一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料的制作方法

本发明涉及易切削不锈钢的，尤其是涉及一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料。

背景技术：

1、不锈钢通常指铬含量在12-30％的铁基耐蚀合金钢，并且在空气、水、盐的水溶液、酸以及其他腐蚀介质中都具有稳定性；不锈钢因其具有优良的耐蚀性、成型性、加工性以及强韧性，是民用、军工、核电及航天等领域不可或缺的一种钢材料。

2、近年来，随着工业的发展，自动化水平的不断提高，不锈钢的生产加工的设备的性能也不断提升，随着切削加工设备的性能改进，对待加工部件所用的钢材性能的要求也越来越高。对于不锈钢的生产来说，脱碳保铬是冶炼不锈钢的主要任务，也是不锈钢区别于其它钢种的主要冶炼特性。根据钢种碳含量要求的不同，快速将高cr钢液中的碳含量降至目标成分,同时减少过程中贵金属cr的氧化烧损是不锈钢冶炼的主要难点。对于不同种类的不锈钢材料，不锈钢材料中cr以及碳含量的要求也不同，其生产要求也不同。

3、因此，如何制备得到易切削性不锈钢材料成为众多厂家所要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供了一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料。

2、第一方面，本技术提供一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料，采用如下的技术方案：

3、一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料，不锈钢材料包括以下重量百分比的原料：c：0.02-0.25％；si：0.001-0.20％；mn：0.50-2.5％；p：0.05％以下；s：0.05-0.40％；

4、cr：16.0-20.0％；

5、ni:7.0-14.0％；bi：0.01-0.25％；b：0.001-0.0050％；n：0.04％以下；al：0.001-0.020％；mg：0.01％以下；ca：0.01％以下；pb：0.01％以下；o：0.001-0.025％；除上述组分外，还含有以重量百分比表示的te和se中一种或两种切削元素：se：0.02-0.30％；te：0.01-0.20％；且主要切削元素满足下列公式：0.01＜ws+0.15wbi+0.4wse+0.25wte＜0.5；1＜[mn]/[(s+1.5se+2.5te)]＜4；[se]/[s]＜0.3；[te]/[s]＜0.3；余量是fe和不可避免的杂质。

6、本技术中s、bi、se、te这四种主要起切削作用的元素对提高不锈钢的被切削性能共同起了关键的作用，但是四者的作用各不相同。

7、硫(s)的加入使不锈钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，加入的硫(s)在不锈钢中会形成硫化物，从而可以降低韧性，提高不锈钢的切削性能。

8、硒(se)的加入降低了不锈钢的韧性，从而可以提高不锈钢的切削性能；碲(te)的加入改良了不锈钢的机械加工性能，仅仅添加少量的碲就能改善不锈钢的切削及加工性能。硒(se)以及碲(te)的添加是为了优化硫化物的产生形态，增加硫化物的数量，并在不锈钢内形成一定数量的硫化物的夹杂物，从而增加了不锈钢的易切削效果。

9、铋(bi)的加入可显著改善锻铸铁的化学成分和锻造性能，提高机械性能，加入的铋会单独存在或和硫化物一起以粘附物质的形式存在于硫化物型夹杂物微粒的外表面，从而改善不锈钢的切削性。

10、本技术中加入的主要切削元素(s、bi、se、te)满足下列公式： 0.01＜ws+0.15wbi+0.4wse+0.25wte＜0.5； 1＜[mn]/[(s+1.5se+2.5te)]＜4；[se]/[s]＜0.3； [te]/[s]＜0.3；

11、上式中复合相形成量的含有率可以原子的相对含有率表示，即以换算成相同原子数的s重量的形式来表示最适当的复合型化合物的含有率范围。本技术中通过对主要切削元素(s、bi、se、te)的重量含量进行调整，从而有效提高了不锈钢的易切削性能。

12、优选的，不锈钢材料包括以下重量百分比的原料：

13、c：0.04-0.2％；si：0.005-0.10％；mn：0.7-2％；p：0.05％以下；s：0.1-0.30％；

14、cr：17.0-19.0％；

15、ni:9.0-13.0％；bi：0.05-0.2％；b：0.001-0.004％；n：0.04％以下；al：0.005-0.01％；mg：0.01％以下；ca：0.01％以下；pb：0.01％以下；o：0.001-0.020％。

16、本技术中通过对原料的加入量进行调整，从而有效提高了不锈钢的易切削性能。

17、优选的，不锈钢材料还含有mgo、cao、al2o3、sio2、mno中的一种以上的氧化物，所述氧化物的微粒占据的面积在400倍的显微视野下最大平均直径不大于20μm，数量为5微粒以上1000微粒以下/mm2。

18、第二方面，本技术提供一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料的制备方法，采用如下的技术方案：

19、将不锈钢各原料经冶炼、连铸、热轧、热退火酸洗，得到不锈钢材料。

20、优选的，热轧步骤中，将加热炉依次设置预热区、加热区以及均热区。

21、在预热区内进行热轧生产时，预热区的温度为900-950℃，反应时间为10-20min；

22、在加热区内进行热轧生产时，加热区的温度为1000-1200℃，反应时间为100-150min；

23、在均热区内进行热轧生产时，均热区的温度为1210-1300℃，反应时间为100-170min。

24、优选的，在预热区进行热轧生产时，向加热炉中吹入二氧化碳；在加热区内进行热轧生产时，向加热炉中吹入氩气；在均热区内进行热轧生产时，向加热炉中吹入二氧化碳以及氩气。

25、优选的，通入的二氧化碳的流量为1200-1400nm3/h，通入的氩气的流量为1000-1100nm3/h。

26、脱碳保铬是冶炼不锈钢的重要步骤，本技术中在预热区进行热轧生产时，向加热炉中吹入二氧化碳；通入的二氧化碳可以对钢坯进行保护作用，有效防止在进行热轧过程中，钢坯中的金属元素因为遇到氧气而进行氧化，有效提高了钢坯性能的稳定性。

27、在加热区内进行热轧生产时，向加热炉中吹入氩气；在钢坯进行热轧的过程通入氩气，通入的氩气可以在热轧过程中，促进钢的碳氧传质，加速热轧过程中的碳氧作用，从而可以对碳进行脱除。

28、在均热区内进行热轧生产时，向加热炉中吹入二氧化碳以及氩气，在防止钢坯氧化的同时，对钢坯中的碳进行脱除，有效提高了不锈钢的性能。

29、优选的，在均热区内进行热轧生产时，向加热炉内喷射纳米石墨粉末，喷射的速度为5-10g/min。

30、本技术中通过向加热炉内喷射纳米石墨粉，喷入的喷射纳米石墨粉在钢坯表面形成一种石墨润滑膜，可以提高热轧的速度，同时，在吹入的二氧化碳以及氩气的作用下，加速纳米石墨粉的流动速度，喷入的纳米石墨粉吸附在钢坯表面，并在钢坯表面形成一层抗氧化层，可以有效防止钢坯在热轧的过程中进行氧化，其次，加入的纳米石墨粉会以粘附物质形式存在于钢坯上，纳米石墨粉与切削工具接触后熔化，起润滑剂作用，并且使切削断裂，从而改善不锈钢的切削性。

31、本发明中各元素对钢性能的影响：

32、c：0.02-0.25％；不锈钢中含有适量的c元素可显著提高不锈钢的强度，增加不锈钢的可切削性；另外，当不锈钢中碳(c)元素较高时c元素就会对不锈钢的耐腐蚀性和延展性产生不利的影响。 si：0.001-0.20％；硅元素提高基体金属的电极电位，可有效地提高钢的耐蚀性。 mn：0.50-2.5％；mn元素是在炼钢时作为脱氧剂或脱硫剂添加到不锈钢中的一种化学元素，mn能提高不锈钢的回火淬透性，减少开裂、扭曲和变形。 p：0.05％以下；在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接效能变坏，降低塑性，使冷弯效能变坏。s：0.05-0.40％；硫在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

33、cr：16.0-20.0％；铬与氧结合能生成耐氧化腐蚀的cr2o3钝化膜；cr元素的存在还能增强不锈钢组织中晶粒间的细化程度，从而增加不锈钢的强度、硬度和耐磨性。

34、ni:7.0-14.0％；ni元素的存在能减缓钢的腐蚀现象，并能在不锈钢受到加热时使不锈钢中的晶粒膨胀扩大，从而保护和维持不锈钢中晶相组织的稳定性；ni元素的存在还能降低不锈钢在冷加工时的硬化速度，从而提高或增强了不锈钢的可加工性。bi：0.01-0.25％；铋元素可改善钢的切削性能，当铋均匀分散在钢中时，微粒铋与切削工具接触后熔化，起润滑剂作用，并且使切削断裂，避免过热，从而可提高切削转速。b：0.001-0.0050％；硼对提高钢的热强性有良好的作用，可使不锈钢的热强性显著提高；不锈钢中含硼会使钢的塑性和冲击韧性降低。 n：0.04％以下；氮元素可提高不锈钢的强度且不显著损害钢的塑性和韧性。 al：0.001-0.020％；al主要用于沉淀硬化不锈钢，起细化晶粒，固溶强化的作用；可用来提高不锈钢室温和高温的强度。 mg：0.01％以下；mg元素能使钢中夹杂物数量减少、尺寸减小、分布均匀、形态改善等。 ca：0.01％以下；铸钢中加钙元素使钢水流动性大为提高；铸件表面光洁度得到改善，其铸造性能、抗热裂性能、机械性能和切削加工性能均有不同程度的增加。钢中加钙元素能改善抗氢致裂纹性能和抗层状撕裂性能，可延长设备、工具的使用寿命。pb：0.01％以下；铅pb不但使切削时切屑易断而且起润滑作用。

35、o：0.001-0.025％；氧是抑制轧钢等热加工时硫化物伸长的有效元素，也是通过该作用使可切削性有所提高的重要元素。

36、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

37、1、本技术公开了一种具有良好切削性和切削破坏性的不锈钢材料，通过对不锈钢的原料的改进，加入主要切削元素s、bi、se、te，并对主要切削元素s、bi、se、te的重量含量进行调整，从而有效提高了不锈钢的易切削性能。

38、2、本技术中通过对热轧工艺的改进，向加热炉中吹入二氧化碳、氩气，在防止钢坯氧化的同时，对钢坯中的碳进行脱除，有效提高了不锈钢的性能。

39、3、本技术中通过对热轧工艺的改进，向加热炉内喷射纳米石墨粉，不仅可以提高热轧的速度，加入的纳米石墨粉在进行切削时，起润滑剂作用，从而改善不锈钢的切削性。