一种易钻孔且排屑快的锁体钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易钻孔且排屑快的锁体钢及其制备方法，属于锁具技术领域。其化学成分按质量百分比计为：C：0.01～0.03％，Si：0～0.04％，Mn：1.6％～2.0％，P：0.010％～0.030％，S：0.40％～0.55％，Bi：0.15％～0.22％，Se：0.005％～0.01％，T[O]：0.003％～0.006％，B：0.004％～0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术以复合添加一定量Bi、Se和优化钢中Mn、S含量，有效控制了锁体钢的Mn(S，Se)、铁素体和珠光体尺寸和形态，进一步降低了钢的硬度，提高其钻孔过程排屑、断屑能力和钻头寿命；且制备过程中通过锻造、热轧、分阶段冷却和抛丸工艺，最终得到基体铁素体组织和少量珠光体组织、钻孔性能优良的锁体钢产品，该产品硬度低、易钻孔、排屑快、散热快，对高速钻头磨损小，可广泛用于制造挂锁和葫芦锁锁体。可广泛用于制造挂锁和葫芦锁锁体。可广泛用于制造挂锁和葫芦锁锁体。

【技术实现步骤摘要】
一种易钻孔且排屑快的锁体钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锁具
，更具体地说，涉及一种易钻孔且排屑快的锁体钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]挂锁是锁具世界中最古老、最庞大的家族，其它锁具都是从挂锁这门类中繁衍、派生而来的。浙江浦江县目前为我国挂锁生产和销售的最大集散地，其每年生产出的挂锁超过30万吨。挂锁按材质主要分为不锈钢挂锁、铜挂锁、铁挂锁和锌合金挂锁，其中铁挂锁因价格低、钻孔加工性能好，使用最为普遍，因此产量也最大。
[0003]目前，市面上的铁挂锁锁体主要以HT200灰口铸铁材质居多，虽然灰口铸铁中因存在大量球状或片状石墨，硬度低、易钻孔、排屑快、散热快，对钻头磨损小，为挂锁锁体的连续化钻孔加工提供了保证，但其塑性和韧性差，难以进行锻造和轧制，因而现有主要采用感应炉熔炼+模铸成型进行生产，该工艺不但需要消耗大量的电力，而且生产效率低下，对环境污染较大，随着国家环保政策的逐渐严苛及对高能耗产业的深化转型要求，有必要对挂锁材料及生产工艺进行优化，开发出新一代低能耗、高生产率的环境友好型锁体材料。

技术实现思路

[0004]1、专利技术要解决的技术问题
[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中锁体钢采用灰口铸铁难以进行锻造和轧制的问题，提供一种易钻孔且排屑快的锁体钢及其制备方法；本专利技术通过优化各组分，限制钢中硬质元素和硬质相含量，避免钻头钻孔过程因升温相变而磨损，延长钻头寿命；同时，通过复合添加Bi、Se和优化钢中Mn、S含量，有效控制了锁体钢的Mn(S，Se)、铁素体和珠光体尺寸和形态，进一步降低了钢的硬度，提高其钻孔过程排屑、断屑能力和钻头寿命，且获得的钢可进行铸轧一体化大规模工业生产。
[0006]2、技术方案
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0008]本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.01～0.03％，Si：0～0.04％，Mn：1.6％～2.0％，P：0.010％～0.030％，S：0.40％～0.55％，Bi：0.15％～0.22％，Se：0.005％～0.01％，T[O]：0.003％～0.006％，B：0.004％～0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0009]本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢的制备方法，其过程为：
[0010](1)采用真空感应炉进行冶炼，并浇铸成钢锭；
[0011](2)将钢锭锻成钢坯；
[0012](3)对钢坯进行热轧；
[0013](4)轧后钢坯快速放入820～850℃的马弗炉中保温5～8min，随后进行空冷，待钢坯表面温度空冷至710℃左右时再放入700℃～730℃的马弗炉中继续保温5～8min后空冷
至室温；
[0014](5)除去钢坯表面的氧化层，获得锁体钢。
[0015]作为本专利技术的更进一步改进，在锻造过程中，其铸锭加热温度为1180℃，保温时间为1.5h，锻后成尺寸为60mm
×
120mm
×
L的钢坯。
[0016]作为本专利技术的更进一步改进，在热轧的过程中，其钢坯开轧温度为1180℃，终轧温度为880
±
10℃。
[0017]作为本专利技术的更进一步改进，在轧制过程中，其开轧初始厚度为60mm，进行8道次轧制，终轧厚度为13.5mm。
[0018]作为本专利技术的更进一步改进，通过抛丸去除钢坯表面的氧化层。
[0019]作为本专利技术的更进一步改进，在抛丸处理过程中，采用抛丸机去除钢坯表面的氧化层，其抛丸量为120kg/min，抛丸时间为18min，抛丸初速度为76m/s。
[0020]3、有益效果
[0021]采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0022](1)本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢，基于目前的易切削钢成分体系，优化碳、硅含量，限制钢中硬质元素和硬质相含量，避免钻头钻孔过程因升温相变而磨损，延长钻头寿命；此外，通过复合添加Bi、Se和优化钢中Mn、S含量，有效控制了锁体钢的Mn(S，Se)、铁素体和珠光体尺寸和形态，进一步降低了钢的硬度，提高其钻孔过程排屑、断屑能力和钻头寿命，使得该锁体钢可以进行铸轧一体化大规模工业生产；
[0023](2)本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢，将C含量控制在0.05％以下，一方面满足低成本转炉冶炼的要求，另一方面可有效抑制珠光体、渗碳体或其他含碳硬质相的生成；同时，严格控制Si的含量，在保证锁体钢具有一定的强度的同时，有效减少FeSi硬质相的生成；此外，控制Se和O含量分别控制在0.005％～0.01％和0.003％～0.006％之间可促进MnS以大棒状形式析出，进一步减小钻孔抗力；
[0024](3)本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢，其B含量控制在0.004％～0.006％，可抑制Bi的晶界偏聚，提高钢的高温热塑性，避免轧制裂纹生成，B含量太高会降低冷却过程奥氏体向铁素体的转变温度，从而造成基体晶粒尺寸变小和硬度增加；此外，Mn和S是提高锁体钢钻孔性能的主要合金元素，其含量需高于不同含硫易切削钢，才能保证钻孔速度和排屑能力，同时，Bi含量控制在0.15％～0.22％可进一步提高钻屑能力和断屑排出。
[0025](4)本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢的制备方法，在冷却的过程中，其轧后钢坯快速放入820～850℃的马弗炉中保温5～8min，随后进行空冷，待钢坯表面温度空冷至710℃左右时再放入700℃～730℃的马弗炉中继续保温5～8min后空冷至室温。在820～850℃的马弗炉中保温5～8min以促进晶界附近Mn(S，Se)的析出和粗大化，促使晶界附近应力集中加剧而进一步促进钻孔过程的裂纹传播，减小钻孔抗力；在700℃～730℃的马弗炉中保温5～8min可促使铁素体晶粒长大并抑制珠光体析出，进一步降低钢的硬度，提高其钻孔过程的排屑、断屑能力和钻头散热速度；
[0026](5)本专利技术的一种易钻孔且排屑快的锁体钢的制备方法，其冶炼、轧制及轧后冷却工艺可实现连续化工业生产，制得的成品在钻孔过程易钻孔、排屑快，钻头磨损少，可完全替代现有的HT200灰口铸铁挂锁材料，满足连续化钻孔加工作业；此外，成品钢坯可用于加工成挂锁和葫芦锁锁体，也可广泛用于精密零部件的切削加工和制造。
附图说明
[0027]图1为表1中对比例6的短带状钻屑形貌。
[0028]图2为实施例1轧后850℃保温8min+700℃保温8min的短塔形钻屑形貌(钻头直径为5mm)。
[0029]图3为实施例1轧后850℃保温8min+700℃保温8min的短塔形钻屑形貌的实物图(钻头直径为10mm)。
[0030]图4为实施例1轧后850℃保温8min+700℃保温8min的金相组织。
具体实施方式
[0031]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易钻孔且排屑快的锁体钢，其特征在于：其化学成分按质量百分比计为：C：0.01～0.03％，Si：0～0.04％，Mn：1.6％～2.0％，P：0.010％～0.030％，S：0.40％～0.55％，Bi：0.15％～0.22％，Se：0.005％～0.01％，T[O]：0.003％～0.006％，B：0.004％～0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.一种易钻孔且排屑快的锁体钢的制备方法，其特征在于，其过程为：(1)采用真空感应炉进行冶炼，并浇铸成钢锭；(2)将钢锭锻成钢坯；(3)对钢坯进行热轧；(4)轧后钢坯快速放入820～850℃的马弗炉中保温5～8min，随后进行空冷，待钢坯表面温度空冷至710℃左右时再放入700℃～730℃的马弗炉中继续保温5～8min后空冷至室温；(5)除去钢坯表面的氧化层，获得锁体钢。3.根据权利要求2所述的一种易钻孔且排屑快的锁体钢的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：温永红，凌霄，马冬，高山，万勇，冯孔孔，程子豪，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：