[发明专利]一种热塑性优良的环保型低碳高硫铋易切削钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型无铅易切削钢，具体的说涉及一种低碳高硫铋易切削钢，具有优良可切削性能的同时又具有优良的热塑性。

背景技术

随着机械加工高速化、精密化、自动化的发展，特别是汽车工业、精密仪表工业和家用电器等的发展，各种精密零部件的国内国际需求越来越大。目前，低碳Pb-S复合型易切削钢被广泛应用，含铅易切削钢具有优良的可切削加工性能，特别是具有对切削加工自动化最重要的优良的切屑处理性；但由于铅具有毒性，对环境和身体健康危害较大，欧盟关于报废车辆的指令中，已禁止回收含有包括铅等重金属的汽车零部件，随着人们环保意识的增强，易切削钢中铅的替代是未来必然的趋势。

有大量研究指出铋是最有希望替代易切削钢中铅的元素，铋无毒，且具有与铅相似的物理性质，铋可以像铅一样能够显著提高易切削钢的可切削性能，甚至在某些方面的性能还优于铅易切削钢。然而，当易切削钢中添加较高含量的铋时，可显著降低其热塑性，钢材在连铸、轧制过程中容易产生开裂及表面缺陷等问题，从而限制了铋易切削钢的发展。关于铋易切削钢的专利中，大多数主要集中在其可切削性能的研究上，而关于热塑性优良的铋易切削钢的报道则很少。目前，相关专利KR2001-0112887、KR10-0940715、KR10-0306138、KR10-2004-0057180、JP2000-265243A、WO2008/082153A1、JP2000-336454A关于改善铋易切削钢热塑性的方法主要有：提高含铋钢再加热温度及延长再加热时间、增加轧制道次及减小各道次压下量、控制高的终轧温度、单独添加硼元素、减小奥氏体晶粒尺寸等，但其改善效果仍是有限的，不能有效解决此问题；专利CN102330039A申请公开了一种低碳含铋环保易切削钢，钢中添加Bi0.05～0.2%，其成本较低、环保性较好以及具有不逊于相当碳含量的含铅易切削钢的可切削性能，但该低碳含铋环保易切削钢的热塑性仍不佳，轧制中仍易开裂；专利CN101578383A发明钢中存在Bi0.04～0.20%的同时，又存在有Sn0.04～0.20%，为铋锡复合易切削钢，其单独加入了B；专利CN103255359A公布的一种含铋易切削钢，钢中含N0.005～0.05%，优选N0.01～0.03%，钢中高的N含量在生产过程中会增加其生产难度，易产生气孔，并影响钢的力学性能。本发明含铋钢通过复合添加热塑性改善元素B和Ti来提高钢基体自身的热塑性，从根本上解决其容易产生开裂及表面缺陷的问题。

发明内容

本发明的目的是在兼顾环保因素和优良可切削性能的同时，开发出一种具有优良热塑性的低碳高硫铋易切削钢，从而用来替代传统可切削性能优良的低碳Pb-S复合易切削钢，并弥补我国高性能易切削钢生产的不足。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

（1）一种热塑性优良的低碳高硫铋易切削钢，其特征在于：主要成分重量百分比为：C≤0.15%，Si≤0.10%，Mn0.80～1.6%，P0.02～0.10%，S0.20～0.45%，Bi0.03～0.20%，N≤0.010%，T[O]0.002～0.02%，在此基础上钢中还含有B0.001～0.015%和Ti0.005～0.15%，余量为Fe及其它不可避免的微量元素。

（2）根据上述（1）所述的一种热塑性优良的低碳高硫铋易切削钢，其特征在于：Bi、S、Mn间含量重量百分比的关系满足如下关系式：

0.25%≤Bi+S≤0.55%

2.5≤Mn/S≤7.0

（3）根据上述（1）所述的一种热塑性优良的低碳高硫铋易切削钢，其特征在于：B、Ti、N间含量重量百分比的关系满足如下关系式：

0.002%≤B-10.8×(N/14.0-Ti/47.9)

（4）根据上述（1）或（2）或（3）所述的一种热塑性优良的低碳高硫铋易切削钢，其特征在于：还含有Se、Te、Sn、Zr、Ca、Cr、Cu、Ni、Mg、Zn、Sb、稀土中的一种或两种以上能够改善可切削性能的元素：上述各组分的含量重量百分比均为0.001～0.50%。

（5）根据上述（1）或（3）所述的一种热塑性优良的低碳高硫铋易切削钢，其特征在于：所述的热塑性改善元素B和Ti还可用于其它低碳钢热塑性的改善。

上述方案详述如下。