CN103695781B - 一种铜铌复合易切削钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铜铌复合易切削钢，其组分及wt%为：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%；生产步骤：转炉炼钢；将铸坯加热；对铸坯保温120~300min；热轧；进行缓冷；空冷至室温。本发明硫化锰夹杂分布更弥散，长宽比更小，且呈易于切削的纺锤状；连铸水口不易堵塞、轧制不会打滑，切削性能得到进一步提高，同时，易切削钢零件的寿命可以有效提高。

Description

一种铜铌复合易切削钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种易切削钢及其生产方法，具体地属于一种铜铌复合易切削钢及其生产方法。

背景技术

易切削钢是主要供自动机床进行高速切削制作机械零部件用的钢。根据加入的易切削元素可分为硫系、铅系、钙系等类型，其中硫系易切削钢是其中产量最大的一种，其特点是硫、磷的含量较一般碳素钢高出数倍。硫化物在钢中主要以硫化锰(MnS)的形式存在，硫化锰作为有利夹杂物能割断基体的连续性而使车削易断屑，并在刀具与加工件之间形成润滑剂，降低了刀具的磨损，从而大大提高机床的切削速度。因此易切削钢主要用于制作切削加工品，如复印机、打印机的轴心、冷间压造加工品及电子业、精密零件、航空业异形产品等。但是由于硫系易切削钢含硫量高，其连铸及轧制过程难度很大。另外，高的硫含量导致钢的力学性能(特别是横向冲击韧性)显著降低，表面废品率和热脆性增高。

另外，易切削钢中添加了S等易切削元素，钢的切削性能得到了很大的改善，但是同时，因为钢中增加了不纯物，钢的基本性能低于基体钢，易切削钢零件的寿命也因此降低。

研究表明，当钢中硫化锰夹杂物呈纺锤状时，其切削性能最佳；其长宽比越小，越容易断屑。

经检索，日本专利申请号为JP20040316005的专利文献，公开了一种易切削钢，其按重量百分比计的以下组分：C<0.05%，Si<=0.05%，Mn0.1-4.0%，S0.15-0.5%，Nb0.010-0.060%，O0.0090-0.0300%，表面硬度为120-140HV。由于该钢C含量较低，只适用于中、低速切削，当切削速度达到800转/分钟以上时，会出现粘刀，断屑率低等问题，切削性能显著下降。

还有日本专利申请号为JP20020189123的文献，其公开了一种易切削钢，其具有按重量百分比计的以下组分：C<0.15%，Si<0.1%，Mn0.1-4.0%，S0.05-0.5%，P<=0.2%，Nb<=0.1%，O0.0015-0.050%。）。但是该钢所添加的S等易切削元素在提高该钢切削性能的同时降低了钢的纯净度，因此零件寿命较短。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种硫化锰夹杂分布更弥散，长宽比更小，且呈易于切削的纺锤状，连铸水口不易堵塞、轧制不会打滑，切削性能得到进一步提高，并且能延长易切削钢零件的使用寿命的铜铌复合易切削钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种铜铌复合易切削钢，其组分及重量百分比含量为：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%；其余为Fe及其它不可避免的杂质元素。

生产一种铜铌复合易切削钢，其步骤：

1）转炉炼钢，控制终点钢水中的氧含量在60~200ppm，出钢温度在1650~1700℃；

2）将连铸后的铸坯加热，控制加热温度在1220~1300℃；

3）对铸坯进行保温，控制保温时间在120~300min；

4）进行热轧：控制粗轧开轧温度在1000~1150℃；控制精轧终轧温度在800~950℃；

5）进行缓冷，冷却温度控制在不超过500℃；

6）缓冷后空冷至室温。

本发明中各元素的作用

C：对于易切削钢，要求有适中的强度和硬度，过高的碳含量使钢中珠光体增多，强度和硬度偏高，不利于切削加工，因此，本发明中碳含量范围选为0～0.10%。

Si：Si具有脱氧作用，但该钢不需要完全脱氧，另外，过高的Si易使钢的硬度增加，对刀具有磨损作用，使刀具寿命降低。因此，其含量范围选为0～0.05%。

Mn：在含S易切削钢中，Mn可与S结合，形成MnS夹杂，弥散分布在钢中的MnS夹杂割断了基体的连续性。

P：P能固溶于铁素体，当质量分数合适时，能使积屑瘤小型化，刀尖轮廓均匀，改进零件的表面光洁度，P对磨料磨损没有什么影响，但P太高会增加钢的冷脆性，因此，其含量范围选为0.04~0.09%。

S：在易切削钢中，较高的硫元素可与钢中的锰元素结合形成硫化锰(MnS)夹杂，硫化锰作为有利夹杂物能割断基体的连续性而使车削易断屑，并且硫化锰具有润滑作用，可以使加工更顺行，同时降低了刀具的磨损，提高刀具的使用寿命。因此，其含量范围选为0.20~0.40%。

Cu：Cu具有防止工具磨损的作用，添加0.10~0.50%的Cu可以弥补S易切削钢零件使用寿命低的缺陷。

Nb：Nb是强碳氮化物形成元素，在轧制过程中NbN或NbC会在铁素体间析出，从而阻断MnS夹杂沿轧制方向伸长，使夹杂物长宽比更小，成为易于切削的纺锤状。但是，Nb也是强化元素，如果Nb的添加量大于0.20%，会使钢的强度显著上升，其切削加工性能变差。因此，其含量范围选为0.05~0.20%。

本发明与现有技术相比，硫化锰夹杂分布更弥散，长宽比更小，且呈易于切削的纺锤状；连铸水口不易堵塞、轧制不会打滑，切削性能得到进一步提高，同时，易切削钢零件的寿命可以有效提高。

附图说明

图1为Fe-Nb-S平衡金相图；

图2为普通硫易切削钢夹杂物分布图；

图3为本发明夹杂物状态及分布图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例效果情况列表。

表1本发明各实施例及对比例的组分取值列表wt%

表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列

表3本发明各实施例及对比例的效果情况列表

从表3可以看出，本发明所生产的易切削钢中夹杂物颗粒数更多，更细小，分布更弥散，与普通硫易切削钢相比，更易断屑。由于含有铜，加工的零件寿命也比普通硫易切削钢所加工的零件寿命高一倍以上。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (2)

1.一种铜铌复合易切削钢，其组分及重量百分比含量为：C：0～0.10%；Si：0～0.05%；Mn：0.65~1.35%；P：0.04~0.09%；S：0.20~0.40%；Cu：0.10~0.18%或0.24~0.50%；Nb：0.05～0.20%；其余为Fe及其它不可避免的杂质元素。

2.生产如权利要求1所述的一种铜铌复合易切削钢，其步骤：

1）转炉炼钢，控制终点钢水中的氧含量在60~200ppm，出钢温度在1650~1700℃；

2）将连铸后的铸坯加热，控制加热温度在1260~1300℃；

3）对铸坯进行保温，控制保温时间在120~300min；

4）进行热轧：控制粗轧开轧温度在1000~1150℃；控制精轧终轧温度在800~950℃；

5）进行缓冷，冷却温度控制在不超过500℃；

6）缓冷后空冷至室温。