[发明专利]一种高速螺旋切割钢丝用的新型微合金钢

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于高速螺旋切割钢丝用的微合金钢材料，属于合金钢材料领域。 

背景技术

高速螺旋切割钢丝是光伏器件及芯片加工用的核心部件，主要用于单晶硅、多晶硅、电子芯片、LED领域的宝石等硬质材料的分割切片工艺。主要性能特点：首先为直径细，80-160um。其次超高强度，强度需在3500MPa以上，有的甚至达到4000MPa以上。第三、超长定尺，必须无焊接点，一般的生产长度在600-800KM,。第四，与直线型的切割钢丝相比，高速螺旋切割钢丝需要在直线的基础上进行变形，所以需要有良好的强韧性配合。 

直线型切割钢丝的原材料主要依赖进口，主要牌号为KSC82，目前国产盘条尚不能满足直线型切割钢丝的生产要求。高速螺旋切割钢丝与直线型切割钢丝相比，对原材料的性能要求有了进一步的提高，需要原材料在原来基础上具有更高的强度、更强的韧性，这样才能在保持高强度的同时进行大幅度的变形，同时对空间立体结构具有良好的保持度。原有的KSC82等切割钢丝原材料已经不能满足高速螺旋切割钢丝的生产需求。 

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能满足高速螺旋切割钢丝的高强度和韧性的新型微合金钢。 

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种高速螺旋切割钢丝用的新型微合金钢，具有以下的化学组成及其质量百分比： 

以及余量的Fe和正常产生的杂质。 

作为优选，其中C和Mn的质量百分比分别为0.80～0.85%和0.40～0.60%。 

作为优选，其中Nb的质量百分比为0.01～0.02%。 

作为优选，其中Ti的质量百分比为0.01～0.02%。 

作为优选，其中RE的质量百分比为0.01～0.02%。 

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：强度提高了50～100MPa，面缩率提高2～5%，组织晶粒度由原来的30-60um降低至20-40um，因而具有高强度和韧性，由该合金材料制成的高速螺旋切割钢丝的断丝率降低了0.5%，从而使其生产效率提高了20～30%。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

实施例1～4 

表1是实施例1～4与日本KSC82牌号的合金钢的化学成分比较表。 

表1 实施例1～4与日本KSC82牌号合金钢的化学成分比较表 

切割钢丝在切割过程中，承受较大的张力、SiC对钢线的切削力，硬质材料对它的摩擦力和压力，必须要考虑到结构保持能力、强度和韧性。 

本发明采用Nb+Ti+RE复合微合金化技术，Nb铌元素在钢中以固溶强化为主，具有良好的细化晶粒作用，使钢的综合性能优良，Nb空间立体结构具有良好的保持度中的抗有独特的作用。Ti是表面活化元素，可以充填晶界空位，阻碍晶界原子扩散，提高蠕变抗力，钢 中加入Ti改善了钢的热塑性，且钢种细小的TiN颗粒抑制再结晶、细化晶粒；Ti还脱氧和改善夹杂物的效果。稀土在钢种的溶解量很少，主要偏聚在晶界，减少了杂质元素在晶界的偏聚，改变了晶界的成分和结构、强化了晶界，改善了钢的性能。稀土还有抑制晶粒长大的作用，作为表面活性物质，固溶稀土主要分布在晶界，降低截面张力界面能，使晶粒长大的驱动力减少，从而抑制了奥氏体晶粒长大，把奥氏体长大推移到更高的温度范围。另外稀土还将影响珠光体的形态和分布，是珠光体分布均匀弥散，片间距减少，能够减少并消除魏氏体组织。 

最重要的是本发明掺入稀土RE（购自包钢稀土有限公司），使其与Nb，Ti具有优势互补作用，不仅净化钢液，控制夹杂物形态，改善一次组织，而且有固溶强化和沉淀强化的作用，使钢材具有良好的强度和塑性。表2是利用实施例1～4的合金材料以及日本牌号为KSC82的合金钢材料制成高速螺旋切割钢丝的性能比较表。 

表2 实施例1～4与KSC82合金材料制成高速螺旋切割线性能比较表 

从表2可知，本发明的高速螺旋切割钢丝用新型微合金钢能够使钢材良好的强度和塑性，强度提高至1100～1300Mpa，与KSC82牌号的相比，强度提高了50-100mpa,面缩率提高2-5%，组织晶粒度有原来的30-60um减小到20-40um。 

采用本发明的高速螺旋切割钢丝用新型微合金钢为原材料，制备的高速螺旋切割钢丝生产中断丝率降低了0.5%，在用于单晶硅、多晶硅、电子芯片、LED领域的宝石等硬质材料的分割切片工艺中，提高了抗磨损性能，降低了线损，提高了结构保持能力，生产效率与原直丝相比提高了20～30% 。