[发明专利]一种易切削镍铜合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及易切削镍铜合金材料的制备工艺，特别提供了一种易切削镍铜合金的制备方法。

背景技术

根据含易切削元素的不同，可分为硫易切削钢、铅易切削钢、钙易切削钢、钛易切削钢以及复合易切削钢。应用较多的是硫易切削钢。一般认为，随着硫含量的增高，钢材的切削性能也越好，但对普通钢而言，微量增硫就能起到改善可切削性的明显效果；加入适当的硫(尤其在硫低于0.1％以下)，对改善钢可切削性的效果都是非常显著的。其作用主要表现在：不仅降低切削力与切削温度，明显提高刀具寿命，而且还降低工件的表面粗糙度，改善切屑处理性。

我国生产的易切削钢系列，虽经几次标准的修订，成为现行的GB8731.88的9种钢，但大部分却是沿袭前苏联1954年标准，能生产的品种也十分有限。没有镍基易切削合金标准。

镍铜是应用非常多的一种镍基合金，镍铜合金包括蒙乃尔400，蒙乃尔K500等，，广泛应用于石油、石化、船舶等领域。但其加工性能不佳限制了其应用，UNS N04405牌号规定了易切削蒙乃尔合金成分，其中硫含量要求控制在0.025-0.06％，镍铜合金中硫主要以(M n、F e)S的形式存在，由于M n S夹杂物割断了基体的连续性和应力集中源作用而使车屑易断，润滑作用使刀具的磨损减小，从而改善了切削性能。

易切削镍铜与其它易切削钢一样，是世界三大难以生产的合金之一，工艺开发的难点主要在于：易切削镍铜的高氧含量、高硫含量大大降低了合金液的表面张力，使合金液与渣分离困难，从而造成合金液与渣混卷，形成大量表面及皮下缺陷，这使得下一步需要进行的锻造和轧制难以进行；硫的偏析是造成其切削性能不均的一个主要因素。硫在锭头部形成正偏析，在锭尾部形成负偏析，因此，在锭的不同位置，其含量偏差很大。如果合金液中氧含量高，还极易生成硬的氧化物质点，氧化物易在锭尾部集中，从而使钢材切削性能影响也较大。以上两个因素对易切削的均匀性产生很大影响。

易切削镍铜中锰、氧含量高，在高温下会与耐火材料中的某些成分发生理化反应，使耐火材料浸蚀；易切削镍铜合金液粘度大，流动性差，为保证其可浇性必须提高浇注温度，但同时易切削镍铜又是裂纹敏感钢种，必须采用弱冷制度，这些相互矛盾的要求使易切削钢生产工艺非常困难。

因此，目前在易切削镍铜工艺的开发过程中应着力解决的几个问题是：选择何种硫化物，如何进行添加，化学成分的优化控制，最佳氧含量的确定及脱氧剂选择和脱氧制度的选择。

因此，目前在易切削镍铜工艺的开发过程中应着力解决的几个问题是：选择何种硫化物，如何进行添加，化学成分的优化控制，最佳氧含量的确定及脱氧剂选择和脱氧制度的选择。

发明内容

本发明的目的是提供了一种易切削镍铜合金的制备方法。

本发明提供了一种易切削镍铜合金的制备方法，其特征在于：所述的易切削镍铜合金的制备方法包括以下三步，

第一步：装料，抽真空，这时真空度要保持在9Pa之内，送电；

第二步：待所装的料完全开化，同时真空度要低于1Pa，这时控制温度在1500℃到1650℃之间，精炼5到25分钟，加入脱氧剂，最后加入硫化物，使得镍铜合金中的硫含量介于0.020-0.08％，优化的硫含量为0.040-0.06％，所述的硫化物为硫化锰、硫化铁、硫化镍、硫化铜和高冰镍中的一种或者它们的混合物，所述的脱氧剂为碳和镍镁合金、钙硅合金、铜锆合金三者之一或它们的混合物；

第三步：测温，1400℃到1500℃时浇铸，浇铸时间低于30秒，破真空不少于10分钟。

所述的硫化锰、硫化铁、硫化镍、硫化铜和高冰镍中的一种或者它们的混合物，即能是粉状也能是块状，能直接加入，也能包在铜箔或者镍箔中加入。

所述的易切削镍铜合金的冶炼过程中需要有一个严格真空的精炼过程，以保证合金中的氧含量低于20ppm，最好含量氧含量低于10ppm；

所选择的脱氧剂可以是钙和钙-硅合金，碲、锆、稀土和钛等脱氧剂，镁脱氧剂也可以考虑，但是尽量不用金属铝进行脱氧，以上脱氧剂即可以是单独的金属，也可以是与镍或者铜的中间合金，如Cu-Ca、Cu-RE、Ni-Mg等。

本发明的优点：

钢材的切削性能好，对改善钢可切削性的效果非常显著，降低切削力与切削温度，明显提高刀具寿命，降低工件的表面粗糙度，改善切屑处理性。

具体实施方式

实施例1

镍铜合金中，在1600℃精炼20分钟后，加入碳和镍镁合金脱氧，最后加入0.06％(硫重量)MnS到镍铜合金液。

对浇铸的合金锭成分分析结果：