一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法技术

本发明专利技术公布一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，属于冶金技术领域。制备方法主要冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷等高速线材生产工艺过程及其石墨化退火处理。其特征是根据精轧温度通过水冷装置控制吐丝温度，使其在Ac3以上50～70℃；通过控制风冷速度，快速冷却以保证集卷温度在550℃～Ms的贝氏体转变温度区间；石墨化退火主要采用620℃～Ac1的等温处理。采用该方法制备的高速线材，其组织主要由石墨和铁素体晶粒组成。石墨呈近球形，分布均匀，平均直径约为5μm；铁素体晶粒平均直径约为20μm。该组织特点使该钢具有良好的切削性能，其相对切削系数≥2。

Method for preparing graphitized easy cutting steel high speed wire rod

The invention discloses a method for preparing a graphite quick cutting steel high speed wire rod, belonging to the metallurgical technology field. The preparation methods include smelting, continuous casting, heating, rough rolling, medium rolling, pre finishing rolling, finish rolling, water cooling, spinning, air cooling, coil coiling, etc. the production process of the wire rod and its graphitization annealing treatment. Which is according to the finishing temperature by water cooling device to control the spinning temperature, the Ac3 above 50 to 70 DEG C; by controlling the cooling speed, rapid cooling to ensure volume temperature at 550 ~ Ms bainite transformation temperature interval; graphitizing annealing mainly by isothermal treatment temperature of 620 DEG Ac1. The high speed wire rod prepared by this method is mainly composed of graphite and ferrite grain. Graphite is nearly spherical, uniform distribution, the average diameter is about 5 m; the average diameter of ferrite grain is about 20 mu m. The characteristics of the steel has good cutting performance, the relative cutting factor was less than 2.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法
本专利技术涉及一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，属于冶金

技术介绍
易切削钢在汽车、拖拉机、摩托车、航空、航天、卫星、战略导弹及常规武器零部件、办公及电子设备等领域中应用广泛。目前，易切削钢主要消费国均为发达国家，我国的易切削钢消费量还很少，但在不断扩大。常用的硫系和铅系易切削钢，其冶炼时空气污染严重，且铅有毒，对人体有害。铅易切削钢的使用将逐渐受到限制，欧共同体已经限制回收含铅的汽车构件。因此，开发和生产环境友好的低硫、无铅易切削钢是重要的发展方向。石墨化易切削钢正是顺应这种发展趋势而提出的，它主要利用钢中弥散分布起起润滑作用和断屑作用的石墨粒子来提高切削性能。利用石墨化技术来开发易切削钢，打破了利用脆性易切削元素来改善钢的切削性能的传统观点，易切削元素在给材料带来脆性的同时，降低了材料的工艺性能和使用性能。石墨易切削钢被业界认为是一种“绿色环保”的新钢材。目前，已公开发表的有关石墨化易切削钢的专利、文献中，主要是对基于促进石墨化过程设计其化学成分和制备方法，例如专利“Medium-carbonsteelhavingdispersedfinegraphitestructureandmethodforthemanufacturethereof，US6,174,384B1，2001”基于ZrC作为石墨的异质核心来促进石墨化过程，其主要的化学成分为0.1～1.5％Si,＜1.0％C,0.01～0.5％Zr；该材料经热轧，或热轧后在750～1300℃进行0.5～10h热处理，或热轧后水淬以在基体中析出细小的ZrC颗粒，然后该钢在740℃进行0.5～100h的石墨化处理。再如TakashiIwamoto,ToshiyukiHoshino在文献“BarandWireSteelsforGearsandValvesofAutomobiles---Eco-friendlyFreeCuttingSteelwithoutLeadAddition.JFETECHNICALREPORT，2004(4)：74-80”中给出了利用这类钢开发产品的思路，主要是热轧-石墨化-冷成型-切削-调质-最终产品。并未见有明确指出利用高速线材生产工艺进行其制备的公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，属于冶金
主要是利用高速线材生产工艺及其石墨化退火处理来获得铁素体和石墨组织，且石墨粒子均匀分布，其平均直径约为5μm；铁素体晶粒平均直径约为20μm。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术措施：一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，其特征在于：制备方法主要采用冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷等高速线材生产工艺过程及其石墨化退火处理。根据高速线材生产工艺过程中的精轧温度通过调整设置在精轧后的水冷装置控制吐丝温度，使其在Ac3以上50～70℃；通过控制风冷速度，使吐丝后的盘条在风冷线上快速冷却以保证集卷温度在550℃～Ms的贝氏体转变温度区；石墨化退火主要采用620℃～Ac1的等温处理，等温时间3～6小时。采用该方法制备的石墨化易切削钢高速线材的直径为5.0～16mm。所述石墨化易切削钢高速线材的化学成分及其质量百分比含量控制为：C：0.25～0.77％；Si：0.20～2.00％；Mn：0.50～1.60％；P≤0.010％；S：≤0.010％；Al：0.02～0.25％；B：0.0002～0.0060，N：0.002～0.010；其余含量为Fe。本专利技术的有益效果：采用该方法制备的高速线材，其组织主要由石墨和铁素体晶粒组成。石墨粒子分布均匀，其平均直径约为5μm；铁素体晶粒平均直径约为20μm。这样的组织特点使该钢具有良好的切削性能，其相对切削系数≥2。附图说明图1是本专利技术所采用的制备路线图。具体实施方式现将本专利技术的实施例具体叙述于后。实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何方式来限制本专利技术。本专利技术主要通过冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷等高速线材生产工艺过程及其石墨化退火处理。根据高速线材生产工艺过程中的精轧温度通过调整设置在精轧后的水冷装置控制吐丝温度，使其在Ac3以上30～50℃；通过控制风冷速度，使吐丝后的盘条在风冷线上快速冷却以保证集卷温度在550℃～Ms的贝氏体转变温度区；石墨化退火主要采用620℃～Ac1的等温处理，等温时间3～6小时。采用该方法制备的石墨化易切削钢高速线材的直径为5.0～16mm。实施例16.0mm直径的石墨化易切削钢高速线材的制备，主要工艺流程：冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷及其石墨化退火处理。本实施例的石墨化易切削钢高速线材的化学成分(质量分数/％)为：0.28C，1.1Si,0.72Mn，0.010S，0.009P，0.028Al，0.003B，0.0040N。通过调节水量将吐丝温度控制在850℃±5℃范围内，风冷线上通过调节风量将线材冷却速度控制在18℃/s±5℃/s以上，并同时使集卷温度控制在420℃±10℃范围内。石墨化退火的主要工艺参数为：石墨化温度为680℃，石墨化退火时间为6小时。对上述方法制备的石墨化易切削钢高速线材进行取样分析与检测，结果表明，其组织结构中观察到的石墨粒子分布均匀，呈近球形、平均直径为4.6μm，铁素体晶粒的平均直径为21μm。其相对切削系数为1.8。实施例215.0mm直径的石墨化易切削钢高速线材的制备，主要工艺流程：冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷及其石墨化退火处理。本实施例的石墨化易切削钢高速线材的化学成分(质量分数/％)为：0.72C，1.5Si,0.79Mn，0.008S，0.009P，0.026Al，0.0036B，0.0050N。通过调节水量将吐丝温度控制在800℃±5℃范围内，风冷线上通过调节风量将线材冷却速度控制在20℃/s±5℃/s以上，并同时使集卷温度控制在380℃±10℃范围内。石墨化退火的主要工艺参数为：石墨化温度为660℃，石墨化退火时间为5小时。对上述方法制备的石墨化易切削钢高速线材进行取样分析与检测，结果表明，其组织结构中观察到的石墨粒子分布均匀，呈近球形、平均直径为5.2μm，铁素体晶粒的平均直径为19μm。其相对切削系数为2.1。由实施例可见，采用本专利技术提出的方法，可以获得具有良好切削性能的石墨化易切削钢高速线材。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，其特征在于：石墨化易切削钢化学成分质量百分比含量控制为：C：0.25～0.77％；Si：0.20～2.00％；Mn：0.50～1.60％；P≤0.010％；S：≤0.010％；Al：0.02～0.25％；B：0.0002～0.0060，N：0.002～0.010；其余含量为Fe；制备方法材料采用冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷高速线材生产工艺过程及其石墨化退火处理；其中高速线材生产工艺过程中的精轧温度通过调整设置在精轧后的水冷装置控制吐丝温度，使其在Ac3以上50～70℃；通过控制风冷速度，使吐丝后的盘条在风冷线上快速冷却以保证集卷温度在550℃～Ms的贝氏体转变温度区。

【技术特征摘要】
1.一种石墨化易切削钢高速线材的制备方法，其特征在于：石墨化易切削钢化学成分质量百分比含量控制为：C：0.25～0.77％；Si：0.20～2.00％；Mn：0.50～1.60％；P≤0.010％；S：≤0.010％；Al：0.02～0.25％；B：0.0002～0.0060，N：0.002～0.010；其余含量为Fe；制备方法材料采用冶炼、连铸、加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、水冷、吐丝、风冷、集卷高速线材生产工艺过程及其石墨化退火处理；其中高速线材生产工艺过程中的精轧温度通过调整设置在精轧后的水冷装置控制吐丝温度，使其在Ac3以上50～70℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永军，韩静涛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11