專利名稱:易45鈦硫易切削鋼及其生產(chǎn)方法
本發(fā)明涉及一種在機械工業(yè)中廣泛應(yīng)用的易切削鋼-Y45TiS及其冶煉方法。
中碳Ca-S易切削鋼是目前在機械工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一類易切削鋼，但此類易切削鋼除調(diào)質(zhì)性能有某些缺點外，在冶煉過程中也有一些技術(shù)上的困難。以Y45CaS中碳易切削鋼為例該種鋼為本質(zhì)粗晶粒鋼，晶粒度為3-4級，高溫時，奧氏體晶粒長大傾向較大，淬透性亦較差。在冶煉過程中，由于是以硫磺進行硫化，硫磺比重小，在鋼水中易上浮，在高溫下易產(chǎn)生SO2有毒氣體，有害于操作工人的健康，污染操作環(huán)境。此外，Ca合金不易加入鋼中，而且在鋼中Ca的溶解度又很低，因此，難以保證鋼中Ca成分的穩(wěn)定性，從而，使鋼的合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性明顯降低。
本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種機械性能和調(diào)質(zhì)性能和45＃鋼相當(dāng)，切削性能優(yōu)于45＃鋼，在淬透性、本質(zhì)晶粒度和奧氏體晶粒長大傾向方面優(yōu)于Y45CaS易切削鋼，而冶煉過程中又能夠克服Y45CaS冶煉中的困難的新型易切削鋼。從而實現(xiàn)機械加工的省力、節(jié)能和提高加工效率，降低加工成本。近年來，雖然日本等少數(shù)國家已開始試制Ti-Ca復(fù)合易切削鋼，但有關(guān)這方面的實質(zhì)性技術(shù)文獻報道很少。
本發(fā)明提供的Y45TiS易切削鋼含有(按重量)0.42～0.50%C，0.60～1.00%Mn，0.17～0.37%Si，0.04～0.13%S，≤0.04%P，0.005～0.03%Ti。為保證Y45TiS具有良好的切削性能，在電弧爐、轉(zhuǎn)爐、平爐或其它爐子中冶煉該種鋼時，除按通常優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼工藝操作外，應(yīng)嚴格控制對本鋼種有害的元素〔N〕和〔Al〕，使〔N〕或〔Al〕在0.005%以下。以減少TiN和Al2O3的數(shù)量，降低這二種硬質(zhì)夾雜物對鋼切削性能的有害影響。采用電弧爐冶煉Y45TiS時，在裝廢鋼前，向電弧爐中事先加入足夠造渣劑，在熔化過程中邊熔化邊成渣。氧化期還原期操作禁用粘土火磚。只用CaOCaF2或鐵皮及時迅速地造好堿度在2.0～2.8的透氣性高，流動性好的爐渣。冶煉期間，采用高溫氧化，白渣還原精煉，快速熔化、快速除渣、快速還原、快速出鋼操作。Y45TiS與Y45CaS同屬調(diào)整脫氧鋼。Y45TiS以Ti調(diào)整脫氧，Y45CaS以Ca調(diào)整脫氧。在電弧爐，轉(zhuǎn)爐、平爐及其它爐子中冶煉Y45TiS時，脫氧程度始終控制在鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼之間。其調(diào)整脫氧、硫化及合金化操作如下出鋼時，必須首先將稱量好的Fe-Ti加入鋪滿鋼水的盛鋼桶中鋼流內(nèi)，進行調(diào)整脫氧后，按鋼種成分范圍和出鋼量確定的硫鐵礦和Fe-Si用量，將硫鐵礦和Fe-Si加入盛鋼桶內(nèi)，調(diào)整好硫和硅的含量。盛鋼桶內(nèi)鋼水溫度在1560℃～1570℃時，通過滑動水口，采用三位一體澆注，鑄錠后，鋼錠采用緩冷操作。
Y45TiS同45＃鋼，Y40Mn和Y45CaS的性能比較如下圖1為Y45TiS與45＃鋼以切削速度為90米/分進行中速切削時，刀具磨損情況。圖2為Y45TiS與45＃鋼在切削速度為250米/分下進行高速切削時，刀具磨損情況。實驗表明Y45TiS適合在30～250米/分的切削速度范圍內(nèi)被加工，與45＃鋼相比，提高刀具壽命3～9倍。
機械性能表1
表1中Y45TiS機械性能與GB699-65標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值對比都在所規(guī)定的規(guī)格范圍內(nèi)，與正常生產(chǎn)的45＃鋼對比，Y45TiS的強度指標(biāo)平均值高于45＃鋼，塑性指標(biāo)與45＃鋼相當(dāng)，說明新鋼種具有基礎(chǔ)鋼的力學(xué)性能。
旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗結(jié)果 表2
表2中試驗數(shù)據(jù)指出，三組不同含硫量的疲勞強度都高于45＃鋼，表明Y45TiS具有良好的疲勞強度。
在M-200型磨損試驗機上進行耐磨性試驗，采用滑動磨擦方式，上試樣固定(用耐磨鑄鐵)，下試樣轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分，其結(jié)果如下
Y45TiS與Y40Mn磨損試驗結(jié)果表3
Y45TiS與Y40Mn的磨損試驗結(jié)果表4
Y45TiS與Y40Mn磨損量比較，前者比后者降低一倍以上，表明Y45TiS新鋼種比Y40Mn耐磨。
用自動膨脹儀測定Y45TiS的臨界點，其結(jié)果如下Y45TiS臨界點測定結(jié)果表5
Y45TiS與45＃鋼相比、由于鋼中加Ti、使加熱時臨界點上升、冷卻時臨界點下降。
用德制的EWISS型示差立式膨脹儀測量線膨脹系數(shù)，其結(jié)果如下線膨脹系數(shù)測量結(jié)果 表6
Y45TiS的線膨脹系數(shù)基本上小于45＃鋼，對要求精度高，變形小的零部件Y45TiS提供了新材料。
鋼中夾雜物采用金相分析、電子探針微區(qū)x射線分析、定量分析和掃描電子顯微鏡觀察分析得出鋼中夾雜物以MnS和呈紡錘形或近視球形的Ti-S-Al-O系復(fù)合夾雜物，有時參雜極少量TiN夾雜物。
該發(fā)明所涉及的新鋼種與45＃鋼及某些中碳易切鋼相比具有許多優(yōu)點。與45＃鋼比，Y45TiS有比45＃鋼較好的切削性能，能夠在30～250米/分的切削范圍內(nèi)，提高刀具壽命，提高切削加工效率、節(jié)能、節(jié)省刀具和操作人員。線膨脹系數(shù)比45＃鋼小、加工變形小、適于加工精度高、變形小的零部件。調(diào)質(zhì)處理時，淬裂敏感性比45＃低。冶煉時間也比45＃鋼短25%，提高了冶煉作業(yè)率和設(shè)備利用率，減少了電耗。與Ca-S易切鋼相比，用Ti元素調(diào)整脫氧能夠細化鋼的晶粒度，提高高溫加工時奧氏體粗化溫度，提高鋼的淬透性，而且Ti元素在冶煉過程中比Ca元素更易加入鋼中，因此，Ti-S易切鋼比Ca-S易切鋼易于生產(chǎn)，質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠。同時，也解決了Ca-S易切鋼生產(chǎn)給環(huán)境造成污染的問題。與Y40Mn易切削鋼相比，Y40Mn的機械性能、晶粒度、調(diào)質(zhì)熱處理性能都不如Y45TiS好、做絲杠、光杠、操縱桿易變形，產(chǎn)生不合格品。耐磨性也比Y45TiS低，由于Y40Mn含硫高，因此，熱加工困難，成材率低。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種新型易切削鋼-Y45TiS及其冶煉方法，其特征是含有(按重量)0.42～0.50%C，0.60～1.00%Mn，0.17～0.37%Si，0.04～0.13%S，≤0.04%P，0.005～0.03%Ti。
2.按權(quán)利要求
1所述的易切鋼，其特征是鋼中〔Al〕或〔N〕的含量(按重量)不超過0.005%。
3.按權(quán)利要求
1或2所述的易切鋼，其特征是脫氧程度控制在鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼之間。
4.按權(quán)利要求
2或3所述的易切鋼，其特征是出鋼時，按鋼種規(guī)格范圍，確定了Fe-Ti，硫鐵礦和Fe-Si的用量后，首先將Fe-Ti按一定粒度加入盛鋼桶鋼流中進行脫氧后，再將硫鐵礦和Fe-Si加入盛鋼桶內(nèi)。
5.按權(quán)利要求
2所述的易切鋼，其特征是爐渣的堿度為2.0-2.8。
6.按權(quán)利要求
2或3所述的易切鋼，其特征是用電弧爐冶煉這種鋼時，裝廢鋼前，向電爐中事先加入足夠的造渣劑，在熔化過程中邊熔化邊成渣，氧化期還原期禁用粘土火磚，而用CaO，CaF2或鐵皮及時迅速地造好流動性好的爐渣。
7.按權(quán)利要求
2或6所述的易切鋼，其特征是采用高溫氧化，白渣還原精煉，快速熔化、快速除渣、快速出鋼等操作。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種新型中碳易切削鋼—y45Tis。 該鋼種含有(按重量)0.42～0.50％C，0.60～1.00％ Mn，0.17～0.37％Si，0.04～0.13％S，＜0.04％P， 0.005～0.03％Ti。鋼中[N]或[Al]的含量(按重量)不 大于0.005％。脫氧程度控制在鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼 之間。并具有4文檔編號C22C38/60GK86106761SQ86106761
公開日1988年4月13日 申請日期1986年10月4日
發(fā)明者封順懷, 劉永銓 申請人:撫順新?lián)徜搹S導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan