專利名稱：一種稀土系易切削鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種含稀土元素的易切削鋼，可用于制造高強(qiáng)度螺栓等汽車和機(jī)械的重要標(biāo)準(zhǔn)零件。
背景技術(shù)：
多數(shù)硫系易切削鋼降低了材料的塑性和韌性，尤其是橫向力學(xué)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在保持含硫鋼的易切削性能的前提下減輕硫?qū)︿摬牧W(xué)性能的影響。
一種稀土系易切削鋼，稱為Y20CaRE易切削鋼，其特征在于主要成份(Wt％)為C0.18～0.22、Si0.40～1.00、Mn0.65～0.95、P0.02～0.10、S0.03～0.28、Ca0.002～0.009、RE0.01～0.10。為了提高稀土的回收率，本發(fā)明先用錳鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，加入硫化亞鐵，以調(diào)整鋼中的硫含量，再用硅鈣合金包芯線對(duì)鋼水進(jìn)行控制脫氧，最后向鋼液插入包頭1號(hào)混合稀土硅鐵合金。
稀土系易切削鋼的最佳成分為主要成份(Wt％)為C0.18～0.22、Si0.50～0.70、Mn0.65～0.95、P0.03～0.05、S0.15～0.25、Ca0.004～0.005、RE0.01～0.03。
稀土元素的化學(xué)性質(zhì)與堿土金屬相近，對(duì)氧、硫有很強(qiáng)的親合力，能有效地變質(zhì)鋼中硫化物及氧化物夾雜，因而可有效地抑制硫系易切削鋼的各向異性，由于稀土硫化物和硫氧化物比重較大，相當(dāng)一部分硫以夾雜物形態(tài)留在鋼中，有利于提高鋼的易切削性能。
冶煉中所使用的中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％。
采用適當(dāng)?shù)拿撗醴椒ê筒襟E首先用錳鐵加少量含鋁20-40％的鋁灰進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，加入硫化亞鐵，以調(diào)整鋼中的硫含量，最后采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線進(jìn)行控制脫氧并插入稀土硅鐵合金。
采用氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度。喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在40～200×10-6。
冶煉采用頂吹或底吹氬工藝及電磁攪拌工藝。
冶煉爐型電弧爐、感應(yīng)爐及轉(zhuǎn)爐。
Y20CaRE系易切削鋼的力學(xué)性能優(yōu)異，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)到500～570MPa，延伸率為25～30％，斷面收縮率40～50％，超過了國標(biāo)GB8731-88中相應(yīng)鋼種(Y20、Y15Pb)的標(biāo)準(zhǔn)，比其基礎(chǔ)鋼Q235鋼的力學(xué)性能也有所提高。
冶煉中所使用中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO30％、SiO235％、Al2O335％。
為了提高稀土的回收率，本發(fā)明先用錳鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，加入硫化亞鐵，以調(diào)整鋼中的硫含量，再用硅鈣合金包芯線對(duì)鋼水進(jìn)行控制脫氧，最后向鋼液插入包頭1號(hào)混合稀土硅鐵合金。
該鋼種切削性能良好，在BJ-1630GD車床上，使用高速鋼刀具對(duì)試樣進(jìn)行車削實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)定車床主軸轉(zhuǎn)速依次為200、320和550轉(zhuǎn)/min、平均切削速度為85m/min、走刀速度0.096mm/轉(zhuǎn)、吃刀深度為1.0mm.。經(jīng)過30分鐘的切削試驗(yàn)，刀具后刀面磨損寬度Vb遠(yuǎn)小于0.50mm，說明刀具的壽命很長。車屑為斷屑即處理性良好。試樣的表面粗糙度均達(dá)到了6.4級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種稀土系易切削鋼，稱為Y20CaRE易切削鋼，其特征在于主要成份(Wt％)為C0.12～0.32、Si0.20～1.20、Mn0.65～0.95、P0.02～0.10、S0.03～0.28、Ca0.002～0.009、RE0.01～0.10；冶煉采用頂吹或底吹氬工藝及電磁攪拌工藝，冶煉爐型電弧爐、感應(yīng)爐及轉(zhuǎn)爐。
2.如權(quán)利要求1所述的Y20CaRE易切削鋼，其特征在于最佳成分為主要成份(Wt％)為C0.18～0.22、Si0.50～0.70、Mn0.65～0.95、P0.03～0.05、S0.15～0.25、Ca0.004～0.005、RE0.01～0.03；
3.如權(quán)利要求1或2所述的Y20CaRE易切削鋼，其特征在于冶煉中所使用的中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％；該鋼種的脫氧方法和步驟首先用錳鐵脫氧或加含鋁20-40％的鋁灰進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，加入硫化亞鐵，以調(diào)整鋼中的硫含量，最后采用喂絲法向鋼水內(nèi)部插入Ca-Si包芯線進(jìn)行控制脫氧并插入稀土硅鐵合金；采用氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度，喂絲量根據(jù)鋼種及收得率定，喂絲前的鋼液氧活度應(yīng)控制在40～200×10-6。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種含稀土元素的易切削鋼，可用于制造高強(qiáng)度螺栓等汽車和機(jī)械的重要標(biāo)準(zhǔn)零件。本發(fā)明采用中性覆蓋渣鋼液、擴(kuò)散脫氧、喂絲法硅鈣合金控制脫氧、稀土合金變質(zhì)夾雜物、固體電解質(zhì)氧濃差電池快速定氧等項(xiàng)措施，生產(chǎn)出力學(xué)性能和易切削性能兼優(yōu)的稀土系新型易切削鋼種。在中低等切削速度(25m/min)下用高速鋼刀具進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)時(shí)，該鋼種顯示出良好的易切削性能。在MTS810材料試驗(yàn)機(jī)上的測試結(jié)果表明鋼的力學(xué)性能優(yōu)異，試樣的抗拉強(qiáng)度達(dá)500～570MPa，延伸率為25％～30％，斷面收縮40％～50％，達(dá)到了國標(biāo)GB8731－88中相近鋼種(Y20、Y15Pb)的標(biāo)準(zhǔn)，比其基礎(chǔ)鋼Q235鋼的力學(xué)性能也有所提高。
文檔編號(hào)C22C38/60GK1410582SQ0215302
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者董杰, 朱榮, 李聯(lián)生, 李豐功 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司