[发明专利]850MPa级含钛易切削不锈钢锻造棒材及其制备方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种850MPa级含钛易切削不锈钢锻造棒材及其制备方法。针对现有易切削钢的强度仍不够，无法满足生产需要的问题，本发明提供了一种850MPa级含钛易切削不锈钢锻造棒材，其化学成分包括：按重量百分比计，C：0.05～0.15％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.5～1.5％、Ni：0.01～0.05％、Cr：10.0～15.0％、S：0.15～0.55％、Ti：0.01～0.25％、Mo：0.005～0.02％、O：0.005～0.01％、N：0.005～0.015％，P≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还进一步优化了上述范围，并提供了所述棒材的制备方法。本发明有效控制并改善了易切削不锈钢中硫化物的形貌、尺寸、长宽比及分布，使易切削不锈钢不仅具有良好的切削性能，同时还具有非常好的力学性能。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种850MPa级含钛易切削不锈钢锻造棒材及其制备方法。

背景技术

易切削钢是指在钢中加入一定数量的一种或一种以上的硫、磷、铅、钙、硒、碲等易切削元素，以改善切削性能的合金钢。根据所含易切削元素的不同，可以将易切削钢分为硫系易切削钢、铅系易切削钢、钛系易切削钢以及复合易切削钢等。硫系易切削钢是问世时间最早，迄今为止用量最大且用途最广的易切削钢，占世界和我国易切削钢总产量的比例分别为70％与90％以上。硫系易切削钢主要应用在螺栓、螺母、管接头、汽车制动零部件、弹簧座和模具等复杂部件，这些复杂零部件需要在数控机床上进行切削加工，为了延长刀具使用寿命，降低加工成本，提高生产效率，必须要求钢材具有良好的切削加工性能。硫系易切削不锈钢中的硫主要以硫化锰的形式存在，硫化锰夹杂物可作为应力集中源诱发基体产生许多微裂纹，降低切削抗力并致使钢材在车削加工时容易断屑。

早期研究人员对钢铁铸造组织中的硫化锰进行了分类，根据硫化锰的形貌与分布不同分了三类：第一类为球形复合夹杂物，任意分布，存在于不用铝脱氧的钢中，由偏晶反应形成；第二类是短棒状，沿晶界呈链状或网状分布，存在于用少量铝脱氧的钢中，由共晶反应形成；第三类为块状，无规则分布，存在于加铝量高且有残铝的钢中，由伪共晶反应生成。后来，研究人员又追加了第四类：树枝状硫化物，由共晶反应形成。含硫易切削不锈钢中硫化锰的尺寸、形貌与分布对钢材的力学性能有着显著的影响。为了获得最佳的切削性能，生产中希望得到球形或纺锤形长宽比较小的硫化物夹杂，这类夹杂物在轧制过程中因塑性小不易变形，可以在基体变形后仍保持纺锤形或椭球形，对改善切削性能非常有益。而长宽比超过4:1的细长条状硫化锰不但破坏基体的连续性，还会造成切削屑粘结，降低工件表面质量。易切削不锈钢在锻造变形后容易生成细长条状的硫化锰，引起钢材的各向异性，降低钢材的综合力学性能。

以往为了提高生产效率，易切削不锈钢适合用来制造对强度要求较低的软质小零件，而对于强度较高的零部件现有的易切削不锈钢的力学性能往往达不到使用要求。

专利CN1427089A公开了一种钙硫钛易切削钢，该方法采用中性覆盖渣、扩散脱氧、喂丝法控制脱氧、固体电解质氧浓差电池快速定氧等措施，生产出力学性能和易切削性能兼优的钙硫钛系新型易切削钢，其抗拉强度达到了820MPa，延伸率为16％，断面收缩率42％。该专利中的易切削钢抗拉强度仅达到了820MPa，难以满足一些零部件对更高强度的要求，应用范围受到了严重限制。

专利CN1667153A公开了一种锡钙钛系易切削钢，该方法涉及一种含锡钙钛元素的易切削钢，可用于制造高强度螺栓、曲轴、连接杆等汽车和机械的重要零件，该发明涉及的Y(15-45)SnCaTi的碳含量为0.12-0.18％，热轧(锻)态试样的抗拉强度为400MPa，断后延伸率为22.0％，断面收缩率为37％，Y45SnCaTi易切削钢的热轧(锻)态试样的抗拉强度为800MPa，断后延伸率为17.7％，断面收缩率为47％。同样的，该专利中的易切削钢抗拉强度仅达到了800MPa，难以满足零部件对更高强度的要求，应用范围受到了严重限制。