低碳含铋环保易切削结构钢制造技术

本发明专利技术是一种低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C：≤0.15％、Mn：0.75～1.50％、S：0.23～0.42％、Si：≤0.10％、P：≤0.11％、Bi：0.05～0.20％、N：0.0010～0.0200％，其余为Fe及杂质；质量百分比比值Mn/S＝1.79～6.52，质量百分比比值Bi/S＝0.12～0.87；Altot：≤0.02％、T[O]：0.0010～0.0250％。本发明专利技术具有优于传统相应碳含量的不含铅易切钢的切削性能、不弱于传统相应碳含量的含铅易切钢的切削性能、良好的室温综合力学性能以及具有传统相应碳含量的含铅易切钢不具备的环保性，而且成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种易切削结构钢，特别是一种低碳含铋环保易切削结构钢，属于冶金

技术介绍
目前，在国内钢铁行业“低碳易切削结构钢”的生产开发过程及国家标准中，通常是在钢中添加硫、磷或复合添加硫-铅、硫-磷-铅、硫-钙、硫-锡、硫-磷-锡等易切削元素，其存在的问题是(1)国内低碳易切削结构钢的钢种、牌号相对不完善。⑵含铅的易切削结构钢虽然切削性能较好，但在生产以及使用过程中对环境的污染较大，还会危害身体健康，环保性差。(3)普通的易切削结构钢、含钙或含锡的易切削结构钢虽然较为环保，但其切削性能始终逊于含铅的易切削结构钢，而且含锡的易切削结构钢成本也较高。锡以目前20万元/吨的价格计算，若钢中锡含量为0. 09 0. 15%，则即使所加入的锡无损耗，其成本也高达180 300元/吨钢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种低碳含铋环保易切削结构钢，以完善国内易切削结构钢的钢种、牌号，并在比相应碳含量含硫易切削结构钢性能更优的前提下，以较低成本、较好环保性以及不逊于相应碳含量含铅易切削结构钢的切削性能，逐步代替目前市场上广泛使用的相应碳含量的含硫易切钢、含铅易切钢等。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案一种低碳含铋环保易切削结构钢。该钢种以质量百分比计算，含有C 彡0. 15%、Mn :0. 75 1. 50%、S :0. 23 0. 42%、Si 彡 0. 10%,P ^ 0. 11%,Bi 0. 05 0. 20%,N :0. 0010 0. 0200%，其余为 Fe 及杂质；Mn 与S的质量百分比比值Mn/S = 1. 79 6. 52，Bi与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 12 0. 87 ；钢中的 Altot (全铝含量)彡 0.02%、T (总氧含量):0. 0010 0. 0250%。上述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，C的最优范围为0. 06 0. 08%，既可避免因C < 0. 06%带来的钢材过软切削时挤裂、切屑缠刀等问题；又可避免因 0 0. 08%造成的包晶反应严重带来的铸坯裂纹及后续铸坯加工性恶化。当因成分需要 0. 08%< C^ 0. 15%，可通过控制4 ( Mn/S彡要求上限，以减轻热裂敏感性。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，还可含有Se、Te、Zr、Ca、Mg、Zn、Sb中一种或两种以上能改善切削性能的元素。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C 彡0. 09%、Mn 0. 75 1. 05%, S 0. 26 0. 35%, Si 彡 0. 10%,P :0. 04 0. 09%,Bi :0. 05 0. 20%, N :0. 0010 0. 0200 %，其余为Fe及杂质；Mn与S的质量百分比比值Mn/S = 2. 14 4. 04， Bi与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 14 0.77 ；钢中的Altot ^ 0. 02%,T :0. 0010 0.0250%。此项所述钢特命名为Y08Bi。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C 0. 09%, Mn 31. 00 1. 50%, S 0. 26 0. 42%, Si 彡 0. 10%,P :0. 04 0. 09%,Bi :0. 05 0. 20%, N :0. 0010 0. 0200%，其余为!^e及杂质；Mn与S的质量百分比比值Mn/S = 2. 38 5. 77， Bi与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 12 0. 77 ；钢中的Altot ^ 0. 02%,T :0. 0010 0.0250%。此项所述钢特命名为Y08MnSBi。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C 彡0. 15%、Mn : 0. 85 1. 15%, S 0. 26 0. 35%, Si 彡 0. 10%,P :0. 04 0. 09%,Bi :0. 05 0. 20%, N 0. 0010 0. 0200 %，其余为!^e及杂质；Mn与S的质量百分比比值Mn/S = 2. 43 4. 42， Si与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 14 0. 77 ；且C在0. 06 0. 08%的范围为最优，当 C > 0. 08% 时，Mn/S 控制在 4 4. 42 为益。钢中的 Altot ^ 0. 02%, T :0. 0010 0.0250% ο此项所述钢特命名为Y12Bi。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C 彡0. 15%、Mn 1.00 1. 50%, S 0. 26 0. 42%, Si 彡 0. 10%, P 彡 0. 110%, Bi :0. 05 0. 20%, N 0. 0010 0. 0200%，其余为!^e及杂质；Mn与S的质量百分比比值Mn/S = 2. 38 5. 77，Bi 与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 12 0. 77 ；且C在0. 06 0. 08%的范围为最优，当C > 0. 08%时，Mn/S控制在4 5. 77 为益。钢中的Altot 彡 0. 02%,T :0. 0010 0. 0250% 此项所述钢特命名为Y12MnSBi。前述的低碳含铋环保易切削结构钢，以质量百分比计算，含有C :0. 10 0. 15%, Mn 0. 80 1. 20%、S :0. 23 0. 33%、Si 彡 0. 10%、P 彡 0. 05 0. 10%、Bi :0. 05 0. 20%,N 0. 0010 — 0. 0200%，其余为Fe及杂质；Mn与S的质量百分比比值Mn/S = 2.42 — 5. 22，Bi与S的质量百分比比值Bi/S = 0. 15 0. 87 ；钢中的AltoK 0. 02%, T 0. 0010 0. 0250% ο此项所述钢特命名为Y15Bi。本专利技术的有益效果本专利技术是一种新的低碳易切削结构钢，与现有技术相比，本专利技术具有以下特点(1)室温下具有优良的综合力学性能，热轧、冷拉及调质状态下的各项性能指标， 能达到甚至优于国家标准GB/T 8731-2008中规定的相应碳含量易切削结构钢的性能要求。(2)切削性能远超过普通易切削结构钢，不弱于传统相应碳含量的含铅易切削结构钢的切削性能。在钢中铋含量仅为含铅易切削结构钢中铅含量的一半时，即具有与相应碳含量含铅易切削结构钢相当的切削性能。(3)钢中不含铅，具有含铅易切削结构钢不具备的环保性。(4)成本较低。以当前市场上铋、锡合金价格计，同时考虑并实测本专利技术实际生产中铋的加入方式、加工成本、工艺、损耗等，锡目前市场价为20万元/吨，而铋为12万元/ 吨，若钢中要求的铋与锡含量相当，则即使所加入的铋仅有60%的回收而锡无损耗，其成本也相当。本专利技术与公开号为CN 1436875A的中国专利区别在于(I)CN 1436875A的权利要求中明确注明必须满足“Ti 0. 03 0. 30%”，而且必须满足“钢中含有内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的Mn/S，Ti (质量％)/S(质量％) <1”。而本专利技术钢中不存在T本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低碳含铋环保易切削结构钢，其特征在于：以质量百分比计算，含有Ｃ：≤０．１５％、Ｍｎ：０．７５～１．５０％、Ｓ：０．２３～０．４２％、Ｓｉ：≤０．１０％、Ｐ：≤０．１１％、Ｂｉ：０．０５～０．２０％、Ｎ：０．００１０～０．０２００％，其余为Ｆｅ及杂质；Ｍｎ与Ｓ的质量百分比比值Ｍｎ／Ｓ＝１．７９～６．５２，Ｂｉ与Ｓ的质量百分比比值Ｂｉ／Ｓ＝０．１２～０．８７；钢中的Ａｌｔｏｔ：≤０．０２％、Ｔ［Ｏ］：０．００１０～０．０２５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周英豪，王翔，夏辉华，何勇，刘银波，罗家顶，代飞，陈昌贵，高皓，苏之顺，廖德文，周兵，贺大庆，吉永贵，刘春堂，吴疆，
申请(专利权)人：首钢贵阳特殊钢有限责任公司，
类型：发明
国别省市：52