本發(fā)明涉及一種石墨化易切削鋼高速線材的制備方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
易切削鋼在汽車、拖拉機(jī)、摩托車、航空、航天、衛(wèi)星、戰(zhàn)略導(dǎo)彈及常規(guī)武器零部件、辦公及電子設(shè)備等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。目前，易切削鋼主要消費(fèi)國均為發(fā)達(dá)國家，我國的易切削鋼消費(fèi)量還很少，但在不斷擴(kuò)大。
常用的硫系和鉛系易切削鋼，其冶煉時(shí)空氣污染嚴(yán)重，且鉛有毒，對(duì)人體有害。鉛易切削鋼的使用將逐漸受到限制，歐共同體已經(jīng)限制回收含鉛的汽車構(gòu)件。因此，開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境友好的低硫、無鉛易切削鋼是重要的發(fā)展方向。
石墨化易切削鋼正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢而提出的，它主要利用鋼中彌散分布起起潤滑作用和斷屑作用的石墨粒子來提高切削性能。利用石墨化技術(shù)來開發(fā)易切削鋼，打破了利用脆性易切削元素來改善鋼的切削性能的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，易切削元素在給材料帶來脆性的同時(shí)，降低了材料的工藝性能和使用性能。石墨易切削鋼被業(yè)界認(rèn)為是一種“綠色環(huán)保”的新鋼材。
目前，已公開發(fā)表的有關(guān)石墨化易切削鋼的專利、文獻(xiàn)中，主要是對(duì)基于促進(jìn)石墨化過程設(shè)計(jì)其化學(xué)成分和制備方法，例如專利“medium-carbonsteelhavingdispersedfinegraphitestructureandmethodforthemanufacturethereof，us6,174,384b1，2001”基于zrc作為石墨的異質(zhì)核心來促進(jìn)石墨化過程，其主要的化學(xué)成分為0.1～1.5％si,＜1.0％c,0.01～0.5％zr；該材料經(jīng)熱軋，或熱軋后在750～1300℃進(jìn)行0.5～10h熱處理，或熱軋后水淬以在基體中析出細(xì)小的zrc顆粒，然后該鋼在740℃進(jìn)行0.5～100h的石墨化處理。再如takashiiwamoto,toshiyukihoshino在文獻(xiàn)“barandwiresteelsforgearsandvalvesofautomobiles---eco-friendlyfreecuttingsteelwithoutleadaddition.jfetechnicalreport，2004(4)：74-80”中給出了利用這類鋼開發(fā)產(chǎn)品的思路，主要是熱軋-石墨化-冷成型-切削-調(diào)質(zhì)-最終產(chǎn)品。并未見有明確指出利用高速線材生產(chǎn)工藝進(jìn)行其制備的公開報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨化易切削鋼高速線材的制備方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。主要是利用高速線材生產(chǎn)工藝及其石墨化退火處理來獲得鐵素體和石墨組織，且石墨粒子均勻分布，其平均直徑約為5μm；鐵素體晶粒平均直徑約為20μm。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：
一種石墨化易切削鋼高速線材的制備方法，其特征在于：制備方法主要采用冶煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、水冷、吐絲、風(fēng)冷、集卷等高速線材生產(chǎn)工藝過程及其石墨化退火處理。根據(jù)高速線材生產(chǎn)工藝過程中的精軋溫度通過調(diào)整設(shè)置在精軋后的水冷裝置控制吐絲溫度，使其在ac3以上50～70℃；通過控制風(fēng)冷速度，使吐絲后的盤條在風(fēng)冷線上快速冷卻以保證集卷溫度在550℃～ms的貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)；石墨化退火主要采用620℃～ac1的等溫處理，等溫時(shí)間3～6小時(shí)。采用該方法制備的石墨化易切削鋼高速線材的直徑為5.0～16mm。
所述石墨化易切削鋼高速線材的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量控制為：c：0.25～0.77％；si：0.20～2.00％；mn：0.50～1.60％；p≤0.010％；s：≤0.010％；al：0.02～0.25％；b：0.0002～0.0060，n：0.002～0.010；其余含量為fe。
本發(fā)明的有益效果：
采用該方法制備的高速線材，其組織主要由石墨和鐵素體晶粒組成。石墨粒子分布均勻，其平均直徑約為5μm；鐵素體晶粒平均直徑約為20μm。這樣的組織特點(diǎn)使該鋼具有良好的切削性能，其相對(duì)切削系數(shù)≥2。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所采用的制備路線圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例具體敘述于后。
實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述。實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明。
本發(fā)明主要通過冶煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、水冷、吐絲、風(fēng)冷、集卷等高速線材生產(chǎn)工藝過程及其石墨化退火處理。根據(jù)高速線材生產(chǎn)工藝過程中的精軋溫度通過調(diào)整設(shè)置在精軋后的水冷裝置控制吐絲溫度，使其在ac3以上30～50℃；通過控制風(fēng)冷速度，使吐絲后的盤條在風(fēng)冷線上快速冷卻以保證集卷溫度在550℃～ms的貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)；石墨化退火主要采用620℃～ac1的等溫處理，等溫時(shí)間3～6小時(shí)。采用該方法制備的石墨化易切削鋼高速線材的直徑為5.0～16mm。
實(shí)施例1
6.0mm直徑的石墨化易切削鋼高速線材的制備，主要工藝流程：冶煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、水冷、吐絲、風(fēng)冷、集卷及其石墨化退火處理。
本實(shí)施例的石墨化易切削鋼高速線材的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)為：0.28c，1.1si,0.72mn，0.010s，0.009p，0.028al，0.003b，0.0040n。
通過調(diào)節(jié)水量將吐絲溫度控制在850℃±5℃范圍內(nèi)，風(fēng)冷線上通過調(diào)節(jié)風(fēng)量將線材冷卻速度控制在18℃/s±5℃/s以上，并同時(shí)使集卷溫度控制在420℃±10℃范圍內(nèi)。
石墨化退火的主要工藝參數(shù)為：石墨化溫度為680℃，石墨化退火時(shí)間為6小時(shí)。
對(duì)上述方法制備的石墨化易切削鋼高速線材進(jìn)行取樣分析與檢測，結(jié)果表明，其組織結(jié)構(gòu)中觀察到的石墨粒子分布均勻，呈近球形、平均直徑為4.6μm，鐵素體晶粒的平均直徑為21μm。其相對(duì)切削系數(shù)為1.8。
實(shí)施例2
15.0mm直徑的石墨化易切削鋼高速線材的制備，主要工藝流程：冶煉、連鑄、加熱、粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、水冷、吐絲、風(fēng)冷、集卷及其石墨化退火處理。
本實(shí)施例的石墨化易切削鋼高速線材的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)為：0.72c，1.5si,0.79mn，0.008s，0.009p，0.026al，0.0036b，0.0050n。
通過調(diào)節(jié)水量將吐絲溫度控制在800℃±5℃范圍內(nèi)，風(fēng)冷線上通過調(diào)節(jié)風(fēng)量將線材冷卻速度控制在20℃/s±5℃/s以上，并同時(shí)使集卷溫度控制在380℃±10℃范圍內(nèi)。
石墨化退火的主要工藝參數(shù)為：石墨化溫度為660℃，石墨化退火時(shí)間為5小時(shí)。
對(duì)上述方法制備的石墨化易切削鋼高速線材進(jìn)行取樣分析與檢測，結(jié)果表明，其組織結(jié)構(gòu)中觀察到的石墨粒子分布均勻，呈近球形、平均直徑為5.2μm，鐵素體晶粒的平均直徑為19μm。其相對(duì)切削系數(shù)為2.1。
由實(shí)施例可見，采用本發(fā)明提出的方法，可以獲得具有良好切削性能的石墨化易切削鋼高速線材。