[发明专利]具有优异切削性和热加工性的环保无铅易切钢

说明书

技术领域

本发明涉及环保无铅易切钢，其可用作汽车精密油压部件、办公室自动设备部件、家电产品部件的材料，更具体而言，涉及具有优异切削性的环保无铅易切钢，其不仅使用了能够代替对环境或人体有害的Pb的用于提高切削性的元素，而且使用了通过精确脱氧作用而在钢线材上形成的低熔点的氧化物。另外，本发明还涉及由于优异的热延性而在热轧时不会发生表面缺陷如角裂的环保易切钢。

背景技术

易切钢通常用作精密零件的材料，具有优异的切削性。所述易切钢的优异切削性是由于易切钢中存在的金属或非金属夹杂物。当通过使用工具切削钢产品时，非金属夹杂物如MnS起到所述工具的尖端与钢产品接触位置的应力集中元素的作用，从而在很容易在所述夹杂物和基体之间的界面处产生空隙和开裂并且减少切削所需的力。

另外，金属夹杂物如Pb在比切削热还低的温度下熔化并起到切口和切削工具之间的界面处的润滑剂的作用，从而限制所述切削工具的磨损并降低切削力。

因此，为提高钢产品的切削性，要加入能够形成金属或非金属夹杂物的元素。传统上使用的非金属夹杂物有MnS。特别地，形成为混有氧化物的球形的MnS提供最优异的切削性。

在另一方面，金属夹杂物通常称为切削性提高元素。Pb是一种代表性的切削性提高元素。由于Pb与铁的溶度低，因此其容易以金属夹杂物的形式存在于易切钢中。另外，由于327.5℃的适度的低熔点，Pb能够很容易地被割尖产生的热量熔化。

因此，由于Pb完全具有提高切削性所需的特性，至今含Pb的易切钢仍是最具代表性的易切钢并被作为最适于切削的钢产品而在实际中应用。

然而，所述含Pb的易切钢在反复切削操作过程中会产生铅蒸气。由于钢产品中存在的Pb对人体有害，长期以来一直需要替代含Pb的钢。

研发出的替代含Pb易切钢的钢产品有含Bi的易切钢。由于Bi是一种低熔点金属并且与铁的溶度低，因此Bi可非常有利地用来提高切削性。

然而，由于Bi的熔点为290℃，比Pb的熔点低120℃，因此Bi很容易熔化。由于表面张力比Pb低，Bi具有更高的可湿性。这些特性可导致钢产品的晶界脆化。

相应地，由于晶界脆化造成热延性降低，含Bi的易切钢的热加工性显著下降。另外，所述易切钢的切削性不如含Pb的易切钢，用含Bi的易切钢替代含Pb的易切钢仍存在多种问题。

然而，含Pb的易切钢也存在问题。特别是，随着CNC机器工具的快速发展，已实现高速切削和自动化。发生的一种现象是，切削工具的特定元素如对碳化钨最重要的元素钨(W)，在高速切削时1000℃或更高温度的热量下快速扩散到切口上。由于这种所述元素如W的扩散，所述切削工具会很快地磨损。

特别地，由于含Pb的易切钢不能有效防止工具因热扩散所致的磨损，需要开发在高速切削方面具有优异切削性的易切钢。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供环保无Pb的易切钢，其通过在钢产品中加入可替代对环境和人体有害的元素如Pb的Bi和Sn而具有环保性质，通过形成低熔点的复合氧化物而提供优异的切削性，能够减小工具的磨损，以及通过以优化比例加入如Mn和B等元素而具有优异的热加工性。

技术方案

本发明的一个方面提供无Pb易切钢，其由0.03-0.30wt％的碳(C)、0.01-0.30wt％的硅(Si)、0.2-2.0wt％的锰(Mn)、0.02-0.10wt％的磷(P)、0.06-0.45wt％的硫(S)、0.04-0.20wt％的铋(Bi)、0.04-0.20wt％的锡(Sn)、0.001-0.015wt％的硼(B)、0.001-0.010wt％的氮(N)、0.002-0.025wt％的总氧含量(T[O])和余量的铁以及不可避免的杂质形成，其中Sn、Bi、S、B和N满足一个或多个选自以下关系表达式1-3的关系，

(Bi+Sn+S)Mn≥0.4]]>

...关系表达式1，