[发明专利]一种环保型含铋易切削钢用铋钛锰硒合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环保型含铋易切削钢用铋钛锰硒合金及其制备方法，属于合金生产技术领域。本发明以高纯铋块、硒粒、低碳锰块和海绵钛为原料，通过采用感应炉分阶段升温工艺和精确控制各原料的比例、加入顺序及造渣剂成分得到铋钛锰硒高温熔体，随后再进行雾化、冷凝处理，最终得到具有一定粒度的铋钛锰硒合金颗粒，其成分按重量百分比为：Bi：40％～50％，Ti：5％～10％，Se：5％～10％，Mn：35～45％，C：0％～0.1％且5≤Bi/Ti≤8。本发明的铋钛锰硒合金在高温熔炼过程不易氧化和气化，烧损少，烟气污染小，该合金用于高温下的环保型含铋易切削钢合金化处理时气化少，合金收得率高。

技术领域

本发明涉及切削钢合金生产技术领域，更具体地说，涉及一种环保型含铋易切削钢用铋钛锰硒合金及其制备方法。

背景技术

随着机械加工自动化、精密化、高速化的发展，特别是汽车工业、精密仪表工业的发展，各种精密零部件的市场需求越来越大。因此，迫切需要切削性能优良的钢材以降低生产成本。目前，市场上可切削加工性能最为优良的易切削钢为铅易切削钢。然而铅有毒且在易切削钢冶炼过程加入时易气化、氧化，对人体健康和生产环境危害巨大。随着环保要求的日益提高，含铅易切削钢的生产逐渐受到限制。金属铋由于与铅具有相似的物理(低熔点)和化学性质(在钢中以单质形式存在，既不会固溶在铁素体中，也不会进入到MnS切削相里)、无毒且在易切削钢中存在少量就能达到与铅易切削钢相当的可切削性能，因此近年来被认为是最有希望替代易切削钢中铅的元素。

钛的密度为4.54g/cm³，熔点为1660℃，沸点为3287℃，其熔点和沸点均高于通常精炼期钢液温度。钛在高温下与钢中氮、碳等结合成细小的TiN、TiC及Ti(CN)等析出物，阻碍晶界移动，从而抑制奥氏体晶粒的长大，可使含铋易切削钢在850～1200℃温度范围内再加热及轧制时减少轧制裂纹产生。在易切削钢精炼后期采用钛铁或海绵钛进行合金化时，钛因容易氧化而收得率低。

锰的密度为7.44g/cm³，熔点为1244℃，沸点为1962℃，是易切削钢中的主要合金元素之一，一般在转炉或电炉冶炼结束时以低碳锰铁的形式加入到易切削钢钢水中。

硒的密度为4.81g/cm³，熔点为221℃，沸点为685℃，其在易切削钢中的作用与硫相似，主要生成MnSe易切削相，MnSe包覆于MnS夹杂物表面，可降低热轧过程MnS的变形能力，促使钢中MnS趋于近球状或纺锤状，从而提高钢的切削性能。

铋在易切削钢中主要起润滑和熔融脆化作用，可使切屑更容易碎断与排出。但是铋的密度为9.78g/cm³，高于钢液密度7.5g/cm³，其在熔融钢液中的溶解度很低，熔点为271℃，沸点为1564℃，熔点和沸点均低于通常精炼期钢液温度，因而导致在易切削钢精炼后期，采用金属铋粒或铋粉进行合金化时，由于铋会迅速气化及氧化，将产生大量烟尘，不仅严重污染生产环境，还导致铋收得率低，生产成本显著增加。

经检索，公布号为CN102978501A、CN103255359A、CN103911550A、CN103388050A和CN111500822 A等中国发明专利公开的含铋易切削钢主要涉及含铋包芯线的制备及铋合金化加入方法，其铋粉与其他金属混合加入钢中只是简单机械混合，难以从根本上解决铋因沸点低于精炼期钢液温度而气化导致铋回收率低、钢液温降过大等问题，同时含铋易切削钢冶炼过程铋、锰、钛、硫等合金或包芯线加入量较大且带入较多的金属铁，导致钢液温降过大。

发明内容

1、发明要解决的技术问题