專利名稱：一種鈣硫鎂系易切削鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料領域，特別涉及一種含鈣硫鎂元素的易切削鋼，可用于制造曲軸、連接桿等汽車和機械的重要零件。
背景技術：
多數硫系易切削鋼降低了材料的塑性和韌性，尤其是橫向力學性能較差。鉛系易切削鋼既提高了易切削性能又保持了較好的力學性能，然而由于在冶煉鉛易切削鋼時鉛的揮發(fā)污染環(huán)境，危害人的健康，其應用有下降的趨勢。從60年代發(fā)展起來的鈣易切削鋼受到了普遍的重視。冶煉鈣易切削鋼時用鈣合金控制脫氧，使鋼中形成CaO-SiO2-Al2O3三元夾雜物，大大地改進了鋼材在高速切削時的易切削性能，而且它的力學性能與基礎鋼相同。然而單純用鈣處理的鋼種只有在使用硬質合金刀具高速切削時才具有易切削性能，而且鈣易切削鋼的奧氏體晶粒長大傾向較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是在保持含硫鋼的易切削性能的前提下減輕硫對鋼材力學性能的影響。
一種鈣硫鎂系易切削鋼，稱為Y45CaSMg易切削鋼，其特征在于主要成份(Wt％)為C0.42～0.50、Si0.20～0.50、Mn1.00～1.20、P0.01～0.04、S0.01～0.07、Ca0.002～0.016、Mg0.0001-0.002。
鈣硫鎂系易切削鋼的最佳成分為主要成份(Wt％)C0.42～0.50、Si0.20～0.50、Mn1.00～1.20、P0.02～0.03、S0.03～0.05、Ca0.004～0.010、Mg0.001-0.002。
本發(fā)明用硅鈣合金對鋼水控制脫氧，并加入了適量的鎂、硫等元素，有效地控制了鋼中非金屬夾雜物的形態(tài)，細化了夾雜物和晶粒，使鋼材獲得了優(yōu)異的力學性能和良好的易切削性能。冶煉中采用了特殊的加鎂技術利用氧化鎂作為鎂源，加入鋁作為還原劑，并加入一定量的氧化鈣和氟化鈣混合均勻，制成增鎂劑，然后制成包芯線，與硅鈣包芯線同時插入鋼水中。這種加鎂的方法，反應平穩(wěn)、無鋼水噴濺的現象發(fā)生，而且成本較低。
冶煉中所使用的中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％。
該鋼種的脫氧方法和步驟首先用錳鐵、硅鐵脫氧或加含鋁20-40％的鋁灰進行擴散脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內部插入Ca-Si包芯線和鎂合金包芯線進行控制脫氧，喂絲量根據鋼種及收得率定。
采用氧化鋯固體電解質氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度。喂絲前的鋼液氧活度應控制在40～200×10-6。
冶煉采用頂吹或底吹氬工藝及電磁攪拌工藝。
冶煉爐型電弧爐、感應爐及轉爐
Y45CaSMg易切削鋼的力學性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強度達到800MPa，延伸率為17.7％，斷面收縮47％，超過了國標GB8731-88中相應鋼種(Y45Ca)的標準，比其基礎鋼45鋼的力學性能也有所提高。
具體實施例方式一種鈣硫鎂系易切削鋼，采用電弧爐冶煉，底吹氬加電磁攪拌，主要成份(Wt％)為C0.45、Si0.30、Mn1.1、P0.02、S0.04、Ca0.006、Mg0.002。使用中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％。
脫氧方法和步驟首先用錳鐵脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內部插入Ca-Si包芯線和鎂合金包芯線進行控制脫氧，采用氧化鋯固體電解質氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度，喂絲前的鋼液氧活度應控制在80×10-6。冶煉中所使用的鎂合金包芯線是利用氧化鎂作為鎂源，加入鋁作為還原劑，并加入一定量的氧化鈣和氟化鈣混合均勻，制成增鎂劑，然后制成包芯線的。
新鋼種切削性能良好，在BJ-1630GD車床上，使用41605H型YT15硬質合金機卡刀具對試樣進行車削實驗時，設定車床主軸轉速為950轉/min、平均切削速度為85m/min、走刀速度0.096mm/轉、吃刀深度為1.0mm.。經過30分鐘的切削試驗，刀具后刀面磨損寬度Vb遠小于0.3mm，說明刀具的壽命很長。
權利要求
1.一種鈣硫鎂系易切削鋼，稱為Y45CaSMg易切削鋼，其特征在于主要成份(Wt％)為C0.42～0.50、Si0.20～0.50、Mn1.00～1.20、P0.01～0.04、S0.01～0.07、Ca0.002～0.016、Mg0.0001-0.002；冶煉采用頂吹、或底吹氬工藝，及電磁攪拌工藝，冶煉爐型電弧爐、感應爐及轉爐。
2.如權利要求1所述的Y45CaSMg易切削鋼，其特征在于易切削鋼的最佳成分為C0.42～0.50、Si0.20～0.50、Mn1.00～1.20、P0.02～0.03、S0.03～0.05、Ca0.004～0.010、Mg0.001-0.002；
3.如權利要求1或2所述的Y45CaSMg易切削鋼，其特征在于冶煉中所使用的中性稀薄覆蓋渣，其成份為CaO20-35％、SiO225-40％、Al2O330-40％；該鋼種的脫氧方法和步驟首先用錳鐵、硅鐵脫氧或加含鋁20-40％的鋁灰進行擴散脫氧，其次采用喂絲法向鋼水內部插入Ca-Si包芯線和鎂合金包芯線進行控制脫氧，采用氧化鋯固體電解質氧濃差電池快速定氧探頭測定鋼液中的氧活度，喂絲量根據鋼種及收得率定，喂絲前的鋼液氧活度應控制在40～200×10-6。
4.如權利要求3所述的Y45CaSMg易切削鋼，其特征在于冶煉中所使用的鎂合金包芯線是利用氧化鎂作為鎂源，加入鋁作為還原劑，并加入一定量的氧化鈣和氟化鈣混合均勻，制成增鎂劑，然后制成包芯線的。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料領域，特別涉及一種含鈣硫鎂元素的易切削鋼，可用于制造曲軸、連接桿等汽車和機械的重要零件。發(fā)明采用中性覆蓋渣、擴散脫氧、喂絲法控制脫氧、固體電解質氧濃差電池快速定氧等項措施，生產出力學性能和易切削性能兼優(yōu)的鈣硫鎂系易切削鋼種——Y45CaSMg。Y45CaSMg易切削鋼的力學性能為，熱軋(鍛)態(tài)試樣的抗拉強度達到800MPa，延伸率為17.7％，斷面收縮47％，超過了國標GB8731－88中相應鋼種Y45Ca的標準，比其基礎鋼45鋼的力學性能也有所提高。
文檔編號C22C38/60GK1410583SQ0215302
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權日2002年11月29日
發(fā)明者朱榮, 李聯(lián)生, 董杰, 李豐功, 王玉鋼, 仇永全, 許丹娘 申請人:北京科技大學