[其他]易45钛硫易切削钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种在机械工业中广泛应用的易切削钢-Y₄₅TiS及其冶炼方法。

中碳Ca-S易切削钢是目前在机械工业中广泛应用的一类易切削钢，但此类易切削钢除调质性能有某些缺点外，在冶炼过程中也有一些技术上的困难。以Y₄₅CaS中碳易切削钢为例：该种钢为本质粗晶粒钢，晶粒度为3-4级，高温时，奥氏体晶粒长大倾向较大，淬透性亦较差。在冶炼过程中，由于是以硫磺进行硫化，硫磺比重小，在钢水中易上浮，在高温下易产生SO₂有毒气体，有害于操作工人的健康，污染操作环境。此外，Ca合金不易加入钢中，而且在钢中Ca的溶解度又很低，因此，难以保证钢中Ca成分的稳定性，从而，使钢的合格率和质量稳定性明显降低。

本发明的目的是生产一种机械性能和调质性能和45^＃钢相当，切削性能优于45^＃钢，在淬透性、本质晶粒度和奥氏体晶粒长大倾向方面优于Y₄₅CaS易切削钢，而冶炼过程中又能够克服Y₄₅CaS冶炼中的困难的新型易切削钢。从而实现机械加工的省力、节能和提高加工效率，降低加工成本。近年来，虽然日本等少数国家已开始试制Ti-Ca复合易切削钢，但有关这方面的实质性技术文献报道很少。

本发明提供的Y₄₅TiS易切削钢含有（按重量）0.42～0.50%C，0.60～1.00%Mn，0.17～0.37%Si，0.04～0.13%S，≤0.04%P，0.005～0.03%Ti。为保证Y₄₅TiS具有良好的切削性能，在电弧炉、转炉、平炉或其它炉子中冶炼该种钢时，除按通常优质结构钢工艺操作外，应严格控制对本钢种有害的元素〔N〕和〔Al〕，使〔N〕或〔Al〕在0.005%以下。以减少TiN和Al₂O₃的数量，降低这二种硬质夹杂物对钢切削性能的有害影响。采用电弧炉冶炼Y₄₅TiS时，在装废钢前，向电弧炉中事先加入足够造渣剂，在熔化过程中边熔化边成渣。氧化期还原期操作禁用粘土火砖。只用CaOCaF₂或铁皮及时迅速地造好碱度在2.0～2.8的透气性高，流动性好的炉渣。冶炼期间，采用高温氧化，白渣还原精炼，快速熔化、快速除渣、快速还原、快速出钢操作。Y₄₅TiS与Y₄₅CaS同属调整脱氧钢。Y₄₅TiS以Ti调整脱氧，Y₄₅CaS以Ca调整脱氧。在电弧炉，转炉、平炉及其它炉子中冶炼Y₄₅TiS时，脱氧程度始终控制在镇静钢和半镇静钢之间。其调整脱氧、硫化及合金化操作如下：出钢时，必须首先将称量好的Fe-Ti加入铺满钢水的盛钢桶中钢流内，进行调整脱氧后，按钢种成分范围和出钢量确定的硫铁矿和Fe-Si用量，将硫铁矿和Fe-Si加入盛钢桶内，调整好硫和硅的含量。盛钢桶内钢水温度在1560℃～1570℃时，通过滑动水口，采用三位一体浇注，铸锭后，钢锭采用缓冷操作。

Y₄₅TiS同45^＃钢，Y₄₀Mn和Y₄₅CaS的性能比较如下：图1为Y₄₅TiS与45^＃钢以切削速度为90米/分进行中速切削时，刀具磨损情况。图2为Y₄₅TiS与45^＃钢在切削速度为250米/分下进行高速切削时，刀具磨损情况。实验表明Y₄₅TiS适合在30～250米/分的切削速度范围内被加工，与45^＃钢相比，提高刀具寿命3～9倍。

机械性能

表1

表1中Y₄₅TiS机械性能与GB699-65标准中规定值对比都在所规定的规格范围内，与正常生产的45^＃钢对比，Y₄₅TiS的强度指标平均值高于45^＃钢，塑性指标与45^＃钢相当，说明新钢种具有基础钢的力学性能。

旋转弯曲疲劳试验结果    表2

表2中试验数据指出，三组不同含硫量的疲劳强度都高于45^＃钢，表明Y₄₅TiS具有良好的疲劳强度。