CN106756503A - 易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔，属于冶金技术领域。该合金按质量百分含量包括：C≤0.02％；Si≤0.3％；Cr：19‑21％；Ni≤0.15％；Al≤0.01％；Ti≤0.01％；Mo：1.5‑2.5％；Mn1‑2％；P：0.02‑0.04％；S：0.15‑0.5％；Pb：0.15‑0.3％；Te：0.02‑0.06％；V：0.05‑0.25％；Nb：0.01‑0.1％；N：0.01‑0.03％；H≤0.0005％；O：0.003‑0.03％；Ce：0.01‑0.05％；Fe：余量。该合金丝能够通过该合金进一步加工制得。该合金的制备方法能够制备得到该合金。该合金丝的制备方法能够制备得到该合金丝。该笔头由该合金丝制备得到。该笔芯包括该笔头。该笔也包括该笔头。经由该合金制得的合金丝应用于笔头时，性能稳定并且服役寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔。
背景技术
在笔头制造行业，其制造设备的自动化程度较高，且笔头内部空间小，形状复杂。此外，对制作笔头所用的材料的切削性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等有十分严格的要求。现有技术中的合金不易断屑或耐磨性耐蚀性不能达到要求，难以应用于圆珠笔头。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔，经由该合金制得的合金丝应用于笔头时，性能稳定并且服役寿命长，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的易切削合金的技术方案如下：
本发明提供的易切削合金按质量百分含量，包括：C≤0.02％；Si≤0.3％；Cr：19-21％；Ni≤0.15％；Al≤0.01％；Ti≤0.01％；Mo：1.5-2.5％；Mn1-2％；P：0.02-0.04％；S：0.15-0.5％；Pb：0.15-0.3％；Te：0.02-0.06％；V：0.05-0.25％；Nb：0.01-0.1％；N：0.01-0.03％；H≤0.0005％；O：0.003-0.03％；Ce：0.01-0.05％；Fe：余量。
本发明提供的易切削合金还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，按质量百分含量，还包括：Nb：0.01-0.03％；V：0.05-0.25％；H≤0.0005％；O：0.003-0.03％；N：0.01-0.03％；Ce：0.01-0.05％。
作为优选，在所述易切削合金中，A类夹杂物细系评级＞3.0级，粗系评级≥1.5级；B类夹杂物细系0-1.0级，粗系为0-0.5级；C类夹杂物细系0-1.0级、粗系夹杂物均为0-0.5级；D类夹杂物细系0-1.0级，粗系0-0.5级；晶粒度10-12级。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的合金丝的技术方案如下：
本发明提供的易切削合金制成的合金丝的直径φ为2.28-2.3mm。
为了达到上述第三个目的，本发明提供的易切削合金的制备方法的技术方案如下：
本发明提供的易切削合金的制备方法包括以下步骤：
按照本发明提供的易切削合金的组分配比，采用三相有衬电渣炉或单相电渣重熔炉熔炼，制取合金钢锭；
针对所述合金钢锭，采用碱性炉渣冶炼，并在冶炼过程中倒出质量占比30-50％的炉渣，得到剩余炉渣；
向所述剩余炉渣中加入与所述倒出的炉渣质量相应的耐火砖砖块后，继续冶炼；
出钢过程中，将碲珠和硫化亚铁用铁皮桶装好并用铁丝绑到钢棒上，在钢液温度处于1600-1750℃时插入钢包，制得本发明提供的易切削合金钢锭。
为了达到上述第四个目的，本发明提供的合金丝的制备方法的技术方案如下：
本发明提供的合金丝的制备方法包括以下步骤：
本发明提供的易切削合金钢锭在1180-1300℃锻造成钢坯；
对所述钢坯进行打磨处理，得到经过打磨的钢坯；
所述经过打磨的钢坯在1180-1300℃轧制成盘条；
对所述盘条进行拉拔，得到经过拉拔的中间产物；
对所述中间产物进行表面扒皮处理，得到拉拔半成品；
所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理，得到经过热处理的中间产物；
对所述经过热处理的中间产物在300-400℃回火处理3-5h，得到经过回火处理的中间产物；
所述经过回火处理的中间产物水冷后得到所述合金丝。
本发明提供的合金丝的制备方法还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述盘条的直径的取值范围为φ7.0-11.0mm。
作为优选，对所述盘条进行拉拔时，减面率≤40％。
作为优选，对所述盘条进行拉拔时，利用带有水冷模的单罐拉丝机实现。
作为优选，对对所述中间产物进行表面扒皮处理时，扒皮深度0.1-0.5mm。
作为优选，所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理时，在管式热处理炉实现，速度为1-6m/min，温度为780-900℃。
作为优选，所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理时，采用井式退火炉或罩式炉实现，处理时间4-8h。
为了达到上述第五个目的，本发明提供的笔头的技术方案如下：
本发明提供的笔头由本发明提供的合金制得的合金丝制成。
为了达到上述第六个目的，本发明提供的笔芯的技术方案如下：
本发明提供的笔芯包括笔头、笔芯管和墨水，所述笔芯管固定连接于所述笔头，所述墨水填充于所述笔芯管中，所述笔头为本发明提供的笔头。
为了达到上述第七个目的，本发明提供的笔的技术方案如下：
本发明提供的笔包括本发明提供的笔头。
本发明提供的合金制备得到的合金丝，在质量百分含量为5％的NaCl溶液、35±5℃的试验条件下，开始生锈的时间≥7小时，明显生锈的时间≥20小时。
本发明提供的合金制备得到的合金丝，在用于笔头时，车制过程中容易断屑、脱屑，且不粘刀，不崩刀，可显著提高车床刀具使用寿命。
本发明提供的合金制备得到的合金丝，在用于笔头时，笔头球座体收口攒动范围仅为0.03-0.04mm。
本发明提供的笔头在制成笔芯和笔，在使用过程中，笔头表面光滑且光度良好。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明提供的合金丝的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔，经由该合金制得的合金丝应用于笔头时，性能稳定并且服役寿命长，从而更加适于实用。
发明人经过长期的观察和艰苦卓绝的分析、研究，得知，常规的不锈钢材料在制造过程中容易磨损刀具并发生粘刀的现象。刀具磨损太快造成成本太高，发生粘刀现象造成笔头后外圆和内腔出现刀痕，将其用于笔头时，易发生漏墨现象。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的易切削合金、合金丝、其制备方法、笔头、笔芯及笔，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
表1实施例1～4
续表1-2
续表1-3
续表1-4
其中，在本发明中的上述实施例1-4中：
C元素易与Cr元素形成化合物，引起合金脆性，故采取低限控制；Si元素含量高，易造成合金的冷加工性下降，所以低限控制；Cr元素主要起到提高合金耐蚀性的作用；Ni是奥氏体形成元素，本合金为铁素体合金，所以设置上限；Al、Ti元素，影响A类夹杂物的类型，其含量增加易造成A类夹杂物颗粒尺寸变小，不利于改善易切削性；Mo改善合金的耐蚀性；Mn与S化合，形成MnS作为切削断屑的裂纹源，有利于改善易切削性；P改善切削性；S与Mn化合，形成MnS作为切削断屑的裂纹源，有利于改善易切削性；Pb的熔点低，在车削过程中车削热使其熔化，在车削面上起到润滑作用，改善切削性能，减轻刀具磨损，对改善车削面光度有利；Te能够改善MnS的长宽比，有利于在铸态保持MnS的近球形形状，提高其在热加工中的搞变形能力；V、Nb两种元素，起细化晶粒作用，V溶于MnS中能够提高MnS的高温强度，提高其抗变形能力；N与CNb形成化合物，可对合金起强化作用，在合金中固溶，有提高耐蚀性的作用；H是对冷加工有害的元素，保持足够低含量能防止出现氢脆或氢致裂纹；O起到调节S在合金液中溶解度的作用；Ce能改善车削性能。
Nb、V的加入，可以起到细化晶粒的作用，V溶于MnS中能起到提高MnS的高温强度从而提高其搞变形能力；H是对冷加工有害的元素，保持足够低含量能防止出现氢脆或氢致裂纹；O起到调节S在合金液中溶解度的作用；N与C、Nb形成化合物，可对合金起强化作用，在合金中固溶，有提高耐蚀性的作用；Ce能改善车削性能。
A类夹杂物是一种塑性夹杂物，其含量和级别高，能够在车削过程中使车出的屑更易断裂脱落，避免粘刀，影响车削质量，所以实行下限控制；B类夹杂物是脆性夹杂物，其自身硬度较高，在车削过程中对刀具有较大的磨损作用，是不利夹杂物，所以实行上限控制；C类夹杂物为硅酸盐夹杂，也是一种脆性夹杂物，对刀具有磨损，所以也采取上限控制；D类为单体球状氧化物，因其对刀具有磨损，所以实行上限控制；晶粒度是改善合金韧性，提高车制表面光洁度的目的，在圆珠笔头制取过程中，晶粒粗大一方面会造成笔头表面粗糙，另一方面会在槽冲压过程中因其冲击韧性差而开裂。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种易切削合金，其特征在于，按质量百分含量，包括：C≤0.02％；Si≤0.3％；Cr：19-21％；Ni≤0.15％；Al≤0.01％；Ti≤0.01％；Mo：1.5-2.5％；Mn1-2％；P：0.02-0.04％；S：0.15-0.5％；Pb：0.15-0.3％；Te：0.02-0.06％；V：0.05-0.25％；Nb：0.01-0.1％；N：0.01-0.03％；H≤0.0005％；O：0.003-0.03％；Ce：0.01-0.05％；Fe：余量。
2.根据权利要求1所述的易切削合金，其特征在于，按质量百分含量，还包括：Nb：0.01-0.03％；V：0.05-0.25％；H≤0.0005％；O：0.003-0.03％；N：0.01-0.03％；Ce：0.01-0.05％。
3.根据权利要求1所述的易切削合金，其特征在于，在所述易切削合金中，A类夹杂物细系评级＞3.0级，粗系评级≥1.5级；B类夹杂物细系0-1.0级，粗系为0-0.5级；C类夹杂物细系0-1.0级、粗系夹杂物均为0-0.5级；D类夹杂物细系0-1.0级，粗系0-0.5级；晶粒度10-12级。
4.权利要求1～3中任一所述的易切削合金制成的合金丝，其特征在于，所述合金丝的直径φ为2.28-2.3mm。
5.权利要求1～3中任一所述的易切削合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求1～3中任一所述的组分配比，采用三相有衬电渣炉或单相电渣重熔炉熔炼，制取合金钢锭；
针对所述合金钢锭，采用碱性炉渣冶炼，并在冶炼过程中倒出质量占比30％-50％的炉渣，得到剩余炉渣；
向所述剩余炉渣中加入与所述倒出的炉渣质量相应的耐火砖砖块后，继续冶炼；
出钢过程中，将碲珠和硫化亚铁用铁皮桶装好并用铁丝绑到钢棒上，在钢液温度处于1600-1750℃时插入钢包，制得权利要求1～3中任一所述的易切削合金钢锭。
6.权利要求4所述的合金丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
权利要求5所述的易切削合金钢锭在1180-1300℃锻造成钢坯；
对所述钢坯进行打磨处理，得到经过打磨的钢坯；
所述经过打磨的钢坯在1180-1300℃轧制成盘条；
对所述盘条进行拉拔，得到经过拉拔的中间产物；
对所述中间产物进行表面扒皮处理，得到拉拔半成品；
所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理，得到经过热处理的中间产物；
对所述经过热处理的中间产物在300-400℃回火处理3-5h，得到经过回火处理的中间产物；
所述经过回火处理的中间产物水冷后得到所述合金丝。
7.根据权利要求6所述的合金丝的制备方法，其特征在于，所述盘条的直径的取值范围为φ7.0-11.0mm；
作为优选，对所述盘条进行拉拔时，减面率≤40％；
作为优选，对所述盘条进行拉拔时，利用带有水冷模的单罐拉丝机实现；
作为优选，对对所述中间产物进行表面扒皮处理时，扒皮深度0.1-0.5mm；
作为优选，所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理时，在管式热处理炉实现，速度为1-6m/min，温度为780-900℃；
或者，
所述拉拔半成品在H2保护的条件下，进行热处理时，采用井式退火炉或罩式炉实现，处理时间4-8h，温度为850-900℃。
8.一种笔头，其特征在于，由权利要求1～3中任一所述的合金制得的合金丝制成。
9.一种笔芯，包括笔头、笔芯管和墨水，所述笔芯管固定连接于所述笔头，所述墨水填充于所述笔芯管中，其特征在于，所述笔头为权利要求8所述的笔头。
10.一种笔，其特征在于，包括权利要求8所述的笔头。
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