[发明专利]一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法

说明书

本发明公开了一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法，包括如下步骤：对易切削钢铸锭进行均匀化热处理和锻造处理从而改善易切削钢中硫化锰形态。本发明所制备的易切削钢棒材具有良好的切削性能，适用于制造汽车、高铁、家电及办公装备等行业的零部件以降低机加工成本、提高生产效率与产品竞争力，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料的锻造加工技术领域，具体涉及一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法。

背景技术

易切削不锈钢(简称易切削钢)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，可以将易切削不锈钢分为硫系易切削不锈钢、铅系易切削不锈钢、钛系易切削不锈钢以及复合易切削不锈钢等。硫系易切削不锈钢是问世时间最早，迄今为止用量最大且用途最广的易切削不锈钢，占世界和我国易切削不锈钢总产量的比例分别为70％与90％以上。硫系易切削不锈钢主要应用在螺栓、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。

Sims和Dahle最早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；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；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；后来研究人员又追加了第四类：树枝状硫化物。Oikawa等人研究了易切削不锈钢中合金元素对硫化锰形态的影响，并对硫化锰进行了分类：第一类球形(第Ⅰ类)，由偏晶反应形成；第二类短棒或树枝状(第二类)，由共晶反应形成；第三类不规则形状(第三类)，由伪共晶反应生成。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。

硫化物可以有效改善易切削钢的切削性能，硫化物在钢中具有很好的塑性，可作为软质相起润滑作用，降低刀具的磨损，硫化物周围存在附加应力，在加工过程中引起的应力集中可促进裂纹生成，使切削屑更容易断裂，从而使钢材的可加工性能提高。但是由于硫化物具有很好的变形能力，在轧制或锻造的过程会沿变形方向延展成细长条状，引起钢材的各向异性，严重降低材料的横向力学性能。长条状的硫化物还会在易切削钢板材中成为裂纹源，严重降低其使用寿命。

因此，亟需提供一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法来克服上述缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法，有效控制了硫化锰在锻造过程中的的形貌、尺寸与分布状态，使硫化锰夹杂物的尺寸、长宽比及最大弦长等关键参数得到改善，从而更有利于易切削钢切削性能的提高。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法，包括如下步骤：对易切削钢铸锭进行均匀化热处理和锻造处理从而改善易切削钢中硫化锰形态。

优选地，一种改善易切削钢中硫化锰形态的锻造方法，具体步骤如下：

(a)通过真空冶炼得到易切削钢铸锭；

(b)将易切削钢铸锭进行空冷，待冷却至室温后对铸锭进行精修；

(c)对精修后的铸锭进行均匀化热处理；