【技术实现步骤摘要】
本公开涉及易切削钢，尤其涉及一种仪器仪表用低碳高硫含bi的易切削钢及其制造方法。
技术介绍
1、随着先进制造业的机械自动化、精密化和高速化的快速发展，精密仪器仪表工业零配件的形状越来越复杂，对切削性、表面质量和精密要求越来越高，为适应高速加工同时确保良好表面光洁度，必须使用高切削性能的易切削钢，这导致高速易切削钢的需求也越来越大。
2、目前，以精确切削和高光洁度为加工目的时，12l14仍是应用最广泛的低碳含铅易切削钢之一。但是由于熔炼过程中铅蒸汽污染以及铅在废钢回收熔炼过程中的有害作用，含铅易切削钢将逐渐被淘汰。目前关于易切削钢无铅化设计思路主要有两种：一是最大程度发挥s的作用，通过添加ca、mg或ca、mg的复合物，控制mns和氧化物的形态和组成，抑制刀具磨损和改善切削性能，但是这一路线具有局限性，当钢中硫含量超过0.35％后，冶炼、浇铸及后续的变形热脆性问题突出，同时在硫含量超过0.4％后，继续增大硫含量对钢的切削性能提高贡献不大；二是利用与pb物理性质类似的低熔点元素替代含铅易切削钢中的铅元素，大量研究表明，bi是最有希望替代易切削钢中铅的金属元素，bi无毒，且具有与铅相似的物理性质，可以像铅一样显著提高易切削钢的切削性能，甚至在某些方面的性能还优于铅易切削钢，bi比重比pb轻，更接近于fe，分布更均匀，不容易产生偏析。因此，采用bi元素来替代铅生产环保型易切削钢是研发新型易切削钢的方向。
3、bi对提高钢的易切削性能非常显著，无毒，且具有与铅相似物理和化学性质，近年来用于超易切削钢开发和生产中成分
4、目前提高易切削钢切削性能关键是控制硫化物形态和分布，cn102330039a的中国专利技术专利申请公开了一种低碳含铋环保易切削钢，以质量百分比计算，含有c：≤0.15％、mn：0.75％～1.5％、s：0.23％～0.42％、si：≤0.10％、p：≤0.11％、bi：≤0.05％～0.2％、n：0.001％～0.0200％，其余为fe及杂质，mn与s的质量百分比比值mn/s＝1.79～6.52，bi与s的质量百分比bi/s＝0.12～0.87，t[o]：0.0010～0.0250％；该低碳含铋环保易切削钢成本较低、环保性较好以及具有不逊于相应碳含量含铅易切削钢结构的切削性能，但是该低碳含铋环保易切削结构钢存在明显的技术不足，即一是t[o]过高，实践表明，当t[o]≥150ppm时，不仅对炼钢耐材浸蚀严重降低使用寿命增加成本，且会由此使钢中不利的大颗粒氧化夹杂物增多；更为致命的是如此高的氧会使铸坯产生“皮下气泡、表面针孔”等严重缺陷，影响成材率与质量；二是还含有se、te、zr、ca、mg、zn、sb中一种或两种以上能改善切削性能的元素，这将大大提高合金成本，不利于批量推广。cn103255359a的中国专利技术专利申请公开了“一种含铋易切削钢”，以质量百分比计算，c：0.04％～0.15％；si：0％～0.15％；mn：0.9％～1.6％；p：0.02％～0.11％；s：0.25％～0.45％；cr：0～0.2％；ni：0～0.2％；cu：0～0.2％；bi：0.05％～0.2％；ti：0.005％～0.05％；n：0.005％～0.05％；杂质：0～0.2％；余量为fe。该专利技术含铋易切削钢具有优良的综合力学性能和优异的切削加工性能，但是合金元素添加超过了10种，在获得综合力学性能和优异的切削加工性能同时大大提高了合金成本，不利于批量推广。cn103911550a的中国专利技术专利申请“一种热塑性优良的环保型低碳高硫铋易切削钢”以质量百分比计算，含有c≤0.15％，si≤0.10％，mn0.80～1.6％，p0.02～0.10％，s0.20～0.45％，bi0.03～0.20％，n≤0.010％，t[o]0.002～0.02％，在此基础上钢中还含有b0.001～0.015％和ti0.005～0.15％，还含有se、te、sn、zr、ca、cr、cu、ni、mg、zn、sb及稀土中的一种或两种以上的元素：上述各组分的含量重量百分比均为0.001～0.50％，余量为fe及其它不可避免的微量元素。该专利技术具有热塑性优良的特点，但是该技术仅通过铋硫碳氧四种元素配合无法获得低碳高硫易切削钢应由的热塑性，而是需要额外添加b和ti达到提升塑性目的，而且需要添加稀土元素进行综合匹配，这在工艺上无法控制稀土收得率，而且工艺兼容性较差，无法进行批量连浇生产。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提供一种低碳高硫含铋易切削钢，解决现有含铋易切削钢为了满足切削性能大量添加合金元素导致生产成本高及易出现表面缺陷、批量生产受限的问题。
2、第一方面，所述的低碳高硫含铋易切削钢，按重量百分含量计其化学成分为：
3、c：0.01％～0.10％、si：0.01％～0.10％、mn：0.50％～1.20％、p：0.01％～0.10％、s：0.20％～0.35％、bi：0.01％～0.20％、o：0.0040％～0.0150％；bi/s为0.03～1，mn/s为1.43～6.0，余量为铁及不可避免的杂质。
4、第二方面，第一方面所述的低碳高硫含铋易切削钢的制备方法，包括转炉冶炼、lf炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、铸坯轧制及轧后缓冷工序，其特征在于：
5、在本公开及可能的实施例中，在所述lf炉精炼工序中，对钢液进行渣面脱氧，所述脱氧过程中向所述钢液中吹氩以使所述钢液不翻滚；白渣处理后，进入第一阶段控氧，加入硅铁，将氧含量控制在80～100ppm时，向钢液中加入低磷锰铁及硫铁，然后进入第二阶段控氧，将氧含量控制在40～80ppm时，向钢液中添加铋铁包芯线和/或铋铁合金块；控制合金化精炼时间为35～40min，保持白渣精炼时间为14～18min。
6、在所述转炉冶炼工序中，对转炉铁水不进行脱硫处理，仅进行脱碳及磷处理；在出钢1/5～1/4时进行脱氧处理，氧含量控制在80～150ppm。
7、在本公开及可能的实施例中，在所述连铸工序中，采用低碳保护渣进行保护浇铸，中间包温度控制在1530～1545℃，连铸拉速控制在1.2～2.0m/min。
8、在本公开及可能的实施例中，在所述铸坯缓冷工序中，二冷水采用弱冷，连铸坯下线堆垛缓冷至室温。
9、在本公开及可能的实施例中，采用喷粉探伤或扒皮加工的方式对所述连铸坯进行表面清理。
10、在本公开及可能的实施例中，在所述铸坯加热工序中，所述铸坯采用冷装，铸坯横断面尺寸为120mm×120mm～180mm×180mm，加热温度为1200℃～1300℃，加热时间为2.0～3.0h。
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【技术保护点】
1.一种低碳高硫含铋易切削钢，其特征在于，按重量百分含量计其化学成分为：
2.权利要求1所述的低碳高硫含铋易切削钢的制备方法，包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、铸坯轧制及轧后缓冷工序，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种低碳高硫含铋易切削钢，其特征在于，按重量百分含量计其化学成分为：
2.权利要求1所述的低碳高硫含铋易切削钢的制备方法，包括转炉冶炼、lf炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、铸坯轧制及轧后缓冷工序，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，刘祥，张俊峰，杨迎强，金纪勇，常宏伟，宫文赫，李凯，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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