，因此本发明硅控制在< 〇. 08%。
[0019] Mn :在铁素体中，Mn的固溶强化作用仅次于P和Si，可以提高钢材强度，并且不会 显著恶化钢的变形能力。为保证钢材的加工性能和良好的力学性能，本发明锰含量控制在 1. 2~1. 5 %。锰含量过高会增加强度和韧度，降低切削性能；锰含量过低，则钢材必要的力 学性能无法保证。
[0020] P :P能强化铁素体相，但P对钢材力学性能而言是有害元素，理论上要求其含量越 低越好。因此，本发明磷含量设计为0. 001%以下。
[0021] S :MnS夹杂可改善钢材切削性能，并作BN夹杂形核核心，提高BN夹杂形核率，增 加钢中BN夹杂数量、提高BN夹杂分布均匀性，但过多的MnS夹杂会增大钢材性能的各向 异性，且会导致热加工困难，严重限制钢材的应用。因此，本发明硫含量设计为0.01%~ 〇· 03%，优选的 0· 02 ~0· 03%。
[0022] N :钢中N与B反应生成有利于改善切削性能的BN有利夹杂，钢中碳、氮化物的形 成有利于细化晶粒、改善钢的强度，但若N含量过多，会恶化钢材力学性能并降低钢材成材 率。因此，本发明氮含量设计为0. 06~0. 08%，优选的0. 06~0. 07%。
[0023] B :B的添加是为形成BN夹杂，以改善钢材切削性能。钢中B含量过低，难以生成 足够量的BN夹杂，过高则极易恶化钢材韧性且不利于钢材推广应用。因此本发明B含量设 计为0. 05~0. 07 %，优选的0. 05~0. 06 %。
[0024] 0 :MnS夹杂有I、ΙΙ、ΠΙ三种类型，其中只有I型MnS有助于提高切削性能，研宄表 明[0] > 〇. 012%时，MnS主要为I型，同时高熔点细小、弥散分布的氧化物夹杂将成为MnS 形核核心，进而有利于BN夹杂的析出和分布。但过高的氧含量会恶化钢材机械性能，并导 致连铸困难，因此本发明氧含量控制在0. 015~0. 025 wt % Al :铝作为脱氧剂加入钢中，一定量的铝有利于促进BN夹杂的析出，但Al会与氧结合 形成高熔点、高硬度的三氧化二铝，加剧刀具磨损，从而降低钢材切削性能。因此，本发明铝 含量设计为〇. 01~〇. 02 %。
[0025] Ca :钙作为夹杂物变性剂加入，与硅、铝等复合氧化，形成钙斜长石，当切削温度升 高时，该复合氧化物会在刀具切削刃面上软化和堆积，形成积削瘤，减缓刀具磨损。钙常用 作炼钢的脱氧剂，其氧化产物可作为BN析出形核核心，促使BN夹杂的析出和均匀分布，因 此本发明钙含量控制为0. 001~0. 009 %。
[0026] Mg:镁化学性质比钙活泼，在钢中形成高熔点氧化物，可促进BN夹杂物的析出形 核和均匀分布，因此本发明镁含量控制为〇. 002~0. 0080 %。
[0027] N/B=l. 1~1.4 :本发明期望通过生产BN夹杂，与MnS共同改善钢材切削性能，而 N/B对钢中BN夹杂的生成有重要影响，为此控制合适的N/B成为本发明的关键。机理：B化 学性质活泼，除形成氧化物外还能在钢中成固溶态起到改善钢材淬透性的作用，结合试验 研宄和生产经济性本发明将N/B控制在I. 1~1. 4之间，此时试验钢淬透性与基础钢相当， 表明钢中B主要以BN夹杂形式存在钢中。
[0028] Ni :可不添加，若添加 Ni可改善钢材机械性能，若添加量超过0. 03%时，生成成本 显著增加且钢的硬度过大不利于切削性能的改善，因此本发明Ni含量控制在0. 01~0. 03 %。对于以废钢为主要原料的钢厂，熔炼钢水即使不添加 Ni，也能满足Ni的成分要求。
[0029] Cu :可不添加，若添加 Cu可使钢获得合适的硬度，但过高的Cu会增加冶炼难度并 恶化钢材热加工性能，因此本发明Cu含量控制在0. 01~0. 03 %。对于以废钢为主要原料 的钢厂，熔炼钢水即使不添加 Cu，也能满足Cu的成分要求。
[0030] Cr :可不添加，若添加 Cr可提高钢的硬度并改善机械性能，，但过高的Cr会增加冶 炼难度并导致钢材硬度偏高不利于切削，因此本发明Cr含量控制在0. 03~0. 05%。对于以 废钢为主要原料的钢厂，熔炼钢水即使不添加 Cr，也能满足Cr的成分要求。
[0031] 本发明与现有技术相比，其切削性能优于经典的硫系易切削钢Y45MnS，与含铅复 合系易切削钢Y45MnSPb相似，综合切削性能优良；适合非特钢企业生产：成分简单易控，冶 炼、连铸以及轧制过程无需特殊工艺，属于环境友好型易切削钢，产品应用广泛；具有优良 的机械性能、热加工性能，性价比高，不环境污染，吨钢成本至少能降低150元，市场竞争力 强。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明切削试验磨损曲线图； 图2为本发明钢中BN夹杂形貌图； 图3为本发明图2中第1点的BN夹杂能谱图； 图4为本发明图2中第2点的MnS夹杂能谱图； 图5为本发明图2中第3点的Al2O3夹杂能谱图； 图6为本发明图2中第4点的BN夹杂能谱图。
【具体实施方式】
[0033] 下面对本发明予以详细描述： 表1为本发明各实施例及对比例化学成分取值列表； 表2为本发明各实施例及对比例力学性能及使用安全性检验情况列表。
[0034] 本发明各实施例按照以下常规工艺生产： 电炉或转炉一精炼（LF、VD、RH)-连铸一(加热）轧制成材。
[0035] 表1本发明各实施例及对比例化学成分取值列表（wt%)
【主权项】
1. 一种高性能经济复合易切削钢，其组分及重量百分比含量为：C :0. 21~0. 48 %、Si : < 0? 08 %、Mn :1. 2 ~L 5 %、P < 0? 001 %、S :0? 01 ~0? 03%、N:0? 06 ~0? 08 %、B :0? 05 ~ 0. 07 %、0 :0. 015 ~0. 025 %、Ca :0. 001 ~0. 009 %、Mg :0. 002 ~0. 0080 %、A1 :0. 01 ~0. 02 %，其余为Fe及不可避免的杂质；同时满足N/B=l. 1~1.4 ;BN夹杂长度45~65 ym，宽度 彡5ym的BN夹杂数量> 3000个/mm2;MnS夹杂当量圆直径为0. 1~0. 4ym的MnS数量 > 500 个/mm2。
2. 如权利要求1所述的一种高性能经济复合易切削钢，其特征在于：N重量百分比含量 为 0? 06 ~0? 07%。
3. 如权利要求1所述的一种高性能经济复合易切削钢，其特征在于：B重量百分比含量 为 0? 05 ~0? 06%。
4. 如权利要求1所述的一种高性能经济复合易切削钢，其特征在于：S重量百分比含量 为 0? 02 ~0? 03%。
5. 如权利要求1所述的一种高性能经济复合易切削钢，其特征在于：添加有重量百分 比含量为：Ni :0. 01~0. 03 %、或Cu :0. 01~0. 03 %、或Cr :0. 03~0. 05 %中的一种，或含 量为0. 04~0. 06 %的Ni、Cu及Cr中两种及以上以任意比例的混合物。
【专利摘要】一种高性能经济复合易切削钢，其组分及wt%为：C：0.21～0.48 %、Si：＜0.08 %、Mn：1.2～1.5 %、P＜0.001 %、S：0.01～0.03 %、N：0.06～0.08 %、B：0.05～0.07 %、O：0.015～0.025 %、Ca：0.001～0.009 %、Mg：0.002～0.0080 %、Al：0.01～0.02 %。本发明切削性能优于经典的硫系易切削钢Y45MnS，与含铅复合系易切削钢Y45MnSPb相似，综合切削性能优良；适合非特钢企业生产：成分简单易控，无需特殊工艺生产；具有优良的机械性能、热加工性能，性价比高，不环境污染，吨钢成本至少能降低150元，具有较强的市场竞争力。
【IPC分类】C22C38-54, C22C38-32, C22C38-08, C22C38-16, C22C38-06
【公开号】CN104862584
【申请号】CN201510242759
【发明人】张帆, 罗国华, 吴杰, 王媛, 王婳, 周新龙
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月14日