切削鋼，并具有與鉛、磷、硫易切削鋼同等以上的性能，特別是在高速切削領(lǐng)域具有良好的切削性，同時(shí)還具有與低碳鋼同等的冷鍛性，是一種同時(shí)兼具有較高冷成形和切削性及環(huán)境友好的新鋼材。石墨易切削鋼中的易切削相是石墨，其具有特殊的簡單六方點(diǎn)陣。石墨的基面很容易滑動(dòng)，這是石墨能起潤滑作用的原因。同時(shí)，石墨與基體相比強(qiáng)度很低，因此可以近似地把石墨看成是裂縫或孔洞。石墨破壞了基體的連續(xù)性，由于質(zhì)軟而起著內(nèi)部缺口作用，引起應(yīng)力集中并改變石墨缺口前沿附近基體的應(yīng)力狀態(tài)，從而使切屑易斷。由于石墨化易切削鋼由于具有良好切削性能、冷成型性，高的疲勞強(qiáng)度及環(huán)境友好等特點(diǎn)，一直受到世界各國冶金研究者和制造商的關(guān)注和研究。日本上個(gè)世紀(jì)60年代就開展了此方面的研究，如日本專利49-67817是將一定成分的鋼熱軋后淬火，再在600-750℃進(jìn)行回火，但由于鋼回火前沒有進(jìn)行加工變形，其回火時(shí)間較長，生產(chǎn)成本因此較高。日本專利63-9580則是將鋼冷軋(最少30％)后，然后進(jìn)行回火，然而對線、棒材來說，冷軋最低30％的形變量在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)。美國專利6174384B1則是向鋼種添加一定的鋯作為石墨的形核核心，然后通過不同的方法石墨化，但其熱軋后需進(jìn)行熱處理，石墨化時(shí)間也較長。美國專利5830285則是向鋼中添加少量的B，熱軋后直接淬火再進(jìn)行回火處理，但是其開冷溫度較高，冷卻速率要求較大，而且回火時(shí)間必須在10小時(shí)以上，很難在實(shí)際中生產(chǎn)實(shí)施。國內(nèi)只有首鋼技術(shù)研究和北京科技大學(xué)等開展了此方面的工作，如“亞共析石墨化易切削鋼的開發(fā)，《鋼鐵》2008.43(8).73”，其方法也是將鋼進(jìn)行長時(shí)間(大于10h)的退火，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種工藝簡單、回火時(shí)間較短、生產(chǎn)成本較低的石墨化易切削鋼的生產(chǎn)方法。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施：

一種石墨化易切削鋼的生產(chǎn)方法，其步驟：

1)對鑄坯進(jìn)行加熱：將經(jīng)冶煉并連鑄的鋼坯加熱到1200～1250℃；

2)進(jìn)行保溫：在溫度為1200～1250℃下保溫60～180分鐘；

3)進(jìn)行冷卻：以10～20℃/秒的冷卻速度將鑄坯冷卻到1050～1150℃；

4)進(jìn)行粗軋：在1050～1150℃內(nèi)進(jìn)行3～8次粗軋，控制每道次壓下率在20～40％；

5)進(jìn)行冷卻：粗軋結(jié)束后，以5～20℃/秒的冷卻速度將粗軋板冷卻到850～1000℃；

6)進(jìn)行精軋：按照4～6道次進(jìn)行精軋，控制每道次的間隔時(shí)間＜3秒鐘，每道次變形量在10～50％；

7)進(jìn)行空冷：空冷時(shí)間為30～120秒；

8)進(jìn)行快速水冷：以30～1000℃/秒的冷卻速度冷卻到室溫；

9)對精軋板進(jìn)行加熱，加熱溫度為650～710℃，并在此溫度下保溫2～5小時(shí)；

10)進(jìn)行空冷或爐冷到室溫。

該方法首先在低的終軋溫度下進(jìn)行軋制，然后緩慢冷卻一段時(shí)間生成部分鐵素體后，水冷到室溫。水冷結(jié)束后，再在石墨化溫度進(jìn)行一定時(shí)間的石墨化回火。利用該方法，可在較短的時(shí)間內(nèi)將鋼中的C全部轉(zhuǎn)化為石墨，得到鐵素體+石墨的易切削鋼。

本發(fā)明是根據(jù)低溫軋制-弛豫相變-淬火-石墨化回火的工藝路線，通過控制回火前鋼中C原子的狀態(tài)和奧氏體中的C含量，可以在較短的時(shí)間內(nèi)(5h)將鋼中的C原子全部轉(zhuǎn)化為石墨。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的石墨化易切削鋼，組織中石墨的晶粒尺寸較小，分布也較為均勻，除了在晶界上存在一定量的石墨外，在鐵素體晶內(nèi)還存在著一定石墨粒子。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是利用精軋時(shí)在較低的形變溫度及大形變條件下，使奧氏體晶粒細(xì)化及產(chǎn)生大量的形變?nèi)毕荩瑥亩欣诳绽鋾r(shí)BN等粒子的析出和鐵素體相變的進(jìn)行。而空冷時(shí)鐵素體相變所排出的大量C原子，可進(jìn)一步增加未相變奧氏體中的C含量及降低其M_S點(diǎn)，這樣就能增加未相變奧氏體的淬透性和增大其晶格畸變，從而導(dǎo)致在石墨化回火時(shí)，C原子能迅速形成石墨。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)，可在較短的時(shí)間內(nèi)得到鐵素體+石墨所組成的復(fù)相組織，而且生產(chǎn)工藝簡單，石墨化回火時(shí)間較短、生產(chǎn)成本較低，可在工業(yè)生產(chǎn)中容易實(shí)施。

附圖說明

圖1是根據(jù)石墨化前的組織(2-4％的硝酸酒精侵蝕)

圖2是石墨化2h后得到的易切削鋼組織(無侵蝕)