[發明專利]含硫、碲的中碳易切削非調質鋼及其生產工藝方法

有效

• 申請號: 201710454233.2
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107287504B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 付建勛;成娟;王陽;沈平;楊乾坤;付文笙;張東;李健;胡德林
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/60;C22C38/12;C22C33/04;C21C7/10;C21C7/06;C21C7/00;C21D8/00;C21D1/26
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種含硫、碲的中碳易切削非調質鋼及其生產工藝方法，該非調質鋼主要成分為：C:0.35~0.50%，Si:0.10~0.80%，Mn:0.75~1.60%，P≤0.03%，S:0.02~0.08%，Mo:0~0.08%，Nb:0~0.025%，V:0.02~0.12%，N：0.012~0.016%，Te:0.02~0.08%，Ca:0.001~0.003%，余量為鐵及不可避免的雜質，其中碲/硫配比為0.25~2.5。本發明易切削非調質鋼通過添加碲，對鋼中的夾雜物進行變性處理，使該非調質鋼的切削性能、抗疲勞性能等得到顯著改善，并且不會對環境造成污染。

技術領域

本發明涉及一種非調質鋼及其生產工藝，特別是涉及一種中碳非調質鋼及其生產工藝，應用于鋼鐵冶金技術領域。

背景技術

非調質鋼在上世紀七十年代石油危機的背景下應運而生，它通過微合金化、控軋控冷等手段取消了調質熱處理，達到或接近了調質鋼的力學性能，是一種高效節能鋼。自從德國蒂森公司開發49MnVS3并將其應用于汽車曲軸以來，非調質鋼憑借其免調質、節約設備投資、減少生產工序、降低成本等優點，滿足了當代社會對材料提出的清潔、可循環、高效、節能等要求，得到了迅速的發展。與傳統的調質鋼相比較而言，非調質鋼的強度較好，但其韌性略顯不足且不易切削的缺點限制了它的廣泛應用。

中碳非調質鋼屬于熱加工用非調質機械結構鋼，其微觀組織為珠光體+鐵素體，具有優良的綜合力學性能，是目前國內汽車、機械加工等行業中應用最為廣泛的非調質鋼之一。其中，38MnVS是一種常見的中碳非調質鋼，其冶煉過程常使用鈣處理技術來實現對鋼水中硫化物夾雜和氧化物夾雜的變性處理。通過向鋼液中添加一定量的鈣，將因鋁脫氧而產生的大顆粒高熔點的脆性Al₂O₃夾雜轉變成為鈣含量較高的低熔點鈣鋁酸鹽夾雜(12CaO·7Al₂O₃)等，既可使低熔點的夾雜物在鋼水中上浮去除，也可改善因高熔點氧化物夾雜造成的鋼水澆鑄過程中的水口堵塞問題，同時也減少了高熔點脆性夾雜物對鋼材質量的影響。

提高非調質鋼的韌性與易切削性是非調質鋼發展的關鍵目標?，F有研究發現向鋼液中加入易切削元素使鋼中形成細小彌散的硫化物可以達到提高切削性能的目的。而針對非調質鋼中硫化物形態與分布的控制，目前常采用的措施主要有：

(1)控制鋼中氧含量在20ppm左右，當鋼中氧含量低于10ppm時，易生成II型MnS夾雜物，加工時易變形，延伸后呈線狀，嚴重影響鋼的切削性能；

(2)提高錳含量、增大Mn/S可以增加紡錘狀硫化物的數量；

(3)控制鋼中鈣、鋁含量，保持Ca/S在0.035左右、Al/S在0.34左右，有利于鋼的切削性能的提高。

但是，現有的傳統手段對非調質鋼易切削性能的改善效果有限。

公開號為CN85108359A的中國專利文獻公開了一種含碲、硫的易切削低碳鋼，其特征在于，鋼中的碲/硫配比為0.07～0.13，氧含量(重量百分比)大于0.012％，鋼的成分范圍為：C:0.07～0.025％，Mn:0.8～2.0％，Si:0.01～0.15％，S:0.15～0.4％，P:0.03～0.1％，Te:0.01～0.05％，O:0.012～0.035％，Fe余量。本對比文獻公開的含碲、硫的易切削低碳鋼為碳含量低，使材料的易切削性能改善有限。

公開號為CN104498838A的中國專利文獻公開了一種含碲的高錳鋼及其制備方法，其鋼成分為：C:1.1～1.4wt％，Si:0.3～1.0wt％，Mn:6～12wt％，Cr:2.0～5.0wt％，Te:0.05～3.0wt％，Ni:4.0～6.0wt％，B:0.001～0.1wt％，P≤0.04wt％，S≤0.1wt％，余量為Fe。本對比文獻公開的含碲的高錳鋼采用的添加碲是為了改善碳化物的大小和形態，從而提高鋼的強度和硬度，并不注重于易切削性能的改善。