專利名稱：一種含錫易切削鋼的制作方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵冶金及材料工程領域，特別涉及一種無鉛易切削鋼種(Y20Sn)，可用于制造高強度螺栓等汽車和機械的重要標準零件。
錫與鉛在化學元素周期表中同屬一族，物理和化學性質很相近，作為易切削元素錫是鉛的很好的替代者。
一種含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種的主要成份(Wt％)為C0.18～0.22、Si0.40～0.60、Mn0.65～1.00、P0.05～0.08、S0.15～0.28、Sn0.01～0.05。
冶煉的關鍵措施如下(1)為防止煉鋼過程中鋼水吸氧，采用中性的稀薄渣，如CaO-SiO2-Al2O3三元渣覆蓋鋼液。
(2)采用適當的脫氧方法和步驟主要用錳鐵或加少量硅鐵或含鋁20％左右的鋁灰或碳粉進行擴散脫氧。
(3)用氧化鋯固體電解質氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度，并隨時進行調整。在20Kg感應爐中，喂絲前的鋼液氧活度應控制在70～100×10-6。大爐子由于吸氧慢，氧活度可以適當高一些。
(4)鋼中加入適量的錫，鋼水的錫含量不超過0.05％。
(5)碳硫是兩個重要元素，應及時取樣分析，調整成份。
(6)采用吹氬或電磁攪拌，使成份均勻。
(7)靜置適當時間，扒去浮渣，進行澆注。
Y20Sn易切削鋼的力學性能優異，熱軋(鍛)態試樣的抗拉強度達到460MPa，延伸率為25～30％，斷面收縮率55～60％，超過了國標GB8731-88中相應鋼種-Y20、Y15Pb的標準(見附表1)。
采用中性的稀薄渣CaO-SiO2-Al2O3三元渣覆蓋鋼液。
用錳鐵及含鋁20％左右的鋁灰或碳粉進行擴散脫氧。
用氧化鋯固體電解質氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度，并隨時進行調整。在500Kg感應爐中冶煉，喂絲前的鋼液氧活度控制在70～100×10-6。
鋼水的錫含量0.05％。
采用電磁攪拌，使成份均勻。
靜置5分鐘，扒去浮渣，進行澆注。
鋼種切削性能良好，在BJ-1630GD車床上，使用高速鋼刀具對試樣進行車削實驗時，設定車床主軸轉速依次為200、320和550轉/min、平均切削速度為85m/min、走刀速度0.096mm/轉、吃刀深度為1.0mm.。經過30分鐘的切削試驗，刀具后刀面磨損寬度Vb遠小于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到了6.4級。
鋼中的夾雜物為MnS，復合夾雜物主要由MnS、SiO2及Al2O3等組成，其粒度小于10μm，多呈球狀或塊狀。基體的晶粒細小而均勻。比較不同錫含量的易切削鋼的力學性能、易切削性能及金相組織，0.05％為最佳錫含量。
附表1.易切削鋼機械性能的國家標準(熱軋態GB8731-88)
權利要求
1.一種含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種的主要成份(Wt％)為C0.18～0.22、Si0.40～0.60、Mn0.65～1.00、P0.05～0.08、S0.15～0.28、Sn0.01～0.05。
2.如權利要求1所述的含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種冶煉中使用的是中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO35％、SiO235％、Al2O330％。
3.如權利要求1或2所述的含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種冶煉采用的脫氧方法和步驟主要用錳鐵或加少量含鋁20％左右的鋁灰或碳粉進行擴散脫氧。
4.如權利要求1或2或3所述的含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種冶煉采用氧化鋯固體電解質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控制在70～200×10-6。
5.如權利要求1或2或3或4所述的含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種冶煉采用吹氬或電磁攪拌工藝。
6.如權利要求1或2或3或4或5所述的含錫易切削鋼，其特征在于本鋼種冶煉靜置時間為3-8分鐘。
全文摘要
本發明屬于鋼鐵冶金及材料工程領域，此鋼種可用于制造高強度螺栓等汽車和機械的重要標準零件。其特征在于鋼中含有0.01～0.05％的Sn，冶煉米用中性覆蓋渣鋼液、擴散脫氧、固體電解質氧濃差電池快速定氧等多項措施，研制出力學性能和易切削性能兼優的無鉛易切削鋼種(Y20Sn)。在中低等切削速度(25m/min)下用高速鋼刀具進行切削實驗時，該鋼種顯示出良好的易切削性能。在MTS810材料試驗機上的測試結果表明鋼的力學性能優異，試樣的抗拉強度達460MPa，延伸率為25％～30％，斷面收縮55％～60％，達到了國標GB8731－88中相近鋼種(Y20、Y15Pb)的標準。
文檔編號C22C38/60GK1450192SQ0311963
公開日2003年10月22日 申請日期2003年3月18日 優先權日2003年3月18日
發明者李聯生, 董杰, 朱榮, 李豐功, 王玉剛, 仇永全, 孫彥輝, 許丹娘 申請人:北京科技大學