[发明专利]无铅易切削钢及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及无铅钢及其用途。更具体地说，本发明涉及无铅且具 有良好的硬化性、机加工性和耐磨性的易切削钢(free-cutting steel)。

背景技术

易切削钢有许多不同的应用。应用的例子是在测量探针和仪器中， 如汽车零件(如ABS制动器的精密阀和燃料喷射系统)和手表零件，所 有应用的例子由线和/或使用线制造。提到的应用全都利用小尺寸的线 或杆。由于所使用的加工设备的限制，这可能也导致在制造部件的过 程中必须使用低切削速度。在本文中，小尺寸被认为是小于15mm的线 直径。上述提到的应用通常需要同时使机加工性、硬化性和耐磨性性 能最优。在一些情况下，还有在钢部件的储存和/或制造过程中的腐蚀 性(即铁锈形成的趋势)可能是重要的。

目前普遍使用的易切削钢通常包含铅，铅是提供期望的机加工性 的有效元素。但是，铅是对环境危险的元素，因此环境立法的发展指 出铅可能被禁止或限制作为钢中的合金材料。在本文中，环境友好被 认为是指在制造，具体是在部件的热加工、机加工过程中，使用过程 中和循环过程中对自然或与材料非常接近的个人没有危险。

包含铅的易切削钢的一个例子是Sandvik 20AP，该钢具有按重量 计1％的C、按重量计0.2％的Si、按重量计0.4％的Mn、按重量计0.05％ 的S和按重量计0.2％的Pb的标称组分。该钢具有非常好的机加工性、耐 磨性和硬化性以及在热处理后极佳的尺寸稳定性。由于这些性能，该 钢非常适合于长的窄部件，如测量仪器的杆以及精密阀，尤其是在汽 车工业中的精密阀。该钢还能用于其它应用，如手表部件、测量探针 和精密工具。但是，因为该材料包含铅，所以其不被认为是环境友好 的。

无铅易切削钢的例子能在US2003/0113223A1、EP1270757A和 US5,648,044A中发现，其全部是用于机械结构用途。但是，这些钢不 提供对于小尺寸令人满意的性能，且因此不能构成合适的组分。

因此，本发明的目的是提供一种替代性的钢，该钢可用作线，尤 其是小尺寸的线，且该钢对环境无害。

发明内容

该目的由根据权利要求1的钢来实现。该钢无铅且因此对环境几乎 无害。此外，该钢具有高的硬化性、良好的机加工性和高的耐磨性。 对比现有技术，如含铅的钢Sandvik 20AP，该钢还具有类似或略微更好 的腐蚀性。

根据本发明的无铅易切削钢非常适合用于如测量探针和仪器、汽 车零件，如ABS制动器的精密阀和燃料喷射系统的应用。该钢还非常适 合用于手表。

虽然开发该钢以用于小尺寸，如主要是在上述应用中，但是该钢 还可以用于其它要求硬化性和机加工性的应用，且对于这些应用，易 切削钢被认为是适当的材料选择。

附图说明

图1a示出一些试验样品的作为冷却速度的函数的一些试验组分的 维氏硬度(HV1)。

图1b示出图1a一部分的放大图。图1a中标记的部分表示被放大的 区域。

图2示出当使用15m/分钟的切削速度时作为切削时间的函数的一 些试验组分的机加工性(如切削刃上的侧面磨损)。

图3示出当使用30m/分钟的切削速度时作为切削时间的函数的一 些试验组分的机加工性(如切削刃上的侧面磨损)。

图4示出当切削刀片上的侧面磨损为0.1mm时分别对于15m/分钟 和30m/分钟的一些试验组分的加工体积。

图5示出在800℃下对于一些组分的奥氏体中碳含量和残余渗碳体 摩尔分数的理论计算结果。

图6示出当使用20m/分钟的切削速度时作为加工零件的函数的一 些试验组分的机加工性(如直径的变化)。

图7示出当使用30m/分钟的切削速度时作为加工零件的函数的一 些试验组分的机加工性(如直径的变化)。

图8示出当使用20m/分钟的切削速度时作为加工零件的函数的一 些试验组分的机加工性(如表面粗糙度)。

图9示出当使用30m/分钟的切削速度时作为加工零件的函数的一 些试验组分的机加工性(如表面粗糙度)。

具体实施方式

下面描述了不同元素的含量和影响，其中涉及含量的所有数字按 重量百分比(wt％)计。

C    0.85-1.2wt％