[发明专利]一种圆珠笔头用无铅环保易切削不锈钢材料及其冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料，具体是指一种圆珠笔头用无铅环保易切削不锈钢材料及其冶炼方法。

背景技术

圆珠笔笔头制造用不锈钢材料，需满足笔头高速切削和微孔加工精度（±4μm）要求，同时需保证笔头加工过程中刀钻具的正常使用寿命，多年来，圆珠笔笔头制造用不锈钢以含铅易切削不锈钢材料为主，铅以微小单质颗粒均匀分布不锈钢基体中，含量在300-3000ppm范围内，在笔头高速加工过程中，不锈钢基质中的铅单质颗粒熔化成液体而达到易切削及降低刀具磨损的目的。

近年来，随着国际市场对笔类产品环保要求的提升，对涉及铅等可迁移重金属元素限量要求进一步提高，如欧盟EN71-3及美国ASTM F963中铅含量＜100ppm。

对于提高不锈钢材料的切削性能，现有技术中的方法是向钢中添加S作为易切削成分。当向钢中加入S时，在钢中产生作为夹杂物的MnS，从而由于夹杂物的应力集中作用而提高了在对钢进行切削时钢的切削性。如日本专利JP2005060812提供了无铅铁素体易切削不锈钢的技术方案，其易切削组分MnS控制在≤2%。

然而，含有在其内部所形成的MnS夹杂物的不锈钢钢却存在着高耐腐蚀性发生劣化的问题，其机理是不锈钢中所含的一部分Cr被引入硫化物中，即Mn被一部分Cr所置换，从而导致不锈钢的耐腐蚀性大大下降。日本专利JP2005060812中虽然限制了MnS控制在≤2%，但是也自然限制了其切削性能，难以达到圆珠笔头加工用不锈钢材料的切削要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种圆珠笔头用无铅环保易切削不锈钢材料及其冶炼方法。

本发明的技术方案如下：一种圆珠笔头用无铅环保易切削不锈钢材料，包括下列组分：

C：0.01～0.03wt%，

Si：0.1～0.8wt%，

Mn：1.0～1.5wt%，

Cr：20～25wt%，

P：0.01～0.05wt%，

S：0.15～0.5wt%，

Mo：1.5～2.0wt%，

V：0.10～0.20wt%，

Se或Ce或Te中的一种或多种：0.1～0.3wt%，

余量为Fe和无法避免的杂质。

一种圆珠笔笔头用无铅环保易削不锈钢冶炼方法，包括下列步骤：

（1）钢锭浇注，将下列组分

C：0.01～0.03wt%，

Si：0.1～0.8wt%，

Mn：1.0～1.5wt%，

Cr：20～25wt%，

P：0.01～0.05wt%，

S：0.15～0.5wt%，

Mo：1.5～2.0wt%，

V：0.10～0.20wt%，

按上述比例进行电炉熔化，在1550～1570℃的温度及纯吹氩时间不小于10分钟的氩气保护下，将钢水浇注成2t～3t方锭，将浇注成的方锭以不低于500℃的温度送至方坯轧制车间，制成方坯， Se或Ce或Te中的一种或多种在浇注前一到二分钟加入；

（2）轧制坯料，

将方坯全扒皮后，在1100-1180℃的温度下使方坯进入棒材连轧机组进行轧制，在圆钢的轧制过程中，将连轧机的粗轧机、中轧机、精轧机冷却水关到900m³-1000m³/小时，同时将三号飞剪剪下的头尾长度增加为碳合金结构钢的情况下所剪下的头尾长度的1.5-3倍，从而保证钢的头部温度较高，在不劈头的情况下，进入精轧机，制得直径20-90mm圆钢；

（3）热处理，

将圆钢在840～860℃的温度下，保温8～10小时后，出炉空冷，在圆钢退火后，精整检验，制得圆钢成品，包装入库。

本发明的有益之处在于：本发明不含有Pb元素，因此是一种环保的不锈钢材料，符合欧盟EN71-3及美国ASTM F963法令要求。本发明在易切削不锈钢中添加Se可改善易切削不锈钢的塑性，在保证钢的易切削性能的同时，提高钢的塑性加工性能；添加Te替代S可以减少钢中的夹杂物，改善钢的耐蚀性能；添加Ce，可以改变夹杂物的形态，提高易削性能；同时改善钢的耐蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述。

实施例一：

一种圆珠笔笔头用无铅环保易削不锈钢冶炼方法，包括下列步骤：

（1）钢锭浇注，将下列组分

C：0.015wt%，

Si：0.2wt%，

Mn：1.2wt%，