[发明专利]一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢及其制备方法，属于锁具技术领域。本发明的高碳高铝钢的化学成分按质量百分比计为：C：1％～1.5％，Si：0.3％～0.6％，Mn：0.2％～0.6％，P：0.01％～0.04％，S：0.02％～0.04％，Bi：0.03％～0.06％，Al：1.5％～2.5％，N：0.003％～0.006％，Ti：0～0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质，且控制组分中的Si+Al≥2.4％。其制备过程为：按照设定的化学成分冶炼铸成铸锭，铸锭高温均质化处理后锻造成钢坯，钢坯通过热轧、保温、淬火、回火和抛丸处理，获得硬度低、均匀分布大量1～10μm石墨粒子的铁素体组织。本发明高碳高铝钢的制备方法符合铸、轧一体化工艺条件，可实现连续化大规模生产，其产品的钻孔性能满足连续化钻孔加工要求，可替代现有HT200灰口铸铁锁体材料。

技术领域

本发明涉及锁具技术领域，更具体地说，涉及一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢及其制备方法。

背景技术

挂锁是锁具世界中最古老、最庞大的家族，其它锁具都是从挂锁这门类中繁衍、派生而来的。浙江浦江县是目前我国挂锁、葫芦锁生产和销售的最大集散地，其每年生产出的挂锁、葫芦锁超过30万吨。锁体按材质主要分为不锈钢锁、铜锁、铁锁和锌合金锁，其中铁质锁体因价格低、钻孔加工性能好，使用最为普遍，因此产量也最大。

目前，市面上铁质锁体的材质以HT200灰口铸铁为主，其主要原因是灰口铸铁中存在的大量具有润滑和应力集中源作用的石墨粒子可以保证其材质具有良好的钻孔加工性能。灰口铸铁虽然钻孔加工性能优良，但塑性、韧性较低，难以进行锻造和轧制加工，因此主要采用感应炉熔炼+模铸成型进行生产，该工艺不但消耗大量的电力，而且生产效率低下，对环境污染较大。

公布号为CN101899555A、CN101906597A、CN106947907A、CN107904377A的国家发明专利通过优化合金元素成分和轧制、热处理工艺获得较高比例石墨粒子，成功制备出切削性能和冷、热成型性能优良的石墨易切削钢，但该钢的硬度较高且钢中易切削相石中墨粒子尺寸较小，在进行高速钻孔时仍具有抗力大、排屑慢、钻头升温快等特点，无法满足挂锁或葫芦锁的连续化钻孔加工要求，须进一步改进。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

基于现有技术中灰口铸铁因存在大量球状或片状石墨，在钻孔加工过程具有抗力小、排屑快、散热快、对钻头磨损小的优点，然而由于碳含量较高，其塑性和韧性较差，因此现有技术中只能通过模铸成型工艺进行小规模生产。本发明提供一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢，该材料既可实现铸轧一体化大规模生产，在进行钻孔加工时又具有钻孔抗力小、排屑快、钻头寿命长等特性，可实现挂锁、葫芦锁等锁体的连续化钻孔和切削加工生产。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢，其化学成分按质量百分比计为：C：1％～1.5％，Si：0.3％～0.6％，Mn：0.2％～0.6％，P：0.01％～0.04％，S：0.02％～0.04％，Bi：0.03％～0.06％，Al：1.5％～2.5％，N：0.003％～0.006％，Ti：0～0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质，且控制组分中的Si+Al≥2.4％。

本发明中主要元素在钢中的作用机理：

C是锁体用钢中石墨的主要来源，其主要作用在于，在石墨化热处理时，通过同素异型转变为石墨，从而达到提高钻孔加工性能的目的。当钢中C含量较低时，石墨化热处理时间长且石墨含量低，对钢的润滑和应力集中源作用不明显，钢的钻孔加工性能不高；C含量较高时不仅会降低钢的塑性和韧性，还会降低本发明易钻孔元素Bi在钢中的溶解度。