CN1195092C - 一种含锡易切削钢 - Google Patents

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Abstract

一种含锡易切削钢。本发明属于钢铁冶金及材料工程领域，此钢种可用于制造高强度螺栓等汽车和机械的重要标准零件。其特征在于钢中含有0.01～0.05%的Sn，冶炼采用稀薄渣覆盖钢液、扩散脱氧、固体电解质氧浓差电池快速定氧等多项措施，研制出力学性能和易切削性能兼优的无铅易切削钢种(Y20Sn)。在中低等切削速度(25m/min)下用高速钢刀具进行切削实验时，该钢种显示出良好的易切削性能。在MTS810材料试验机上的测试结果表明钢的力学性能优异，试样的抗拉强度达460MPa，延伸率为25%～30%，断面收缩55%～60%，达到了国标GB8731-88中相近钢种(Y20、Y15Pb)的标准。

Description

一种含锡易切削钢
技术领域
本发明属于钢铁冶金及材料工程领域，特别涉及一种无铅易切削钢种(Y20Sn)，可用于制造高强度螺栓等汽车和机械的重要标准零件。
背景技术
多数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。铅易切削钢有良好的机械性能和热处理性能，在中低切削速度下有优异的易切削性能。然而，由于炼钢过程中铅污染环境，铅易切削钢的生产受到了限制。
发明内容
本发明目的在于生产一种可不含铅的易切削钢，以解决炼钢过程中铅污染环境的问题。
锡与铅在化学元素周期表中同属一族，物理和化学性质很相近，作为易切削元素锡是铅的很好的替代者。
一种含锡易切削钢，其特征在于本钢种成份重量百分数为：
C：0.191～0.22、Si：0.40～0.60、Mn：0.65～1.00、P：0.05～0.08、S：0.15～0.28、Sn：0.01～0.05，余量为Fe和杂质。
冶炼的关键措施如下：
(1)为防止炼钢过程中钢水吸氧，采用的稀薄渣，如CaO-SiO2-Al2O3三元渣覆盖钢液，其成份为CaO35％、SiO235％、Al2O330％。
(2)采用适当的脱氧方法和步骤：主要用锰铁或加少量硅铁或含铝20％左右的铝灰或碳粉进行扩散脱氧。
(3)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，并随时进行调整。在20Kg感应炉中，喂丝前的钢液氧活度应控制在70～100×10-6。大炉子由于吸氧慢，氧活度可以适当高一些。
(4)钢中加入适量的锡，钢水的锡含量不超过0.05％。
(5)碳硫是两个重要元素，应及时取样分析，调整成份。
(6)采用吹氩或电磁搅拌，使成份均匀。
(7)静置适当时间，扒去浮渣，进行浇注。
Y20Sn易切削钢的力学性能优异，热轧(锻)态试样的抗拉强度达到460MPa，延伸率为25～30％，断面收缩率55～60％，超过了国标GB8731-88中相应钢种--Y20、Y15Pb的标准(见附表1)。
具体实施方式
钢种的主要成份重量百分数为：
C：0.20、Si：0.45、Mn：0.85、P：0.05、S：0.20、Sn：0.05。
采用的稀薄渣CaO-SiO2-Al2O3三元渣覆盖钢液。
用锰铁及含铝20％左右的铝灰或碳粉进行扩散脱氧。
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，并随时进行调整。在500Kg感应炉中冶炼，喂丝前的钢液氧活度控制在70～100×10-6。
钢水的锡含量0.05％。
采用电磁搅拌，使成份均匀。
静置5分钟，扒去浮渣，进行浇注。
钢种切削性能良好，在BJ-1630GD车床上，使用高速钢刀具对试样进行车削实验时，设定车床主轴转速依次为200、320和550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0.50mm，说明刀具的寿命很长。车屑为断屑即处理性良好。试样的表面粗糙度均达到了6.4级。
钢中的夹杂物为MnS，复合夹杂物主要由MnS、SiO2及Al2O3等组成，其粒度小于10μm，多呈球状或块状。基体的晶粒细小而均匀。比较不同锡含量的易切削钢的力学性能、易切削性能及金相组织，0.05％为最佳锡含量。
附表1.易切削钢机械性能的国家标准(热轧态GB8731-88)
  牌号   最大应力/N/mm2   延伸率≥/％   断面收缩率≥/％   硬度HB/≤
  Y15   390～540     22     36     170
  Y15Pb   390～540     22     36     170
  Y20   450～600     20     30     175
  Y45Ca   600～745     12     26     241

Claims (6)

1.一种含锡易切削钢，其特征在于本钢种成份重量百分数为：
C：0.191～0.22、Si：0.40～0.60、Mn：0.65～1.00、P：0.05～0.08、S：0.15～0.28、Sn：0.01～0.05，余量为Fe和杂质。
2.如权利要求1所述的含锡易切削钢，其特征在于本钢种冶炼中使用的是稀薄覆盖渣，其成份为CaO35％、SiO235％、Al2O330％。
3.如权利要求2所述的含锡易切削钢，其特征在于本钢种冶炼采用的脱氧方法和步骤：主要用锰铁或加少量含铝20％左右的铝灰或碳粉进行扩散脱氧。
4.如权利要求3所述的含锡易切削钢，其特征在于本钢种冶炼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70～200×10-6。
5.如权利要求4所述的含锡易切削钢，其特征在于本钢种冶炼采用吹氩或电磁搅拌工艺。
6.如权利要求5所述的含锡易切削钢，其特征在于本钢种冶炼静置时间为3-8分钟。
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