[发明专利]一种易切削非调质钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种易切削非调质钢，其化学元素质量百分比为：C：0.35‑0.45％；Si：0.45‑0.0.65％；Mn：1.35‑1.65％；S：0.025‑0.065％；V：0.07‑0.15％；Ti：0.01‑0.018％；N：0.012‑0.017％；Al：0.015‑0.035％；Ca：0.0008‑0.0025％；余量为铁和其他不可避免的杂质；且满足S/Ca为20‑60。此外，本发明还提出了一种上述的易切削非调质钢的制造方法，包括步骤：(1)冶炼和精炼；(2)浇铸；(3)轧制；(4)锻造；(5)两段式冷却。本发明所述的易切削非调质钢保证塑韧性的基础上，提高了材料的强度。

技术领域

本发明涉及一种钢及其制造方法，尤其涉及一种非调质钢及其制造方法。

背景技术

非调质钢起源于第二次石油危机，在节能动力的推动下和微合金化技术的基础上,德国蒂森公司开发了第一个非调质锻钢49MnVS3。随后英、法等国的钢铁公司建立了一系列的非调质钢，并形成了国际标准牌号；近年来日本研究非调质钢最为活跃,处于世界先进水平,新日铁、神户、爱知、山阳特殊制钢等相继建立了各自的非调质钢系列。与国际相比，我国研制非调质钢的起步较晚，20世纪90年代相继开发了F45MnV、F35MnVN、35MnVS、40MnVS等钢种。

随着汽车行业的快速发展，汽车安全性、稳定性及能耗等指标要求汽车零部件可靠、环保与减重；同时，汽车零部件的加工制造以数控机床为中心，对材料的切削性能提出越来越高的要求,因此高强韧性的易切削非调质钢成为汽车零部件的最佳选择。

汽车曲轴用非调质钢是在低、中碳锰钢中添加合金元素，通过细晶强韧化，沉淀析出强化，使其强度达到调质钢的水平，同时又有一定的塑韧性。传统的易切削钢含有Pb元素，其加工性能优良，但是这种重金属元素对环境有害，随着对环保的重视，而逐步淘汰；另外一种是含硫的易切削钢，其切削加工性能随着硫含量的增加而改善，然而硫含量过高会带来轧制及锻造加工过程中的热脆现象。因此，期望一种高强韧性非调质钢,其为具有优秀切削加工性的不含Pb的易切削钢。

现有技术中公开了一种技术方案，其为含硫易切削钢，在低碳钢中添加0.35-0.65％的硫，并对硫化物的比例进行了限制，来替代含Pb的易切削钢。其硫含量较高，在曲轴的轧制或锻造过程中容易发生热脆现象。

此外,现有技术中还公开了一种技术方案,其为具有改善的切屑可处理性的机械结构用易切削钢，在钢中添加了一定的氧，并规定每平方毫米氧化物的数量不少于10。然而,过多的氧化物类夹杂物对加工过程中刀具的磨损及寿命影响较大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种易切削非调质钢，针对现有技术中的产品强度不足，或者高强度低塑韧性的问题，该易切削非调质钢通过合金成分的调整，并结合V、N、Ti的析出强化及细晶强化作用，在不降低塑韧性的前提下，提高材料的强度。

为了实现上述目的，本发明提出了一种易切削非调质钢，其化学元素质量百分比为：

C：0.35-0.45％；Si：0.45-0.65％；Mn：1.35-1.65％；S：0.025-0.065％；V：0.07-0.15％；Ti：0.01-0.018％；N：0.012-0.017％；Al：0.015-0.035％；Ca：0.0008-0.0025％；余量为铁和其他不可避免的杂质；且满足S/Ca为20-60。

本发明所述的易切削非调质钢的各化学元素的设计原理如下所述：

C：在本发明所述的易切削非调质钢中，C对钢的强韧性影响较大，钢的塑韧性随着C的质量百分比的增加而降低，因此，C的质量百分比越低，钢的塑韧性越好，但是C元素又是保证强度的重要手段，碳的质量百分比较低时，其强度不足。因此，在本发明所述的易切削非调质钢中对C的质量百分比控制在0.35-0.45％时，既能保证较高的强度，同时塑韧性又没有明显的下降。