專(zhuān)利名稱(chēng)：一種錫鈣鈦系易切削鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種含錫鈣鈦元素的易切削鋼，可用于制造高強(qiáng)度螺栓、曲軸、連接桿等汽車(chē)和機(jī)械的重要零件。
背景技術(shù)：
多數(shù)硫系易切削鋼降低了材料的塑性和韌性，尤其是橫向力學(xué)性能較差。鉛系易切削鋼既提高了易切削性能又保持了較好的力學(xué)性能，然而由于在冶煉鉛易切削鋼時(shí)鉛的揮發(fā)污染環(huán)境，危害人的健康，其應(yīng)用有下降的趨勢(shì)。
錫與鉛在化學(xué)元素周期表中同屬一族，物理和化學(xué)性質(zhì)很相近，作為易切削元素錫是鉛的很好的替代者。
鈣易切削鋼受到了普遍的重視。冶煉鈣易切削鋼時(shí)用鈣合金控制脫氧，使鋼中形成CaO-SiO2-Al2O3三元夾雜物，大大地改進(jìn)了鋼材在高速切削時(shí)的易切削性能，而且它的力學(xué)性能與基礎(chǔ)鋼相同。然而單純用鈣處理的鋼種只有在使用硬質(zhì)合金刀具高速切削時(shí)才具有易切削性能，而且鈣易切削鋼的奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在保持含硫及鉛易切削性能的前提下減輕硫?qū)︿摬牧W(xué)性能的影響及鉛對(duì)環(huán)保的影響。
采用鈣合金與鈦合金對(duì)鋼水聯(lián)合控制脫氧，并加入適量的錫和硫，可使鋼材無(wú)論在高切削速度還是中等切削速度均顯示良好的易切削性能。硫化物與硅酸鹽共存，可有效地減輕硅酸鹽對(duì)鋼材疲勞壽命的有害作用。而鈦形成的硫化物或氧化物有利于進(jìn)一步消除易切削鋼軋制時(shí)的熱脆現(xiàn)象。
一種錫鈣鈦系易切削鋼，稱(chēng)為Y(15-45)SnCaTi易切削鋼，其特征在于主要成份(Wt％)為C0.12～0.50、Si0.20～0.50、S0.01～0.17、Mn0.40～1.20、Sn0.10-0.4，Ca0.002～0.016、Ti0.05～0.30，P≤0.04，余量為Fe。
冶煉中使用中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％。
該鋼種的脫氧方法和步驟首先用錳鐵、硅鐵或含鋁20-40％的鋁灰進(jìn)行脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線(xiàn)和鈦鐵進(jìn)行控制脫氧。采用氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧探頭測(cè)定鋼液中的氧活度。喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在40～200×10-6。
冶煉采用頂吹、或底吹氬工藝及電磁攪拌工藝。
冶煉爐型電弧爐、感應(yīng)爐及轉(zhuǎn)爐碳含量為0.12-0.18％的Y15SnCaTi易切削鋼的力學(xué)性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)到400MPa，延伸率為22.0％，斷面收縮37％，硬度HB/≤170達(dá)到了國(guó)標(biāo)GB8731-88中相應(yīng)鋼種(Y15Pb)的標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)附表1)。此鋼種可用于制造高強(qiáng)度螺栓等汽車(chē)和機(jī)械的重要標(biāo)準(zhǔn)零件。
碳含量為0.42-0.48％的Y45SnCaTi易切削鋼的力學(xué)性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)到700MPa，延伸率為12.0％，斷面收縮26％，硬度HB/≤240達(dá)到了國(guó)標(biāo)GB8731-88中相應(yīng)鋼種(Y15Pb)的標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)附表1)。
具體實(shí)施例方式
1、冶煉爐型電弧爐冶煉工藝首先用鋁20-40％的鋁灰進(jìn)行脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線(xiàn)和鈦鐵進(jìn)行控制脫氧。
采用氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧探頭測(cè)定鋼液中的氧活度。喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在100×10-6。
冶煉中使用中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO30％、SiO230％、Al2O340％。
冶煉出錫鈣鈦系易切削鋼，稱(chēng)為Y15SnCaTi易切削鋼，主要成份(Wt％)為C0.15、Si0.25、S0.060、Mn0.60、Sn0.20，Ca0.0017、Ti0.10，P≤0.04，余量為Fe。
2、冶煉爐型感應(yīng)爐冶煉工藝首先用錳鐵進(jìn)行脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線(xiàn)和鈦鐵進(jìn)行控制脫氧。
采用氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧探頭測(cè)定鋼液中的氧活度。喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在80×10-6。
冶煉出錫鈣鈦系易切削鋼，稱(chēng)為Y45SnCaTi易切削鋼，主要成份(Wt％)為C0.45、Si0.30、S0.090、Mn1.0、Sn0.30，Ca0.0015、Ti.0.20，P≤0.04，余量為Fe。
在BJ-1630GD車(chē)床上使用41605H型YT15硬質(zhì)合金機(jī)卡刀具對(duì)試樣進(jìn)行車(chē)削實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)定車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速為950轉(zhuǎn)/min、平均切削速度為85m/min、走刀速度0.096mm/轉(zhuǎn)、吃刀深度為1.0mm.。經(jīng)過(guò)30分鐘的切削試驗(yàn)，刀具后刀面磨損寬度Vb遠(yuǎn)小于0.3mm，說(shuō)明刀具壽命很長(zhǎng)。車(chē)屑為斷屑即處理性良好。試樣的表面粗糙達(dá)到了3.2級(jí)。
附表1.易切削鋼機(jī)械性能的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(熱軋態(tài)GB8731-88)

權(quán)利要求
1.一種錫鈣鈦系易切削鋼，其特征在于主要成份Wt％為C0.12～0.50、Si0.20～0.50、S0.01～0.17、Mn0.40～1.20、Sn0.10-0.40，Ca0.002～0.016、Ti0.05～0.30，P≤0.04，余量為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的錫鈣鈦系易切削鋼，其特征在于冶煉采用頂吹或底吹氬工藝及電磁攪拌工藝，冶煉爐型電弧爐、感應(yīng)爐及轉(zhuǎn)爐。
3.如權(quán)利要求2所述的錫鈣鈦系易切削鋼，其特征在于冶煉中使用中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％；該鋼種的脫氧方法和步驟首先用錳鐵、硅鐵或含鋁20-40％的鋁灰進(jìn)行脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線(xiàn)和鈦合金包芯線(xiàn)進(jìn)行控制脫氧，喂絲量根據(jù)鋼種及收得率定，喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在40～200×10-6。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的錫鈣鈦系易切削鋼，其特征在于錫的加入采用含錫的尾礦及社會(huì)廢鋼中的含錫廢鋼用于添加錫。
全文摘要
一種錫鈣鈦系易切削鋼，屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種含錫鈣鈦元素的易切削鋼，可用于制造高強(qiáng)度螺栓、曲軸、連接桿等汽車(chē)和機(jī)械的重要零件。易切削鋼種Y(15－45)SnCaTi。碳含量為0.12－0.18％的Y15SnCaTi易切削鋼的力學(xué)性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)到400MPa，延伸率為22.0％，斷面收縮37％，硬度HB/≤170達(dá)到了國(guó)標(biāo)GB8731－88中相應(yīng)鋼種(Y15Pb)的標(biāo)準(zhǔn)，可用于制造高強(qiáng)度螺栓。Y45SnCaTi易切削鋼的力學(xué)性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)到800MPa，延伸率為17.7％，斷面收縮47％，硬度HB/≤240；超過(guò)了國(guó)標(biāo)GB8731－88中相應(yīng)鋼種Y45Ca的標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谥圃烨S、連接桿。
文檔編號(hào)C21C5/00GK1667153SQ20051001155
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者朱榮, 李聯(lián)生 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)