專利名稱：：一種易切削鎳銅合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及易切削鎳銅合金材料的制備工藝，特別提供了一種易切削鎳銅合金的制備方法。技術(shù)背景根據(jù)含易切削元素的不同，可分為硫易切削鋼、鉛易切削鋼、鈣易切削鋼、鈦易切削鋼以及復(fù)合易切削鋼。應(yīng)用較多的是硫易切削鋼。一般認(rèn)為，隨著硫含量的增高，鋼材的切削性能也越好，但對(duì)普通鋼而言，微量增硫就能起到改善可切削性的明顯效果；加入適當(dāng)?shù)牧?尤其在硫低于O.1%以下)，對(duì)改善鋼可切削性的效果都是非常顯著的。其作用主要表現(xiàn)在不僅降低切削力與切削溫度，明顯提高刀具壽命，而且還降低工件的表面粗糙度，改善切屑處理性。我國生產(chǎn)的易切削鋼系列，雖經(jīng)幾次標(biāo)準(zhǔn)的修訂，成為現(xiàn)行的GB8731.88的9種鋼，但大部分卻是沿襲前蘇聯(lián)1954年標(biāo)準(zhǔn)，能生產(chǎn)的品種也十分有限。沒有鎳基易切削合金標(biāo)準(zhǔn)。鎳銅是應(yīng)用非常多的一種鎳基合金，鎳銅合金包括蒙乃爾400，蒙乃爾K500等，，廣泛應(yīng)用于石油、石化、船舶等領(lǐng)域。但其加工性能不佳限制了其應(yīng)用，UNSN04405牌號(hào)規(guī)定了易切削蒙乃爾合金成分，其中硫含量要求控制在0.025—0.06%，鎳銅合金中硫主要以(Mn、Fe)S的形式存在，由于MnS夾雜物割斷了基體的連續(xù)性和應(yīng)力集中源作用而使車屑易斷，潤滑作用使刀具的磨損減小，從而改善了切削性能。易切削鎳銅與其它易切削鋼一樣，是世界三大難以生產(chǎn)的合金之一，工藝開發(fā)的難點(diǎn)主要在于易切削鎳銅的高氧含量、高硫含量大大降低了合金液的表面張力，使合金液與渣分離困難，從而造成合金液與渣混巻，形成大量表面及皮下缺陷，這使得下一步需要進(jìn)行的鍛造和軋制難以進(jìn)行;硫的偏析是造成其切削性能不均的一個(gè)主要因素。硫在錠頭部形成正偏析，在錠尾部形成負(fù)偏析，因此，在錠的不同位置，其含量偏差很大。如果合金液中氧含量高，還極易生成硬的氧化物質(zhì)點(diǎn)，氧化物易在錠尾部集中，從而使鋼材切削性能影響也較大。以上兩個(gè)因素對(duì)易切削的均勻性產(chǎn)生很大影響。易切削鎳銅中錳、氧含量高，在高溫下會(huì)與耐火材料中的某些成分發(fā)生理化反應(yīng)，使耐火材料浸蝕；易切削鎳銅合金液粘度大，流動(dòng)性差，為保證其可澆性必須提高澆注溫度，但同時(shí)易切削鎳銅又是裂紋敏感鋼種，必須采用弱冷制度，這些相互矛盾的要求使易切削鋼生產(chǎn)工藝非常困難。因此，目前在易切削鎳銅工藝的開發(fā)過程中應(yīng)著力解決的幾個(gè)問題是選擇何種硫化物，如何進(jìn)行添加，化學(xué)成分的優(yōu)化控制，最佳氧含量的確定及脫氧劑選擇和脫氧制度的選擇。因此，目前在易切削鎳銅工藝的開發(fā)過程中應(yīng)著力解決的幾個(gè)問題是選擇何種硫化物，如何進(jìn)行添加，化學(xué)成分的優(yōu)化控制，最佳氧含量的確定及脫氧劑選擇和脫氧制度的選擇。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供了一種易切削鎳銅合金的制備方法。本發(fā)明提供了一種易切削鎳銅合金的制備方法，其特征在于所述的易切削鎳銅合金的制備方法包括以下三步，第一步裝料，抽真空，這時(shí)真空度要保持在9Pa之內(nèi)，送電；第二步待所裝的料完全開化，同時(shí)真空度要低于1Pa，這時(shí)控制溫度在150(TC到165(TC之間，精煉5到25分鐘，加入脫氧劑，最后加入硫化物，使得鎳銅合金中的硫含量介于0.020-0.08%,優(yōu)化的硫含量為0.040-0.06%，所述的硫化物為硫化錳、硫化鐵、硫化鎳、硫化銅和高冰鎳中的一種或者它們的混合物，所述的脫氧劑為碳和鎳鎂合金、鈣硅合金、銅鋯合金三者之一或它們的混合物；第三步測(cè)溫，140(TC到150(TC時(shí)澆鑄，澆鑄時(shí)間低于30秒，破真空不少于10分鐘。所述的硫化錳、硫化鐵、硫化鎳、硫化銅和高冰鎳中的一種或者它們的混合物，即能是粉狀也能是塊狀，能直接加入，也能包在銅箔或者鎳箔中加入。所述的易切削鎳銅合金的冶煉過程中需要有一個(gè)嚴(yán)格真空的精煉過程，以保證合金中的氧含量低于20ppm，最好含量氧含量低于10ppm;所選擇的脫氧劑可以是鈣和鈣-硅合金，碲、鋯、稀土和鈦等脫氧劑，鎂脫氧劑也可以考慮，但是盡量不用金屬鋁進(jìn)行脫氧，以上脫氧劑即可以是單獨(dú)的金屬，也可以是與鎳或者銅的中間合金，如Cu—Ca、Cu—RE、Ni一Mg等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)鋼材的切削性能好，對(duì)改善鋼可切削性的效果非常顯著，降低切削力與切削溫度，明顯提高刀具壽命，降低工件的表面粗糙度，改善切屑處理性。具體實(shí)施方式實(shí)施例l鎳銅合金中，在160(TC精煉20分鐘后，加入碳和鎳鎂合金脫氧，最后加入0.06%(硫重量)MnS到鎳銅合金液。對(duì)澆鑄的合金錠成分分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>結(jié)果鍛造加工，樣品車削性能良好；實(shí)施例2鎳銅合金中，精煉20分鐘后，加入鈣硅合金脫氧，最后加入0.07%(硫重量)FeS到鎳銅合金液。對(duì)澆鑄的合金錠成分分析結(jié)果:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例3鎳銅合金中，加入碳，精煉15分鐘后，加入銅鋯合金脫氧，最后加入0.07%(硫重量)髙冰鎳到鎳銅合金液。對(duì)澆鑄的合金錠成分分析結(jié)果:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>鑄件直接加工，樣品車削性能良好；實(shí)施例4鎳銅合金中，加入碳，精煉20分鐘后，加入銅鋯合金脫氧，最后加入0.07%(硫重量)硫化銅到鎳銅合金液。對(duì)澆鑄的合金錠成分分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>鑄件直接加工，樣品車削性能良好。權(quán)利要求1.一種易切削鎳銅合金的制備方法，鎳銅合金的成分為，重量百分比碳≤0.3，錳≤2.0，鐵≤2.5，硫0.025-0.060，硅≤0.5，銅28.0-34.0，余量的鎳，其特征在于所述的易切削鎳銅合金的制備方法包括以下三步，第一步裝料，抽真空，這時(shí)真空度要保持在9Pa之內(nèi)，送電；第二步待所裝的料完全開化，同時(shí)真空度要低于1Pa，這時(shí)控制溫度在1500℃到1650℃之間，精煉5到25分鐘，加入脫氧劑，最后加入硫化物，使得鎳銅合金中的硫含量介于0.020-0.08％，優(yōu)化的硫含量為0.040-0.06％，所述的硫化物為硫化錳、硫化鐵、硫化鎳、硫化銅和高冰鎳中的一種或者它們的混合物，所述的脫氧劑為碳和鎳鎂合金、鈣硅合金、銅鋯合金三者之一或它們的混合物；第三步測(cè)溫，1400℃到1500℃時(shí)澆鑄，澆鑄時(shí)間低于30秒，破真空不少于10分鐘。2、按照權(quán)利要求1所述的易切削鎳銅合金的制備方法，其特征在于所述的硫化錳、硫化鐵、硫化鎳、硫化銅和高冰鎳中的一種或者它們的混合物，即能是粉狀也能是塊狀，能直接加入，也能包在銅箔或者鎳箔中加入。3、按照權(quán)利要求1所述易切削鎳銅合金的制備方法，其特征在于所述的易切削鎳銅合金的冶煉過程中需要有一個(gè)嚴(yán)格真空的精煉過程，以保證合金中的氧含量低于20ppm,最好含量氧含量低于10ppm。4、按照權(quán)利要求1或2所述易切削鎳銅合金制備方法，其特征在于所選擇的脫氧劑可以是鈣和鈣-硅合金，碲、鋯、稀土和鈦等脫氧劑，鎂脫氧劑也可以考慮，但是盡量不用金屬鋁進(jìn)行脫氧，以上脫氧劑即可以是單獨(dú)的金屬，也可以是與鎳或者銅的中間合金，如Cu—Ca、Cu—RE、Ni—Mg等。全文摘要一種易切削鎳銅合金，成分百分比為碳≤0.3，錳≤2.0，鐵≤2.5，硫0.025-0.060，硅≤0.5，銅28.0-34.0，余量的鎳，易切削鎳銅合金的制備方法，第一步裝料，抽真空，第二步控制溫度在1500℃到1650℃之間，精煉5到25分鐘，加入脫氧劑，最后加入硫化物，使得鎳銅合金中的硫含量介于0.020-0.08％，優(yōu)化的硫含量為0.040-0.06％，所述的硫化物為硫化錳、硫化鐵、硫化鎳、硫化銅和高冰鎳中的一種或者它們的混合物，所述的脫氧劑為碳和鎳鎂合金、鈣硅合金、銅鋯合金三者之一或它們的混合物；第三步測(cè)溫，1400℃到1500℃時(shí)澆鑄，澆鑄時(shí)間低于30秒，破真空不少于10分鐘。鋼材的切削性能好，對(duì)改善鋼可切削性的效果非常顯著，降低切削力與切削溫度，明顯提高刀具壽命，降低工件的表面粗糙度，改善切屑處理性。文檔編號(hào)C22C19/03GK101275193SQ200710010788公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2007年3月30日優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日發(fā)明者李洪錫申請(qǐng)人:沈陽金納新材料有限公司