快削不銹鋼鑄造制品及其生產方法技術

本發明專利技術的目的是提供能夠確保所有優良的切削性、環境友好性和耐腐蝕性的快削不銹鋼鑄造制品及其生產方法。不銹鋼鑄造制品，其包含快削添加劑，即h-BN顆粒，其中h-BN顆粒在鋼中均勻地分散和析出。其生產方法，包括：加熱析出h-BN顆粒的不銹鋼鑄造制品，然后淬火以通過溶液處理消除h-BN顆粒；和回火以再次分散和析出h-BN顆粒。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】快削不銹鋼鑄造制品及其生產方法
本專利技術涉及已添加快削（易切削，free-cutting）添加劑的不銹鋼鑄造制品及其生產方法。
技術介紹
耐腐蝕性至關重要的不銹鋼鑄造制品，例如，用于管道工程、真空設備和分析設備、閥門和連接凸緣的管接頭（例如，彎頭、管套和連接管）通過鑄造進行生產。形狀復雜的制品不經過塑性加工如鍛造和軋制，但經過對鑄造結構進行切削加工（機械加工），如壓平、沖孔和螺紋化。這些制品需要具有優良的耐腐蝕性，因此通常應用奧氏體不銹鋼，如SUS304和SUS316。但是，奧氏體不銹鋼容易發生加工硬化。因此已知奧氏體不銹鋼由于鄰近切削表面發生的加工硬化而具有差的切削性（機械加工性，machinability）。在常規技術中，提供了快削不銹鋼，其中添加硫（S）、鉛（Pb）或硒（Se）作為快削添加劑，目的在于提高切削性。但是，Pb的應用帶來環境問題，并且鑒于安全性考慮不適于食品和飲品機械裝置的連接。Se已知是環境有害的元素，并且其應用已被禁止。SUS303——可商業獲得的加硫快削不銹鋼——包含約0.3%的S。S已知是即使微量也不利地影響耐腐蝕性的元素。因此，SUS303的應用不適于耐腐蝕性重要的設備。加硫快削不銹鋼僅僅可用于低腐蝕性環境或無需耐腐蝕性的制品中。由于這些原因，確保優良的切削性和耐腐蝕性的快削不銹鋼鑄造制品目前還未被提供。PTL1公開了同時確保優良的切削性、耐腐蝕性和機械性能的快削不銹鋼及其生產方法。為確保所有切削性、耐腐蝕性和機械特性，本專利技術通過如下使快削不銹鋼的切削性相對于常規的不銹鋼材料提高約25%：對鑄造后的鑄錠進行鍛造和軋制以消除鑄造結構，并且再析出（再沉淀，re-precipitating）六方氮化硼（h-BN）顆粒。雖然切削性通過在鍛造和軋制后進行熱處理已得到提高的不銹鋼已被開發，如PTL1公開的，但卻未公開切削性得到提高并且保持鑄造結構的不銹鋼鑄造制品。專利技術概述技術問題因此，本專利技術的目的在于提供快削不銹鋼鑄造制品——其可以確保所有優良的切削性、環境友好性和耐腐蝕性，作為不需要很高機械特性，但需要切削性以得到復雜形狀的鑄造鋼制品；以及提供其生產方法。問題的解決方案本專利技術基于這樣的見解而實現：切削性和耐腐蝕性優良的不銹鋼鑄造制品及其生產方法可通過如下提供：有效利用六方氮化硼（h-BN）顆粒作為固體潤滑劑表現優良、化學性質穩定并且不被酸或堿損害的特性；以及甚至在鑄造結構狀態通過進行特定熱處理利用h-BN的析出（沉淀，precipitation）或固溶體/再析出。專利技術1是包含快削添加劑的不銹鋼鑄造制品的實施方式，該快削添加劑是六方氮化硼（h-BN）顆粒，其中h-BN顆粒具有200nm至10μm粒徑，是球形顆粒，并且在鋼中均勻地分散和析出。專利技術2是專利技術1的不銹鋼鑄造制品生產方法的實施方式，該生產方法包括在鑄造凝固過程中在1,250℃至850℃的溫度范圍內以h-BN顆粒析出的冷卻速度冷卻熔融不銹鋼，從而在其中分散和析出所述h-BN顆粒。專利技術3是專利技術1的不銹鋼鑄造制品生產方法的實施方式，該生產方法包括：加熱鑄造不銹鋼，在該鑄造不銹鋼的鑄造結構中h-BN顆粒不均勻地析出，然后使鑄造不銹鋼以不引起所述h-BN顆粒析出的冷卻速度淬火以變成固溶體狀態，由此消除所述h-BN顆粒；以及使鑄造不銹鋼在950℃至1,100℃下回火以再次分散和析出所述h-BN顆粒。專利技術4是專利技術1的不銹鋼鑄造制品生產方法的實施方式，該生產方法包括：在鑄造凝固過程中使熔融不銹鋼在1,250℃至850℃的溫度范圍內以不引起h-BN顆粒析出的冷卻速度淬火，以得到鑄造結構，其中不析出所述h-BN顆粒；以及使鑄造不銹鋼在950℃至1，100℃范圍的溫度下回火，以在其中分散和析出所述h-BN顆粒。專利技術5是根據專利技術2至4所述的不銹鋼鑄造制品生產方法的實施方式，其中硼（B）的加入量為按質量計0.003%至按質量計0.5%，氮（N）的加入量為N/B摩爾比變為1或更大。專利技術6是根據專利技術5所述的不銹鑄造制品生產方法的實施方式，其中B以硼鐵或金屬硼的形式加入熔融的不銹鋼中，N通過提供氬和氮（氬+氮）的混合氣或減壓氮作為熔融不銹鋼的熔融氣氛而加入熔融不銹鋼中。專利技術7是根據專利技術5所述的不銹鋼鑄造制品生產方法的實施方式，其中B以硼鐵或金屬硼的形式加入熔融不銹鋼中，N以含氮的化合物或鐵合金的形式加入熔融不銹鋼中。專利技術的有利效果可以提供由于均勻地分散和析出作為優良固體潤滑劑的h-BN顆粒，切削性提高而耐腐蝕性不惡化的不銹鋼鑄造制品，該固體潤滑劑化學性質穩定并且不被酸或堿損害；以及提供其生產方法。專利技術1不僅可以確保優良的切削性和環境友好性，而且可以確保耐腐蝕性。這些效果通過有效施用作為鑄造不銹鋼固體潤滑劑性質優良的h-BN顆粒而得到。h-BN顆粒的這種施用使實現這樣的不銹鋼鑄造制品成為可能，該不銹鋼鑄造制品不僅確保切削性，而且因為沒有使用環境有害的元素，例如Pb和Se而確保環境友好性，并且抑制耐腐蝕性的惡化。由于切削性提高，可以減少切削機的電力消耗。這種電能消耗的減少導致二氧化碳氣體排放減少。進一步，可以預期生產率的提高，因此不銹鋼鑄造制品可以進行高速機械加工。附圖簡述圖1是顯示開發材料1的斷裂表面上析出物的析出和分散狀態的SEM顯微圖。圖2是顯示開發材料3的斷裂表面上析出物的析出和分散狀態的SEM顯微圖。圖3是顯示比較材料2的斷裂表面上析出物的析出和分散狀態的SEM顯微圖。圖4是顯示開發材料4以及比較材料1和2在車削過程中切削速度與切削抵抗合力（切削合力，combinedcuttingforce）之間關系的圖。圖5是顯示開發材料1至3和比較材料3在車削過程中切削速度與切削抵抗合力之間關系的圖。圖6是顯示根據不銹鋼的硫酸測試方法（JISG0591）進行的開發材料4以及比較材料1和2的腐蝕測試結果的圖。實施方式描述本專利技術具有上述特征，并且其實施方式將在下文中進行說明。在本專利技術的生產方法中，鑄造不銹鋼的熔融通過熔融爐進行，該熔融爐能夠調節熔融氣氛，并且一般用于不銹鋼的熔融。在熔融中，硼鐵或金屬硼用作B的來源，但低熔點硼鐵的應用在技術上具有優勢，并且是經濟的，因為每單位重量B的成本低。對于一般標準，B含量被確定為不銹鋼鑄造制品中的最終B含量，其優選為按質量計0.003%至按質量計0.5%，更優選按質量計0.01%至按質量計0.2%。對于添加N的方法，存在使熔融的不銹鋼吸附熔融氣氛中的N的方法和將組成不銹鋼的合金元素的氮化物如氮化鉻和氮化鉻鐵加入到熔融的不銹鋼的方法。對于一般標準，不銹鋼鑄造制品中的N含量可以是N/B的摩爾比變為1或更大的量。當鑄造不銹鋼中N/B的摩爾比小于1時，溶質B的量增加，這使可用于切削性的析出的h-BN顆粒量減少。因此，期望N/B的摩爾比盡可能大。N含量取決于鑄造不銹鋼的化學組成而變化，但隨著B增加，鋼中的平衡N濃度減少，因為B增加N的活性。在SUS304不銹鋼的化學組成中，N含量為按質量計0.25%或更低——不包括在加壓氮氣氛下的熔融。以上述方式制備的含B和N的熔融不銹鋼通過在鑄型中凝固期間在h-BN的析出溫度范圍，即1,250℃至850℃內控制其冷卻速度可以在鑄造結構中析出和分布粒徑為200nm至10μm的h-BN球形顆粒。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.27 JP 2010-1678721.不銹鋼鑄造制品的生產方法，包括：在鑄造凝固過程中在1,250℃至850℃的溫度范圍內以h-BN顆粒析出的冷卻速度冷卻熔融不銹鋼，從而在其中分散和析出所述h-BN顆粒，其中所述熔融不銹鋼在鑄造結構狀態；其中所述h-BN顆粒具有200nm至10μm的粒徑，為球形顆粒，并且在所述不銹鋼鑄造結構中均勻地分散和析出。2.不銹鋼鑄造制品的生產方法，包括：在鑄造凝固過程中使熔融不銹鋼在1,250℃至850℃的溫度范圍內以不引起h-BN顆粒析出的冷卻速度淬火，以得到無所述h-BN顆粒析出的鑄造結構；和使所述鑄造不銹鋼在950℃至1,100℃范圍內的溫度下回火，以在其中分散和析出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：江村聰，山本重男，櫻谷和之，津崎兼彰，
申請(專利權)人：獨立行政法人物質·材料研究機構，
類型：
國別省市：