CN106591730B - 低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳马氏体易切削不锈钢的生产方法,其包括加热、轧制和冷却工序,所采用的钢坯化学成分的质量百分含量为:C 0.100~0.130%,Mn≤1.25%,Si≤1.00%,P≤0.045%,S≥0.15%,Cr 12.00~14.00%,Ni≤0.60%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。本方法可得到φ5.5~38mm的易切削不锈钢盘条产品,产品最终组织为马氏体组织,晶粒度大于8级,热轧强度为1200~1500MPa,面缩5~15%,其MnS夹杂物超过80%呈纺锤形态(长宽比3~5)均匀分布;本方法可改善轧制过程中的劈裂、堆钢等生产事故的产生,成材率达到95%以上,合格率98%以上,可明显降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种不锈钢的生产方法,尤其是一种低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法。
背景技术
在零件的生产过程中切削加工所占的地位非常重要,所需的费用也很高,例如在汽车零件的加工过程中,切削加工费用可占到50%。因此,如何降低这笔费用、提高生产效率和改善零件加工表面质量,一直是人们关注和研究的问题。对于不锈钢来说,因其塑性、韧性都很大,车加工时切屑连绵不断不仅影响操作的顺利进行,切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下,不锈钢与其他金属的亲和性强,易产生黏附现象,形成积屑瘤,即加剧对刀具磨损,又会出现撕扯现象,而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。
硫系易切削钢不锈钢轧制时的控制比较关键,温度高时容易造成轧件打滑,咬入比较困难;温度低时容易出现劈头、开裂、缠棍等现象;成材率非常低。这是由于加入易切削元素后,在钢中产生夹杂物使钢的基体脆化,因而在冷、热加工时易产生裂纹。考虑到易切削钢中夹杂物形态呈纺锤形时才能保证钢有良好的切削性能,因此,热加工时还应考虑对硫化物形态的控制。
目前国内外只有少数几个厂家在开发易切削不锈钢,但针对盘条的相关报道非常少,尤其是针对轧制过程中非常容易出现劈裂、堆钢的马氏体易切削不锈钢盘条的生产方法鲜有报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种切削性能好的低碳马氏体易切削不锈;本发明还提供了一种成材率高的低碳马氏体易切削不锈钢的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明化学成分的质量百分含量为:C 0.100~0.130%,Mn≤1.25%,Si≤1.00%,P≤0.045%,S≥0.15%,Cr 12.00~14.00%,Ni≤0.60%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的,所述化学成分中,0.50≤Mn≤1.25%、0.15%≤S≤0.35%。
本发明成分的设计原理:在易切削不锈钢中,锰与硫生成硫化锰的倾向比生成铁与硫生成硫化铁、硫化亚铁的倾向大得多;故锰硫比直接影响硫化锰及硫化铁、硫化亚铁的生成比例。锰含量是影响硫系易切钢切削性和加工性的主要元素,硫化锰的熔点为1600℃左右,其加工塑性好,加工后一般成条状分布。硫化铁、硫化亚铁一般沿晶界成网状分布,硫化铁的熔点约1190℃,若与铁形成熔点更低约998℃的共晶体,则造成钢的热脆,直接影响后部的热加工性能。锰硫比的高低对硫化铁、硫化亚铁的生成数量以及分布形态有着较为直接的影响,对钢材的组织分布和机械性能的影响比较明显;所以适当的锰硫比控制,可以减少非硫化锰夹杂物的存在,有利于易切削钢的轧制和改善切削性能。此外在轧制不同的规格时,锰硫比的控制对其成材率由较大的影响。
本发明方法包括加热、轧制和冷却工序,所采用的钢坯化学成分的质量百分含量如上所述。
本发明方法所述加热工序:均热温度1140~1160℃,在炉时间130~160min。所述加热工序中,预热段≤850℃,加热段1120~1140℃。
本发明所述轧制工序:粗轧阶段至少前六架轧机头部温度≥1000℃,进精轧温度900~950℃;卷取温度950~1000℃。
本发明所述冷却工艺:先以1.0~2.0℃/s的速度冷却至350℃~400℃,再自然冷却。
本发明方法的设计思路是控制合适的锰硫比及在轧制过程合理控制温度变化。通过添加适量的锰,使锰与硫充分结合,形成熔点高的硫化锰,进而避免在温度较低的区间轧制时劈裂。同时通过可轧温度区间的控制以及轧制过程中冷却速度的控制,使其保持较高的过程温度。因此,轧制易切削钢时,高的开轧温度或轧制温度非常重要。
加热温度的设定除了充分考虑了有益夹杂物硫化锰在高温时的形变外,均热温度设定为1140℃~1160℃,还为了避免轧制过程中低熔点的硫化亚铁等共晶产物的产生对钢坯劈裂的影响。同时为了充分均匀的加热将钢坯在炉时间设定为130~160min。轧制过程中要充分考虑头部温降对钢坯开裂的影响,合理控制头部剪切量,确保在粗轧六架轧机端部(头部)温度不低于1000℃。轧制过程中采用较高的轧制变形温度和卷取温度,同样是为了抑制温降对开裂的影响。冷却工艺中采用先缓冷再自然冷却的工艺是为了避免较大的内应力导致盘条开裂。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明除了保障具有良好的切削性外,还具有较高的成材率和表面质量,且生产成本较低。
本发明方法可得到φ5.5~38mm的易切削不锈钢盘条产品,产品最终组织为马氏体组织,晶粒度大于8级,热轧强度为1200~1500MPa,面缩5~15%,其MnS夹杂物超过80%呈纺锤形态(长宽比3~5)均匀分布;本发明方法可改善轧制过程中的劈裂、堆钢等生产事故的产生,成材率达到95%以上,合格率98%以上,可明显降低生产成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所得盘条的宏观形貌图;
图2是本发明所得盘条的夹杂物形态图(200μm);
图3是本发明所得盘条的横截面金相组织图(50μm)。
具体实施方式
实施例1:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.120%,Mn1.13%,Si 0.31%,P 0.023%,S 0.25%,Cr 12.58%,Ni 0.08%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度800℃,加热温度1120℃,均热温度1150℃,在炉时间160min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中粗轧阶段前六架轧机头部温度≥1000℃;进精轧温度920℃,进减定径温度940℃,卷取温度950℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以1.0℃/s的速度冷却至380℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ7mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度9级,热轧材抗拉强度1350MPa,伸长率4.5%,面缩9%,盘条成材率98.5%,合格率99%,有益夹杂物纺锤率82%。图1-3为所得易切削不锈钢盘条的宏观形貌、夹杂物形态图和横截面金相组织图。
实施例2:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.112%,Mn1.04%,Si 0.31%,P 0.019%,S 0.27%,Cr 12.44%,Ni 0.06,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度850℃,加热温度1130℃,均热温度1150,在炉时间160min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中粗轧六架轧机头部温度≥1020℃;进精轧温度920℃,进减定径温度950℃,卷取温度960℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以1.5℃/s的速度冷却至350℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ9mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度8级,热轧材抗拉强度1270MPa,伸长率6.1%,面缩11%,盘条成材率99%,合格率99%,有益夹杂物纺锤率81%。
实施例3:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.115%,Mn1.09%,Si 0.31%,P 0.02%,S 0.29%,Cr 12.38%,Ni 0.08%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度820℃,加热温度1120℃,均热温度1150℃,在炉时间150min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中粗轧阶段六架轧机头部温度≥1030℃;进精轧温度940℃,进减定径温度970℃,卷取温度980℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以2.0℃/s的速度冷却至370℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ9mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度8级,热轧材抗拉强度1410MPa,伸长率3.7%,面缩7%,盘条成材率98.8%,合格率100%有益夹杂物纺锤率83%
实施例4:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.10%,Mn0.82%,Si 1.0%,P 0.015%,S 0.15%,Cr 13.4%,Ni 0.60%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度830℃,加热温度1125℃,均热温度为1140℃,在炉时间140min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中粗轧六架轧机头部温度≥1100℃;进精轧温度950℃,进减定径温度1000℃,卷取温度1000℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以1.5℃/s的速度冷却至400℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ11mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度9级,热轧材抗拉强度1340MPa,伸长率5.4%,面缩9.1%,盘条成材率98.2%,合格率98%,有益夹杂物纺锤率83%。
实施例5:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.124%,Mn1.25%,Si 0.51%,P 0.045%,S 0.28%,Cr 14.0%,Ni 0.48%,,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度840℃,加热温度1140℃,均热段温度1155℃,在炉时间130min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中粗轧七架轧机头部温度≥1050℃;进精轧温度910℃,进减定径温度920℃,卷取温度980℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以1.2℃/s的速度冷却至390℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ5.5mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度9级,热轧材抗拉强度1440MPa,伸长率6.7%,面缩10%,盘条成材率98.7%,合格率98%,有益夹杂物纺锤率83%。
实施例6:本低碳马氏体易切削不锈钢及其生产方法采用下述具体工艺。
(1)冶炼工序:冶炼钢水并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.13%,Mn0.50%,Si 0.73%,P 0.034%,S 0.35%,Cr 12.0%,Ni 0.27%,,其余为铁和不可避免的杂质元素。
(2)加热工序:将钢坯在加热炉中加热,预热段温度850℃,加热温度1135℃,均热段温度1160℃,在炉时间145min。
(3)轧制工序:钢坯进行6+8道次粗中轧,4道次预精轧,8道次精轧,其中六架轧机头部温度≥1010℃;进精轧温度900℃,进减定径温度900℃,卷取温度970℃。
(4)冷却工序:盘条进入斯太尔莫冷却线的冷却辊道,调节保温罩开启数量和风机开度,以1.7℃/s的速度冷却至350℃,再自然空冷,即可得到所述易切削不锈钢盘条。
本实施例所得Φ38mm规格的易切削不锈钢盘条,表面质量良好,晶粒度8级,热轧材抗拉强度1370MPa,伸长率7.7%,面缩12%,盘条成材率97.7%,合格率99%,有益夹杂物纺锤率85%。
Claims (2)
1. 一种低碳马氏体易切削不锈钢的生产方法,其特征在于:其包括加热、轧制和冷却工序,所采用的钢坯化学成分的质量百分含量为:C 0.112~0.130%,0.50≤Mn≤1.25%,Si≤1.00%,P≤0.045%,0.15%≤S≤0.35%,Cr 12.00~14.00%,Ni≤0.60%,余量为Fe和不可避免的杂质元素,所述加热工序:均热温度1140~1160℃,在炉时间130~160min;所述轧制工序:粗轧阶段至少前六架轧机头部温度≥1000℃,进精轧温度900~950℃;卷取温度950~1000℃,所述冷却工艺:先以1.0~2.0℃/s的速度冷却至350℃~400℃,再自然冷却。
2.根据权利要求1所述的低碳马氏体易切削不锈钢的生产方法,其特征在于:所述加热工序中,预热段≤850℃,加热段1120~1140℃。
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