CN1185359C - 一种钙硫钛易切削钢及其生产方法 - Google Patents

一种钙硫钛易切削钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种含钙硫钛元素的易切削钢。发明采用中性覆盖渣、扩散脱氧、喂丝法控制脱氧、固体电解质氧浓差电池快速定氧等项措施，生产出力学性能和易切削性能兼优的钙硫钛系新型易切削钢种(Y45CaSTi)。在中等切削速度(85m/min)下用YT15硬质合金机卡刀具进行切削实验时，该钢种显示出良好的易切削性能。钢的力学性能优异，试样的抗拉强度达到820MPa，延伸率为16%，断面收缩42%，超过了国标GB8731-88中相应钢种(Y45Ca)的标准，比其基础钢45钢的力学性能也有所提高。此钢种可用于制造曲轴、容器及液压系统的零件等汽车和机械的重要零件。

Description

一种钙硫钛易切削钢及其生产方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种含钙硫钛元素的易切削钢，可用于制造曲轴、容器及液压系统零件等汽车和机械的重要零件。
背景技术：
传统硫系易切削钢降低了材料的塑性和韧性，尤其是横向力学性能较差。铅系易切削钢既提高了易切削性能又保持了较好的力学性能，然而由于在冶炼铅易切削钢时铅的挥发污染环境，危害人的健康，其应用有下降的趋势。从60年代发展起来的钙易切削钢受到了普遍的重视。冶炼钙易切削钢时用钙合金控制脱氧，使钢中形成CaO-SiO2-Al2O3三元夹杂物，大大地改进了钢材在高速切削时的易切削性能，而且它的力学性能与基础钢(45钢)相同。然而单纯用钙处理的钢种只有在使用硬质合金刀具高速切削时才具有易切削性能，而且钙易切削钢的奥氏体晶粒长大倾向较大。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：在保持含硫钢的易切削性能的前提下减轻硫对钢材力学性能的影响。
一种钙硫钛易切削钢，称为Y45CaSTi易切削钢，其特征在于成份重量百分比为：C：0.42～0.50、Si：0.20～0.50、Mn：1.00～1.20、P：0.01～0.04、S：0.01～0.07、Ti：0.01～0.13、Ca：0.002～0.016，Fe余。
易切削钢的最佳成分重量百分比为：C：0.42～0.50、Si：0.20～0.40、Mn：1.00～1.20、P：0.02～0.03、S：0.03～0.06、Ti：0.01～0.13、Ca：0.004～0.006，Fe余。
采用钙合金与钛合金对钢水联合控制脱氧，并加入了适量的硫，使钢材无论在高切削速度还是中等切削速度均显示了良好的易切削性能。硫化物与硅酸盐共存，可有效地减轻硅酸盐对钢材疲劳寿命的有害作用。而钛形成的硫化物或氧化物有利于进一步消除易切削钢轧制时的热脆现象。
冶炼中所使用的中性稀薄覆盖渣，其成份为CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％。
该钢种的脱氧方法和步骤：首先用锰铁、硅铁脱氧或加含铝20-40％左右的铝灰进行脱氧，其次采用喂丝法向钢水内部插入Ca-Si包芯线和钛合金包芯线进行控制脱氧，喂丝量根据钢种及收得率定。
采用氧化锆固体电解质氧浓差电池快速定氧探头测定钢液中的氧活度。喂丝前的钢液氧活度应控制在40～200×10-6。
冶炼采用顶吹或底吹氩工艺及电磁搅拌工艺。
冶炼炉型：电弧炉、感应炉及转炉
Y45CaSTi易切削钢的力学性能：其热轧(锻)态试样的抗拉强度达到820MPa，延伸率为15.5％，断面收缩42％，超过了国标GB8731-88中相应钢种(Y45Ca)的标准，比其基础钢45钢的力学性能也有所提高。
具体实施方式：
一种Y45CaSTi易切削钢，电弧炉冶炼加电磁搅拌，成分重量百分比为：C：0.45、Si：0.30、Mn：1.0、P：0.02、S：0.05、Ti：0.08、Ca：0.005，Fe余。使用中性稀薄覆盖渣，其成份为CaO30％、SiO235％、Al2O335％。
脱氧方法和步骤：首先用锰铁脱氧，其次采用喂丝法向钢水内部插入Ca-Si包芯线和钛合金包芯线进行控制脱氧，采用氧化锆固体电解质氧浓差电池快速定氧探头测定钢液中的氧活度，喂丝前的钢液氧活度应控制在80×10-6。
在BJ-1630GD车床上使用41605H型YT15硬质合金机卡刀具对试样进行车削实验时，设定车床主轴转速为950转/min、平均切削速度为85m/min、走刀速度0.096mm/转、吃刀深度为1.0mm.。经过30分钟的切削试验，刀具后刀面磨损宽度Vb远小于0.3mm，说明刀具寿命很长。车屑为断屑即处理性良好。试样的表面粗糙达到了3.2级。
Y45CaSTi钢中的复合夹杂物的粒度小于20μm，多呈球状，偶尔也出现菱形。球状夹杂物由CaO、SiO2、Al2O3及MnS等组成。钢基体中珠光体晶粒细小而均匀。

Claims (3)

1.一种钙硫钛易切削钢，称为Y45CaSTi易切削钢，其特征在于成份重量百分比为：C：0.42～0.50、Si：0.20～0.50、Mn：1.00～1.20、P：0.01～0.04、S：0.01～0.07、Ti：0.01～0.13、Ca：0.002～0.016，Fe余。
2.如权利要求1所述的Y45CaSTi易切削钢，其特征在于成分重量百分比为：C：0.42～0.50、Si：0.20～0.40、Mn：1.00～1.20、P：0.02～0.03、S：0.03～0.06、Ti：0.01～0.13、Ca：0.004～0.006，Fe余。
3.如权利要求1或2所述的Y45CaSTi易切削钢的生产方法，其特征在于冶炼采用顶吹、或底吹氩工艺，及电磁搅拌工艺，冶炼炉型：电弧炉、感应炉及转炉；冶炼中所使用的中性稀薄覆盖渣，其成份为CaO20-35％、SiO22540％、Al2O330-40％；该钢种的脱氧方法和步骤：首先用锰铁、硅铁脱氧或加含铝20-40％的铝灰进行扩散脱氧，其次采用喂丝法向钢水内部插入Ca-Si包芯线和钛合金包芯线进行控制脱氧，采用氧化锆固体电解质氧浓差电池快速定氧探头测定钢液中的氧活度，喂丝量根据钢种及收得率定，喂丝前的钢液氧活度应控制在40～200×10-6。
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