一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于：其具有如下的成分及質(zhì)量百分比（%）：0.1≤C≤0.15，Cr：16.0?18.0，Ni：1.4?3.4，N：0.10?0.25，Si≤0.75，6.0≤Mn≤8.0，P≤0.04，0.25≤S≤0.35，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該合金材料成本低且具有良好的力學(xué)性能、切削性能和熱加工性能。
【專利說明】
一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]易切削不銹鋼是指具有優(yōu)良切削加工性能的合金材料，提高易切削性能的主要方法就是通過單獨(dú)或者復(fù)合添加易切削元素如3、？、？13、81、1^等。含硫易切削鋼占世界和我國易切削鋼總產(chǎn)量的比例分別達(dá)70%和90%，由于其具有良好的切削性能和力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有切削性能需求的工業(yè)領(lǐng)域。硫在鋼中主要以MnS夾雜物的形式存在，大量呈點(diǎn)狀或鏈狀的MnS析出阻斷了基體組織的連續(xù)性，從而使得切削性更加優(yōu)異；同時(shí)MnS的析出在加工刀具和被加工件之間也起到了潤滑作用。
[0003]近年來，隨著世界范圍內(nèi)金屬鎳供需關(guān)系及價(jià)格的劇烈波動，世界各國特別是發(fā)達(dá)國家均在努力攻克不含鎳或低鎳不銹鋼產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)不銹鋼相比，通過加入一定量的錳、氮元素來穩(wěn)定奧氏體，低鎳的經(jīng)濟(jì)型奧氏體不銹鋼也可以獲得優(yōu)異的綜合性能。本發(fā)明正是在這樣的背景下，發(fā)明了一種通過Mn和N元素來穩(wěn)定奧氏體組織的、低Ni含量的、經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:其具有如下的成分及質(zhì)量百分比(％):0.1 < C<0.15,Cr:16.0-18.0,Ni:1.4-3.4,N:0.10-0.25, Si < 0.75,6.0 < Mn<8.0，？<0.04，0.25^<0.35，余量為?6和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]該合金材料的Mn X S積和Mn/S比滿足:1.5<MnXS<2.5，8< Mn/S < 30，保證MnS夾雜物呈近球狀形貌析出且不會導(dǎo)致合金材料在熱加工過程中發(fā)生熱裂。
[0007]其生產(chǎn)工藝包括以下步驟:采用感應(yīng)熔煉工藝，感應(yīng)熔煉前，感應(yīng)爐中先放入經(jīng)過300° C烘干處理的純鐵、鉻鐵、純鎳、純錳原材料，將感應(yīng)爐抽真空到低于5Pa后，關(guān)閉擴(kuò)散栗，同時(shí)保持機(jī)械栗和羅茨栗工作狀態(tài)，緩慢提高感應(yīng)爐功率，待感應(yīng)爐中原材料底部出現(xiàn)暗紅色光時(shí)，打開氣閥先后用羅茨栗和擴(kuò)散栗抽氣到低于3Pa，然后充入純氬氣;然后將原材料全部熔清后，停電冷凝至鋼液表面結(jié)膜，然后加入MnN和FeS原材料并充入純氮?dú)猓?jīng)常規(guī)工藝熔清后澆注成型；再經(jīng)熱鍛和退火處理，最終制得經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料。
[0008]本發(fā)明的機(jī)理如下所述:控制Mn含量來固定N元素，在降低Ni含量的前提下制備出組織非常穩(wěn)定、完全奧氏體化的合金材料，生產(chǎn)成本更加低廉。在這基礎(chǔ)上，通過控制合金材料中的Mn X S積和Mn/S比，從而獲得數(shù)量更多、分布更加彌散均勻的近球狀MnS夾雜物。這種近球狀的呈彌散分布的MnS夾雜物不會惡化熱加工性能。在鋼的切削加工過程中，MnS夾雜物在刃具和鋼材之間起到了潤滑作用，大大改善了鋼的切削性能。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
本發(fā)明的生產(chǎn)成本更加低廉，大大改善了鋼的切削性能，并且不會惡化熱加工性能。本發(fā)明合金材料的室溫拉伸斷裂強(qiáng)度不小于800 MPa，屈服強(qiáng)度不小于380 MPa，斷裂延伸率不小于55%。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011 ]實(shí)施例1: 一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:其具有如下的成分及質(zhì)量百分比(％):
Cr16.8%
Ni2.6%
N0.18%
Mn7.3%
C0.12%
Si0.36%
S0.28%
P0.011%
Fe余量
其生產(chǎn)工藝包括以下步驟:采用感應(yīng)熔煉制備奧氏體不銹鋼合金材料，綜合配料計(jì)算后，熔煉前在300° C的烘箱中烘干處理純鐵、鉻鐵、純鎳、純錳原材料，感應(yīng)爐中先后放入鉻鐵、純鎳、純錳、純鐵原材料，將感應(yīng)爐真空度抽真空到4.5Pa后，關(guān)閉擴(kuò)散栗，同時(shí)保持機(jī)械栗和羅茨栗工作狀態(tài)，緩慢提高感應(yīng)爐功率，待感應(yīng)爐中原材料底部出現(xiàn)暗紅色光時(shí)，打開氣閥先后用羅茨栗和擴(kuò)散栗抽氣到2.6Pa，然后充入純氬氣;然后將原材料全部熔清后，停電冷凝至鋼液表面結(jié)膜，然后加入MnN和FeS原材料并充入純氮?dú)?，?jīng)常規(guī)工藝熔清后澆注成型;再經(jīng)熱鍛和退火處理，最終制得經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料。該合金材料室溫拉伸抗拉強(qiáng)度810 MPa，屈服強(qiáng)度385 MPa，斷裂延伸率56%。
[0012]實(shí)施例2:—種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:其具有如下的成分及質(zhì)量百分比(％):
Cr17.7%
Ni2.2%
N0.21%
Mn6.8%
C0.13%
Si0.29%
S0.31%
P0.012%
Fe余量其生產(chǎn)工藝包括以下步驟:采用感應(yīng)熔煉制備奧氏體不銹鋼合金材料，綜合配料計(jì)算后，熔煉前在300° C的烘箱中烘干處理純鐵、鉻鐵、純鎳、純錳原材料，感應(yīng)爐中先后放入鉻鐵、純鎳、純錳、純鐵原材料，將感應(yīng)爐真空度抽真空到4.2Pa后，關(guān)閉擴(kuò)散栗，同時(shí)保持機(jī)械栗和羅茨栗工作狀態(tài)，緩慢提高感應(yīng)爐功率，待感應(yīng)爐中原材料底部出現(xiàn)暗紅色光時(shí)，打開氣閥先后用羅茨栗和擴(kuò)散栗抽氣到2.8Pa，然后充入純氬氣;然后將原材料全部熔清后，停電冷凝至鋼液表面結(jié)膜，然后加入MnN和FeS原材料并充入純氮?dú)?，?jīng)常規(guī)工藝熔清后澆注成型;再經(jīng)熱鍛和退火處理，最終制得經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料。該合金材料室溫抗拉強(qiáng)度805 MPa，屈服強(qiáng)度380 MPa，斷裂延伸率57%。
[0013]本發(fā)明合金材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、切削性能和熱加工性。本發(fā)明的含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料在切削性方面要優(yōu)于203S不銹鋼且成本更加低廉。
[0014]實(shí)施例只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上方案所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:其具有如下的成分及質(zhì)量百分比(0/0):0.1 <C<0.15，Cr:16.0-18.0，N1:1.4-3.4，N:0.10-0.25，Si <0.75，6.0<11^8.0，？<0.04，0.25<3<0.35，余量為?6和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:該合金材料的 Mn X S 積和 Mn/S 比滿足:1.5<MnXS<2.5,8< Mn/S < 30。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)型含硫易切削奧氏體不銹鋼合金材料，其特征在于:其生產(chǎn)工藝包括以下步驟:采用感應(yīng)熔煉工藝，感應(yīng)熔煉前，感應(yīng)爐中先放入經(jīng)過300° C烘干處理的純鐵、鉻鐵、純鎳、純錳原材料，將感應(yīng)爐抽真空到低于5Pa后，緩慢提高感應(yīng)爐功率，待感應(yīng)爐中原材料底部出現(xiàn)暗紅色光時(shí)，打開氣閥先后用羅茨栗和擴(kuò)散栗抽氣到低于3Pa，然后充入純氬氣;然后將原材料全部熔清后，停電冷凝至鋼液表面結(jié)膜，然后加入MnN和FeS原材料并充入純氮?dú)?，?jīng)常規(guī)工藝熔清后澆注成型;再經(jīng)熱鍛和退火處理。
【文檔編號】C22C38/60GK105861955SQ201610372424
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】徐裕來, 李鈞, 張華偉, 彭偉, 武昭妤, 肖學(xué)山
【申請人】上海大學(xué)興化特種不銹鋼研究院