切削性和振动衰减性能优异的钢材及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种切削性和振动衰减性能优异的钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及其他不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
切削性和振动衰减性能优异的钢材及其制造方法
本专利技术涉及一种可用于工业机械或汽车等的机器配件中的钢材，更详细地，涉及一种切削性优异，同时振动衰减性能也优异的钢材及其制造方法。
技术介绍
对于切削加工，作为加工对象的钢材的硬度越高，工具的磨损越大，这导致工具的寿命缩短，因此所述钢材的硬度越低越有利于加工。并且，如果在切削加工过程中没有适当地分切碎片，则无法正常排出所产生的碎片，这会成为损坏工具的原因。特别是，近年来很多情况下通过自动车床以无人操作的模式进行切削加工，此时所产生的碎片复杂地绞在一起，因此，需要进行用于消除这种碎片的多余的作业，导致生产性的降低。因而，需要工具的寿命长，而且将碎片分切成适当的长度的碎片处理性能优异的钢材。为此，目前通过添加Pb、Bi、S等来提高切削性。在此，Pb的熔点为327℃左右，熔点很低，因此在切削过程中分布在钢材中的Pb熔化而钢脆化，从而提高碎片处理性能，被熔融的Pb用作切削过程中的润滑剂，由此延长工具的寿命。但是，像作为典型的提高切削性的Pb元素的情况，由于进行切削作业时排放有毒气体，因此是对人体很有害的元素，且不利于钢材的回收利用。为了替代Pb元素，提出了S、Bi、Sn等元素，然而单独添加这些元素时切削性改善效果不明显，且一些元素的价格很高，因此在将这些元素用作Pb的替代元素方面存在局限。例如，S对切削性的提高具有一定效果，但是大量添加时，大量形成沿热加工方向长长地延伸的MnS，且对机械特性产生各向异性，由此导致降低韧性等问题。因此，在进行热轧时末端出现龟裂，为了完善这些问题，而附加地进行将钢材削得很细的作业，以使其具有如铅笔的尖端的形状，因此降低生产性。另外，振动衰减性能是指将振动能转换为热能并在材料内部自行衰减振动的大小的特性，在造纸、印刷、纤维机器配件、机床等领域中，为了抑制噪音需要具有振动衰减性能的元件。以这种目的使用的典型的金属材料有灰口铸铁及Fe-Mn系合金等。众所周知，灰口铸铁是在基体内以片状分散的石墨吸收振动能，Fe-Mn合金具有基于相变的振动衰减性能。但是，对于广泛使用且能够进行经济性生产的碳钢，鲜为人知的是具有振动衰减性能的钢材。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题根据本专利技术的一个方面，其目的在于提供一种切削性优异，同时振动衰减性能也优异的钢材。根据本专利技术的一个方面，其目的在于提供一种切削性优异，同时振动衰减性能也优异的钢材的制造方法。(二)技术方案本专利技术的一个方面，提供一种切削性和振动衰减性能优异的钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及其他不可避免的杂质。本专利技术的另一个方面，提供一种切削性和振动衰减性能优异的钢材的制造方法，包括以下步骤：在700～770℃的温度下，将钢材进行30～90分钟的热处理，所述钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及其他不可避免的杂质。(三)有益效果根据本专利技术能够实现兼备优异的切削性和振动衰减性能的钢材，因此，将所述钢材应用于汽车或工业用机械等配件时，不仅能够增加切削工具的寿命并提高生产效率，而且能够减少由配件产生的振动和噪音。具体实施方式[实施专利技术的最优选方式]本专利技术涉及一种切削性优异，同时振动衰减性能也优异的钢材及其制造方法。本专利技术想要通过积极利用石墨来实现提高切削性的目的。这是由于在将石墨析出在钢的基体内并使其均匀分布的情况下，进行切削时石墨能够起到与Pb、Bi等赋予切削性的元素相同的作用。即，切削过程中石墨可用作固体润滑剂，抑制切削工具的磨损，还可用作断裂源，使碎片分切成短的碎片。另外，石墨不仅起到提高切削性的作用，而且也起到提高振动衰减性能的作用。振动衰减性能是指将振动能转换为热能并在材料内部自行衰减振动的大小的特性。这是因为铁素体与石墨的弹性率的差距很大，石墨的永久变形妨碍铁素体的弹性变形的恢复，由此衰减振动。如上所述，石墨能够起到提高切削性和振动衰减性能的作用，但是如果在钢中添加碳，尽管石墨是稳定状态，但还是以不稳定状态的碳化铁的形式析出，从而不经过另外的长时间的热处理过程，则难以析出为石墨状态，因此不会用于普通的钢材。即，为了析出石墨而需要进行长时间的退火处理，这不仅导致热处理成本的增加，而且在热处理过程中导致钢材脱碳，从而产生对产品的最终部件的性能起到不利影响的弊端。为了解决如上所述的问题，在本专利技术中大量添加用于促进石墨化的C和Si，且在能够最大限度地促进石墨化的温度范围内实施石墨化热处理，从而能够提供将石墨化热处理时间缩短为一个小时以内的钢材。本专利技术的一个方面的切削性和振动衰减性能优异的钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及不可避免的杂质。以下，具体说明对所述钢材的成分组成进行限定的理由(除非另有记载，以下的成分组成全部指重量％)。碳(C)：0.80～1.20％碳是石墨的组成元素，是形成石墨所必需的元素。提高碳的活性是为了在钢材的热轧过程中直接析出石墨，或者为了最大限度地快速对冷却时所产生的碳化铁进行石墨化的方法之一。当碳的含量小于0.80％时，效果不明显，当超过1.20％时，其效果饱和，而且降低热延展性，因此，优选地，将碳的成分范围限定为0.80～1.20％。硅(Si)：2.0～3.0％硅是制造钢锭时作为脱氧剂所需的成分，而且是使钢中的碳化铁变得不稳定而使碳以石墨的形式析出的石墨化促进元素，因此需要积极添加。当硅含量小于2.0％时，效果不明显，当添加量超过3.0％时，石墨化促进效果被饱和，且引起基于非金属夹杂物的增加的脆化，提高热轧过程中的脱碳，因此，优选地，将硅含量限定为2.0～3.0％的范围。锰(Mn)：0.01～1.00％锰是提高钢的强度以及影响冲击特性的合金元素，其增加热延展性并减小脆性的同时，起到降低石墨的生成速度的作用。当这种锰的添加量小于0.01％时，强度增强效果很弱，相反，当添加量超过1.00％时，石墨化时间变长，从而增加热处理成本。铝(Al)：0.01～0.03％铝作为与氧结合而形成氧化物的脱氧元素来添加，起到促进石墨化的作用，因此能够通过充分确保固溶Al来提高切削性。并且，Al与N结合而形成氮化物(AlN)，从而具有通过晶粒的喷丸效果来细化晶粒，提高钢的韧性的效果。在本专利技术中虽然积极地添加铝，但是，当含量小于0.01％时，难以期待其添加效果，当超过0.03％时，存在石墨化促进作用饱和，且显著降低热变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削性和振动衰减性能优异的钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2014.12.24 KR 10-2014-01890861.一种切削性和振动衰减性能优异的钢材，以重量％计，包含：C：0.80～1.20％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.01～1.00％、Al：0.01～0.03％、Mg：0.001～0.010％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、B：0.002～0.006％、N：0.004～0.008％、O：0.005％以下、余量Fe以及其他不可避免的杂质，并且，以面积分数计，所述钢材包括2～4％的石墨粒。2.根据权利要求1所述的切削性和振动衰减性能优异的钢材，以面积分...

【专利技术属性】
技术研发人员：林男锡，金再焕，李基澔，李炯直，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR