一种含碲、硫的易切削低碳钢.pdf

本发明属于铁基合金的技术领域，即提供一种不含铅的易切削低碳钢。
    已知的易切削钢多数均加有铅的成分，因而在冶炼和热加工过程中会出现环境污染问题。

    本发明提供一种不加铅的易切削低碳钢，在确定的含硫量的范围内，用碲、氧含量来控制易切削钢中硫化物的形态和分布，使钢中的硫化物具有最适合的形状、分布和尺寸，从而使钢具有良好的切削性能。本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢，与国外的加铅的易切削低碳钢相比较，不仅冶炼工艺简便，避免了环境污染，而且在车削时的断屑性和冲切时切削面的光滑平整情况都有比较显著的改善;与一般高硫易切削钢比较，它具有较好的热加工性能。

    本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢，其成分范围（以重量百分比计算）是：碳0.07～0.25;锰0.8～2.0;硅0.01～0.15;硫0.15～0.4;磷0.03～0.1;碲0.01～0.5;氧0.012～0.035;铁余量。其中碲的含量系按碲/硫＞0.07～0.13地配比来控制。因为我们的研究工作发现碲在硫化锰中的最大固溶量相当于碲/硫＝0.07的配比，故这也就是用碲控制硫化锰形态较为合适的比值。我们的研究工作表明，超过这一比值时，则有少量碲以碲化锰的形式在硫化锰的外部沉淀，钢加热工后碲化锰位于变形硫化锰的前端。碲化锰虽然对钢的切削性能有利，但碲化锰过多，对钢的热加工性能有害，并增加了钢材的方向性，同时碲的价格较高，多加碲也增加了钢材的生产成本。控制钢中的氧含量也是使本发明所提供的易切削钢具有较好的热加工性能和切削性能很重要的一环，我们的研究工作表明，钢中的氧含量应大于0.012（重量百分比），若没有适宜的氧含量，加碲也不能保证硫化锰呈球形而分散地析出;氧含量过低使硫化锰沿晶界分布，从而使热加工性能和切削性能变坏。故本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢的最佳成分范围（以重量百分比计算）为：

    碳0.1～0.15    锰1.0～1.5

    硅≤0.05    硫0.28～0.35

    磷0.05～0.08    碲0.025～0.035

    氧0.017～0.024    铁余量

    本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢用控制最适合的氧含量与碲含量的方法，使硫化锰具有良好的形态和分布，从而确保本钢种具有较好的热加工性能。

    本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢的冶炼工艺同已知的易切削钢相同，它对各种炉型都是适用的。但是为了控制适当的氧、硅含量，用转炉冶炼较为适合，因为转炉冶炼容易得到低的硅含量和较高的氧含量，硫和锰则在吹炼终了时添加，并可在钢包中进行补充和调整。碲与氧的亲合力比铁更弱，故即使以纯碲的形式直接插入钢液中，也不会产生强烈反应，但碲的沸点低，若停留在钢液面上则易于气化，最好以碲化锰合金的形式插入钢液中。钢中为了避免氧化铝的存在，故禁止加铝，钢中的残铝量应控制在十万分之几以内。钢液浇注成锭后，最好让钢锭缓冷，以保证形成硫化锰的反应进行完全，使硫化锰的形态和分布达到要求。

    本钢种在热加工时，开坯前均热温度宜高（1300℃），保温时间宜长（不少于3小时），轧制开坯温度为～1250℃，终轧温度～950℃，若采用锻造开坯，终锻温度可低到850℃。

    本发明所提供的含碲、硫的易切削低碳钢还有一个优点，那就是废钢和钢屑经过重炼时，碲可大部分回收，在碱性渣的条件下熔化，约可回收75%的碲，在无渣的条件下熔化，碲的回收要稍低一些。这一点对于降低钢材生产成本也是有利的。