[發(fā)明專利]一種環(huán)保型高性能石墨化易切削鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010253368.0
• 申請日: 2010-08-14
• 公開（公告）號: CN101906597A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹云洋;范植金;劉吉斌;羅國華;方芳;朱玉秀;陳瑋;朱叢茂
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/14;C22C38/06
• 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，具體屬于加工構(gòu)件的高性能石墨化易切削鋼。

背景技術(shù)

隨著近年來我國汽車工業(yè)和機械制造業(yè)的快速發(fā)展，對易切削鋼的需求日益增加。然而我國目前易切削鋼生產(chǎn)水平還不高，在產(chǎn)量、質(zhì)量和品種諸方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高速發(fā)展的國民經(jīng)濟的要求，高品質(zhì)的易切削鋼則依賴進口。現(xiàn)有易切削鋼主要是通過在鋼中單獨或復(fù)合添加如S、P、Pb、Se、Te、Bi等易切削元素來提高材料的切削性能。易切削元素的加入，增加了鋼的不純凈度，使材料的基本性能低于基體鋼，難以滿足對強度、韌性有嚴(yán)格要求的機械結(jié)構(gòu)用鋼領(lǐng)域。如常用的硫系切削鋼，冶煉時空氣污染嚴(yán)重，高的硫含量可導(dǎo)致鋼的力學(xué)性能(特別是橫向沖擊韌性)顯著降低，表面廢品率和熱脆性增高，熱加工性能差。而鉛系易切削鋼雖然其切削性能優(yōu)良，但由于鉛污染環(huán)境以及鉛在廢鋼回收熔煉過程中的有害作用，其應(yīng)用受到了限制，如歐洲共同體有關(guān)條例(The?EU-Directive?on?End?ofLife?Vehicles)已停止回收再利用含鉛的汽車零件。鈣易削鋼晶粒粗大，鈣在鋼中的溶解度很低，不容易加入鋼中，因此產(chǎn)品合格率低，成本高。只有在使用硬質(zhì)合刀具高速切削時才能顯著延長刀具壽命，但使用高速鋼刀具時效果不顯著。硒或蹄系易切削鋼煉鋼時回收率低且不穩(wěn)定，并對人體有害，而且價格較高多與硫、鉛等復(fù)合加入。由此可見，現(xiàn)有的易切削鋼種，都存在著或多或少的問題，因此，有必要開發(fā)出一種具有切削性能優(yōu)良，機械性能良好和環(huán)境友好等特點的新型易切削鋼。

石墨化易切削鋼由于具有良好切削性能、冷成型性，高的疲勞強度以及環(huán)境友好等特點，近年來受到世界各國冶金研究者和制造商的關(guān)注和研究。例如，美國專利文獻(xiàn)6174384B1(2001)公開了在C為1％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同)左右的鋼中添加0.1-1.5％的Si，0.01-0.5％的Zr，利用Si可抑制滲碳體的形核和形成ZrC作為石墨的形核核心來生產(chǎn)石墨化易切削鋼。美國專利文獻(xiàn)5830285(1998)公開了在C在0.4-1.0％的鋼中，添加0.4-1.3％Si，0.3-1.0％Mn，0.0003-0.006％B，0.002-0.010％N，0.05-0.20％Mo，利用BN作為石墨的形核核心和Mo對石墨分布的影響來生產(chǎn)石墨化易切削鋼。日本公開專利49-67817則在C含量為0.45-1.5％的鋼中，添加0.5-2.5％Si，0.1-2.0％Mn，0.02-0.15％P，0.001-0.015％S，0.008-0.020％N，0.1-2.0％Ni，0.015-0.5％Al以及0.015-0.030％Ca來生產(chǎn)石墨化易切削鋼。文獻(xiàn)“Machinability?ofmedium?carbon?graphitic?steel，Journal?of?materials?processing?technology，1996，62，358-362”中，其成分為0.55％C，1.2％Si，0.50％Mn，0.012％P，0.011％S，0.025％Al，0.0025％B。文獻(xiàn)“石墨化處理后中碳鋼的顯微組織與性能，機械工程材料，2008，32(10)，48”，其石墨化易切削鋼的成分為0.43％C，1.5％Si，0.45％Mn，0.010％S，0.009％P，0.005％B。但是，在這些公開的專利和文獻(xiàn)中，將鋼中的C轉(zhuǎn)變?yōu)槭璧氖瘯r間較長，一般都在10小時以上，而且部分元素，如Ti，Zr等在煉鋼時很難控制其含量或較難加入。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種在保證石墨鋼具有良好切削性能、冷成型性，高的疲勞強度的前提下，石墨化時間≤5小時的，不含污染環(huán)境即對人有害的Pb、Se、Te元素，硫含量低的環(huán)保型高性能石墨化易切削鋼。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施：

一種環(huán)保型高性能石墨化易切削鋼，其組分及重量百分比為：C：0.1～1.5％，Si：0.5～2.5％，Al：0.05～2.0％，Mn≤1.0％，P≤0.020％，S≤0.02％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，同時Si+Al之和在1.0～4.0％。

其在于：Al重量百分比的優(yōu)選范圍在：0.05～2.0％。

其在于：還添加有重量百分比為：Zr：0.15～0.48％或B：0.016～0.025％或RE：≤0.5％或Nb+V+Ti≤0.5％。

其在于：Nb、V、Ti單獨加入或幾種同時復(fù)合加入，其量≤0.5％。

本發(fā)明中主要元素在鋼中的作用及機理：