石墨钢用钢材及改善切削性的石墨钢制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨钢用钢材及改善切削性的石墨钢。根据本发明专利技术的一个实施例的石墨钢用钢材，其以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
石墨钢用钢材及改善切削性的石墨钢
本专利技术涉及改善切削性的石墨钢。更具体地，本专利技术涉及一种石墨钢用钢材及包含均匀微细的石墨的改善切削性的石墨钢。
技术介绍
通常，作为需具有切削性的机械零部件等材料会使用加入Pb、Bi、S等易切削元素的易切削钢。对于最典型的易切削钢，即加入Pb的易切削钢，切削操作时会排放毒性烟雾(fume)等有害物质，对人体非常有害，还存在对钢材的再利用也非常不利的问题。因此，为了解决这些问题提出了加入S、Bi、Te、Sn等的方案，但是加入Bi的钢材在制造时容易产生龟裂，存在生产非常困难的问题，而加入S、Te及Sn的钢材也存在热轧时产生龟裂的问题。为了解决如上所述的问题而提出的钢就是石墨钢。石墨钢是铁素体基体或铁素体和珠光体基体内部包含微细石墨颗粒的钢，内部的微细石墨颗粒在切削时成为裂纹源(source)起到断屑(chipbreaker)的作用，从而具有切削性也良好的性质。然而，尽管石墨钢具有这些优点，目前石墨钢还没有普及。这是因为，当钢中加入碳时，尽管石墨是稳定相，还是会以亚稳相即渗碳体形式析出，如不加以进行10小时以上的长时间热处理则难以使石墨析出，而在如此长时间的热处理过程中会发生脱碳，对最终产品的性能产生不良影响。不仅如此，即便通过石墨化热处理使石墨颗粒析出，如果在钢的基体内石墨粗大析出，则产生龟裂的可能性也会变高，并且如果石墨颗粒不是球状，而是以不规则形状不均匀分布，则切削时性能分布不均匀导致断屑性或表面粗糙度变得非常差，工具寿命也会缩短，从而难以获得石墨钢的优点。因此，需要一种大幅缩短热处理时间且热处理时可使微细石墨颗粒在基体内以有规则的形状均匀分布的石墨钢用钢材及由此导出的改善切削性的石墨钢。
技术实现思路
技术问题本专利技术一方面旨在提供一种大幅缩短热处理时间且热处理时可使微细石墨颗粒在基体内以有规则的形状均匀分布的石墨钢用钢材。本专利技术另一方面旨在提供一种切削性优异的石墨钢。技术方案根据本专利技术的一个实施例的石墨钢用钢材，其以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述石墨钢用钢材满足下述式(1)。式(1)：-0.01≤[Ti]-3.43×[N]≤0.01其中，[Ti]、[N]各自表示该元素的重量％。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述石墨钢用钢材满足下述式(2)。式(2)：400≤3.1+169.0×[Si]+127.7×[Mn]≤500其中，[Si]及[Mn]各自表示该元素的重量％。根据本专利技术的一个实施例的改善切削性的石墨钢，其以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质，并且铁素体基体中包含以面积分数计大于等于2.0％的石墨颗粒，所述石墨颗粒的平均长宽比可小于等于2.0。其中，石墨颗粒的长宽比是指一个石墨颗粒的最长轴与最短轴之比。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述改善切削性的石墨钢满足下述式(1)。式(1)：-0.01≤[Ti]-3.43×[N]≤0.01其中，[Ti]、[N]各自表示该元素的重量％。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述改善切削性的石墨钢满足下述式(2)。式(2)：400≤3.1+169.0×[Si]+127.7×[Mn]≤500其中，[Si]及[Mn]各自表示该元素的重量％。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述石墨颗粒的平均颗粒尺寸可小于等于5μm。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述石墨颗粒的每单位面积数量可为1000个/mm2至5000个/mm2。此外，根据本专利技术的一个实施例，所述石墨钢的硬度可为70HRB至80HRB。有益效果根据本专利技术的石墨钢，由于切削性优异，可应用于工业机械或汽车等的机械零部件的材料。具体实施方式根据本专利技术的一个实施例的石墨钢用钢材，其以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。下述实施例是为了向本专利技术所属
的普通技术人员充分传达本专利技术的技术思想而提供的。本专利技术不限于下述实施例，能够以其他方式实施。为了使本专利技术清楚起见，附图中省略了与说明无关的部分，并略微放大示出了构成要素的尺寸，以便于理解。在通篇说明书中，某一部分“包含”某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示还可包含其他构成要素，并不是排除其他构成要素。除非上下文中另有说明，否则单数形式也意在包括复数形式。下面描述石墨化热处理时可使微细石墨颗粒在基体内以有规则的形状均匀分布的钢材。下面参照附图详细说明根据本专利技术的实施例。首先，对石墨钢用钢材进行说明后，再对改善切削性的石墨钢进行说明。根据本专利技术的一个方面的石墨钢用钢材，其以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。下面说明限制本专利技术的实施例中的合金成分含量的理由。下文中单位是重量％，除非另有说明。C的含量为0.60％至0.90％。碳(C)是用于形成石墨颗粒的必要元素。如果碳的含量小于0.60重量％，则切削性改善效果不足，并且石墨化结束时石墨颗粒的分布也不均匀。相反地，如果碳的含量过多，则石墨颗粒粗大生成，长宽比变大，进而切削性下降，尤其是表面粗糙度下降。因此，碳含量的上限可以限制为0.90重量％。Si的含量为2.0％至2.5％。硅(Si)是制造钢水时作为脱氧剂必要的成分，硅作为使钢中渗碳体变得不稳定让碳以石墨形式析出的石墨化促进元素，优选加入大于等于2.0重量％。但是，如果硅的含量过多，不仅造成其效果饱和，还会因固溶强化效果而导致硬度增加，进而切削时加快工具磨损，并且引发非金属夹杂物的增加所导致的脆性，热轧时导致过度脱碳。因此，硅含量的上限可以限制为2.5重量％。Mn的含量为0.1％至0.6％。锰(Mn)提高钢材的强度及冲击特性，并与钢中的硫结合而形成MnS夹杂物，对改善切削性做出贡献，因此优选加入大于等于0.1重量％。但是，如果锰的含量过多，就会妨碍石墨化，存在延迟石墨化结束时间的可能性，而且会提高强度和硬度导致工具磨损深度下降。因此，锰含量的上限可以限制为0.6重量％。Al的含量为0.01％至0.05％。铝(Al)是强有力的脱氧元素，不仅对脱氧做出贡献，还会促进石墨化。铝在石墨化热处理时促本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨钢用钢材，其特征在于：所述石墨钢用钢材以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2017.12.21 KR 10-2017-01771511.一种石墨钢用钢材，其特征在于：所述石墨钢用钢材以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0.6％、Al：0.01％至0.05％、Ti：0.005％至0.02％、N：0.0030％至0.0100％、P：小于等于0.015％(0除外)、S：小于等于0.030％(0除外)、余量的Fe及其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的石墨钢用钢材，其特征在于：所述石墨钢用钢材满足下述式(1)，式(1)：-0.01≤[Ti]-3.43×[N]≤0.01其中，[Ti]、[N]各自表示该元素的重量％。3.根据权利要求1所述的石墨钢用钢材，其特征在于：所述石墨钢用钢材满足下述式(2)，式(2)：400≤3.1+169.0×[Si]+127.7×[Mn]≤500其中，[Si]及[Mn]各自表示该元素的重量％。4.一种改善切削性的石墨钢，其特征在于：所述石墨钢以重量％计包含C：0.60％至0.90％、Si：2.0％至2.5％、Mn：0.1％至0...

【专利技术属性】
技术研发人员：林男锡，朴仁圭，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR