[發明專利]一種銅鈮復合易切削鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201310677615.3
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103695781A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 夏艷花;蔣躍東;帥習元;覃之光;桂江兵;吳超;魯修宇;周勇;仇東麗
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C33/04;C21D8/00
• 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

技術領域

本發明涉及一種易切削鋼及其生產方法，具體地屬于一種銅鈮復合易切削鋼及其生產方法。

背景技術

易切削鋼是主要供自動機床進行高速切削制作機械零部件用的鋼。根據加入的易切削元素可分為硫系、鉛系、鈣系等類型，其中硫系易切削鋼是其中產量最大的一種，其特點是硫、磷的含量較一般碳素鋼高出數倍。硫化物在鋼中主要以硫化錳(MnS)的形式存在，硫化錳作為有利夾雜物能割斷基體的連續性而使車削易斷屑，并在刀具與加工件之間形成潤滑劑，降低了刀具的磨損，從而大大提高機床的切削速度。因此易切削鋼主要用于制作切削加工品，如復印機、打印機的軸心、冷間壓造加工品及電子業、精密零件、航空業異形產品等。但是由于硫系易切削鋼含硫量高，其連鑄及軋制過程難度很大。另外，高的硫含量導致鋼的力學性能(特別是橫向沖擊韌性)顯著降低，表面廢品率和熱脆性增高。

另外，易切削鋼中添加了S等易切削元素，鋼的切削性能得到了很大的改善，但是同時，因為鋼中增加了不純物，鋼的基本性能低于基體鋼，易切削鋼零件的壽命也因此降低。

研究表明，當鋼中硫化錳夾雜物呈紡錘狀時，其切削性能最佳；其長寬比越小，越容易斷屑。

經檢索，日本專利申請號為JP20040316005的專利文獻，公開了一種易切削鋼，其按重量百分比計的以下組分：C<0.05%，Si<=0.05%，Mn?0.1-4.0%，S?0.15-0.5%，Nb?0.010-0.060%，O?0.0090-0.0300%，表面硬度為120-140HV。由于該鋼C含量較低，只適用于中、低速切削，當切削速度達到800轉/分鐘以上時，會出現粘刀，斷屑率低等問題，切削性能顯著下降。

還有日本專利申請號為JP20020189123的文獻，其公開了一種易切削鋼，其具有按重量百分比計的以下組分：C<0.15%，Si<0.1%，Mn?0.1-4.0%，S?0.05-0.5%，P<=0.2%，Nb<=0.1%，O?0.0015-0.050%。）。但是該鋼所添加的S等易切削元素在提高該鋼切削性能的同時降低了鋼的純凈度，因此零件壽命較短。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種硫化錳夾雜分布更彌散，長寬比更小，且呈易于切削的紡錘狀，連鑄水口不易堵塞、軋制不會打滑，切削性能得到進一步提高，并且能延長易切削鋼零件的使用壽命的銅鈮復合易切削鋼及其生產方法。

實現上述目的的措施：

一種銅鈮復合易切削鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0～0.10%；Si：0～0.05%；Mn：0.65~1.35%；P：0.04~0.09%；S：0.20~0.40%；Cu：0.10~0.50%；Nb：0.05～0.20%；其余為Fe及其它不可避免的雜質元素。

生產一種銅鈮復合易切削鋼，其步驟：

1）轉爐煉鋼，控制終點鋼水中的氧含量在60~200ppm，出鋼溫度在1650~1700℃；

2）將連鑄后的鑄坯加熱，控制加熱溫度在1220~1300℃；

3）對鑄坯進行保溫，控制保溫時間在120~300min；

4）進行熱軋：控制粗軋開軋溫度在1000~1150℃；控制精軋終軋溫度在800~950℃；

5）進行緩冷，冷卻溫度控制在不超過500℃；

6）緩冷后空冷至室溫。

本發明中各元素的作用

C：對于易切削鋼，要求有適中的強度和硬度，過高的碳含量使鋼中珠光體增多，強度和硬度偏高，不利于切削加工，因此，本發明中碳含量范圍選為0～0.10%。

Si：Si具有脫氧作用，但該鋼不需要完全脫氧，另外，過高的Si易使鋼的硬度增加，對刀具有磨損作用，使刀具壽命降低。因此，其含量范圍選為0～0.05%。

Mn：在含S易切削鋼中，Mn可與S結合，形成MnS夾雜，彌散分布在鋼中的MnS夾雜割斷了基體的連續性。

P：P能固溶于鐵素體，當質量分數合適時，能使積屑瘤小型化，刀尖輪廓均勻，改進零件的表面光潔度，P對磨料磨損沒有什么影響，但P太高會增加鋼的冷脆性，因此，其含量范圍選為0.04~0.09%。

S：在易切削鋼中，較高的硫元素可與鋼中的錳元素結合形成硫化錳(MnS)夾雜，硫化錳作為有利夾雜物能割斷基體的連續性而使車削易斷屑，并且硫化錳具有潤滑作用，可以使加工更順行，同時降低了刀具的磨損，提高刀具的使用壽命。因此，其含量范圍選為0.20~0.40%。