[发明专利]一种环保型低碳低硫含铋易切削钢

说明书

本发明涉及一种环保型低碳低硫含铋易切削钢，其化学成分按质量百分比组成如下：C：0.06～0.08％、Si：0.02～0.05％、Mn：0.85～1.05％、P:0.04～0.09％、S：0.17～0.25％、Bi：0.02～0.06％、O：60‑80ppm，余量为Fe及其它不可避免的杂质。本发明易切削钢综合性能良好，切削性能优于普通高硫易切削钢，各项性能指标均满足国家标准GB/T8371‑2008中规定的Y15/Y15Pb易切削钢的性能要求。

技术领域

本发明属于易切削钢材料技术领域，特别涉及一种环保型低碳低硫含铋易切削钢，具有良好的综合性能。

背景技术

易切削钢因具有优异的切削加工特性，被广泛应用于汽车、机械、仪表等行业中。研究表明，使用易切削钢可使切削加工能耗降低1/3，极大降低了企业的生产成本，提高经济效益。目前，硫系和铅系易切削钢应用最为广泛。在硫系易切削钢中，其较高的硫元素可与钢中的锰元素结合形成硫化锰(MnS)夹杂，硫化锰作为有利夹杂物能割断基体的连续性而使车削易断屑，并且硫化锰具有润滑作用，可以使加工更顺行，同时降低了刀具的磨损，提高刀具的使用寿命。但是，由于硫化锰的存在，钢在轧制过程中使硫化锰沿轧制方向变形，使钢有各向异性，并且较高的硫含量使钢在热加工过程中易出现热脆开裂现象。铅的熔点较低，在钢中以微小的单质金属颗粒存在，切削时会有融熔铅渗出，起到熔融脆断和液体润滑作用，提高钢的切削性能，而对力学性能影响很小，因此，铅系易切削钢应用最为广泛。由于铅污染以及铅在废钢回收熔炼过程中的有害作用，含铅易切削钢将逐渐被淘汰。因此，寻求新型易切削元素替代铅元素，发明一种无铅环保型的易切削钢，是当前易切削钢发展的主要方向。

铋无毒，且具有与铅相似的物理性质，可以像铅一样显著提高易切削钢的可切削性能，甚至在某些方面的性能还优于铅易切削钢。目前已有研究指出，铋元素是最有希望替代易切削钢中铅元素的金属，目前已有一些相关技术报道了含铋易切削钢。如：专利CN111334712A公开了一种环保型易切削铁素体不锈钢及其制造方法，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.006～0.020％、Si：0.3～0.6％、Mn：l.0～l.2％、Cr：18.5～22.0％、P：0.02～0.04％、S：0.30～0.45％、Te，且Te的含量满足Te/S0.07，Mo：1.5～2.0％、V：0.08～0.18％、Ni：0.15～0.25％、Bi：0.l0～0.20％、O：0.012～0.020％，Nb：0.015～0.040％，其它为Fe和不可避免的杂质。

相关技术中含铋易切削钢大多存在如下问题中的一种或多种；(1)铋含量较高，较高的铋含量可显著降低易切削钢的热塑性，钢材在连铸、轧制过程中容易产生开裂及表面缺陷等问题。(2)S的含量较高，易产生热脆现象；(3)含铋易切削钢添加有Ti元素，在一定程度上增加了钢的成本。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种环保型低碳低硫含铋易切削钢。本发明从环保的角度出发，以铋元素替代传统的铅元素来改善钢的切削性能，解决了铅系易切削钢中铅对人体有害和污染环境的问题，并且考虑传统易切削钢中高硫所带来的热脆开裂和各向异性缺陷，合理的降低了硫的含量，从而获得了具有良好的切削性能和力学性能等综合性能的易切削钢。

本发明实施例的环保型低碳低硫含铋易切削钢，其化学成分按质量百分比组成如下：C：0.06～0.08％、Si：0.02～0.05％、Mn：0.85～1.05％、P:0.04～0.09％、S：0.17～0.25％、Bi：0.02～0.06％、O：60-80ppm，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。

在本发明的一些实施例中，S、Bi满足如下条件：0.2％≤wt.[S+Bi]≤0.3％。

在本发明的一些实施例中，Mn、S满足如下条件：3.5≤Mn/S≤6。