[發明專利]一種高性能經濟復合易切削鋼

有效

• 申請號: 201510242759.5
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104862584B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 張帆;羅國華;吳杰;王媛;王婳;周新龍
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/32;C22C38/54
• 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，具體地屬于一種含硼低鉛復合易切削鋼。

背景技術

易切削鋼能有效降低切削抗力、減緩刀具磨損、提高作業效率，很好地適應現代數控機床高效、智能化生產的需求，屬于節能材料，廣泛用于家電、五金、汽車以及辦公設備等領域。

易切削鋼主要有硫系和鉛系兩大類。

鉛系易切削鋼具備最優的切削性能且兼具優良的力學性能、熱處理性能、冷熱加工性能和焊接性能等。但其面臨自身無法克服的問題：鉛有毒且化學性質活潑，使得含鉛易切削鋼生產、使用以及回收過程均面臨環保壓力，為滿足日趨嚴苛的環保要求，含鉛易切削鋼冶煉生產以及廢料處理等均需采用特殊工藝和裝備進行，導致成本快速增加，因此國內主要由特鋼企業生產，這也造成在我國鋼鐵產量嚴重過剩的大背景下易切削鋼仍需大量進口的事實。目前，歐美等發達國家正逐步立法限制含鉛易切削鋼的生產、使用和回收。

硫系易切削鋼是常見的無鉛易切削鋼，MnS在鋼中形成裂紋源，并在機械加工過程不斷擴展，達到斷屑的目的。硫系易切削鋼切削性能取決于MnS夾雜數量、分布以及形態，而較高的硫含量有助于提高鋼中MnS夾雜數量和分布；較高的氧含量則有助于形成有利于切削性能提高的Ⅰ型MnS夾雜，因此硫系易切削鋼硫、氧含量較高。

但較高的硫、氧含量會使鋼材面臨如下問題：

（1）機械性能、熱加工性能以及焊接性能顯著降低。較高的氧含量，惡化鋼質，導致鋼中氧化物夾雜增多，同時MnS夾雜會沿軋制方向延伸，導致鋼材力學性能各向異性增大，嚴重限制硫系易切削鋼的使用范圍。

（2）生產困難。高硫、高氧易切削鋼是世界三大難連鑄的鋼種之一，連鑄工藝難點在于：高氧含量、高硫含量大大降低鋼水表面張力，使鋼渣分離困難，從而造成鋼渣混卷，形成大量表面及皮下缺陷，甚至造成漏鋼；高錳含量、高氧含量高溫下會與耐火材料發生反應，加速耐火材料浸蝕，導致溢鋼或中間包漏鋼；鋼液粘度大，流動性差，為保證其可澆性必須提高澆注溫度，但同時易切削鋼又是裂紋敏感鋼種，又必須采用弱冷制度。這些相互矛盾的要求，使得硫系易切削鋼連鑄工藝面臨極大的挑戰。因此，國內硫系易切削鋼主要由特鋼企業生產，普通企業缺乏相關工藝技術條件，限制了硫系易切削鋼的生產、推廣與應用。

經檢索：中國專利申請號為CN200380103425.5的專利文獻，公開了一種切削性優良的鋼，其特征在于，它是按質量％由C：0.005～0.2％、Si：0.001～0.5％、Mn：0.2～3.0％、P：0.001～0.2％、S：0.03～1.0％、B：0.005～0.05％、總N：0.002～0.02％、總O：0.005～0.035％、余量為Fe和不可避免的雜質構成。其存在的不足：該文獻鋼種為高硫、高氧的硫系易切削鋼，冶煉生產困難、成本高，鋼質純凈度差，主要依賴MnS改善鋼材切削性能，因而不可避免的導致機械性能、熱加工性能等偏低；同時，該文獻鋼種化學成分復雜，含有大量貴金屬合金，因而工藝復雜、生產成本較高。而本發明：硫含量（＜0.2%）和氧含量（＜0.02%）較低，成分簡單易控，切削性能優良（利用MnS和BN共同提高鋼材切削性能）且力學性能良好，生產工藝控制簡單，適合非特鋼企業生產，具有良好的可推廣性和適用性。

中國專利申請號為CN200980138439.8的專利文獻，公開了一種不含鉛的快速切削鋼，其包括(以重量％計)0.03-0.13重量％的碳(C)、0.1重量％以下的硅(Si)、0.7-2.0重量％的錳(Mn)、0.05-0.15重量％的磷(P)、0.2-0.5重量％的硫(S)、0.001-0.01重量％的硼(B)、0.1-0.5重量％的鉻(Cr)、0.05-0.4重量％的鈦(Ti)、0.005-0.015重量％的氮(N)、0.03重量％以下的氧(O)、余量的鐵(Fe)和其他不可避免的雜質。其存在的不足：該文獻鋼種屬于高硫易切削鋼，B的加入目的為提高鋼的淬透性（固溶入鋼中）而不是提高切削性能（生產BN夾雜），且鋼中Ti、N、O含量較高，容易生產大量鈦的碳氮化物和氧化，導致冶煉、連鑄困難，并造成鋼中硬質夾雜物增多惡化切削性能。