CN107475610B - 一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料 - Google Patents

一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料及其制备方法，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分含量计为：C＜0.02，Si≤0.5，Mn 1‑2，Cr 18‑21，Cu 1‑2，S 0.10‑0.3，P 0.15‑0.35，Al 0.05‑0.2，Fe余量。该材料具有易切削、耐腐蚀、不锈蚀、耐磨蚀等性能，由于铜的加入，除提高材料易切削和抗蚀能力外，还具有抗菌性能，且该材料环保无污染、成本低，合金成分简单，易于加工处理，具有广阔的市场前景。

Description

一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料
技术领域
本发明属于合金领域，特别提供一种硫磷铜组合型的不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料。
背景技术
圆珠笔头的加工质量，除加工刀具和机械加工设备的精度和平稳外，关键在于易切削不锈钢的综合性能的好坏。对易切削不锈钢有如下的要求：
易切削：笔头加工采用Φ1mm硬质合金钻头，以30000转/分高速加工，进料速度至少要大于1.5mm/s，因此要求具有良好的易切削性能。
性能均匀稳定：由于加工工具安装都是固定不变的，因此要在Φ2.3mm线材截面上的硬度均匀一致，否则会导致加工尺寸走样，而且在有限长度上性能要稳定一致，以保证在最后的球珠与笔头座压紧工序不会造成间隙过紧或过松，防止导致不出墨或漏墨，甚至球珠脱落。
材质内部无缺陷：材料内部无裂纹、缩孔、疏松等缺陷，否则会造成笔头加工过程尺寸不准或劈裂等缺陷。
不锈蚀：能抵抗水性墨水、油性墨水及有机醇溶剂的腐蚀。
耐腐蚀磨损：笔头球座与珠的缝隙增大，就会影响圆珠的书写质量和寿命。
能满足上述要求的易切削不锈钢，公认为FS20T含铅的较好，但铅对环境有污染，因此本发明采用了硫、磷、铜无污染作为组合型易切削元素，在降低材料成本的同时，避免环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料及其制备方法，该材料环保无污染、成本低，且具有良好的易切削性能和强韧性，可用于制备圆珠笔头，具有广阔的市场前景。
本发明技术方案如下：
一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分含量计为：C＜0.02，Si≤0.5，Mn 1-2，Cr 18-21，Cu 1-2，S 0.10-0.3，P 0.15-0.35，Al 0.05-0.2，Fe余量。
其中硫磷铜是本发明的核心，三者按照一定配比联合使用，能使本发明所述不锈钢具有易切削、强韧以及无毒环保的优点，具体为：
硫：硫是最普通的在合金中起易切削和润滑作用的廉价合金元素，与锰化合可提高化合物的熔点温度。
磷：磷也是最普通的在不锈钢中起易切削作用的廉价合金元素，与铁或铬形成磷化三铁或磷化三铬，提供一定强度。
铜：铜在铁素体不锈钢中起耐腐蚀作用，且有利于易切削性能的提高，同时在时效状态下具有抗菌作用。
作为优选的技术方案，所述合金中Cu、S、P三种元素的重量比为Cu：S：P＝15-20：1-2.5：2.0-3.5，或Cu：S：P＝15-20：2-3：1.5-2.5。
本发明所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料的化学成分进一步优选为：C＜0.02，Si≤0.5，Mn 1-2，Cr 19-21，Cu 1.7-1.9，S0.15-0.25，P 0.2-0.3，Al0.05-0.2，Fe余量。
本发明所述不锈钢材料的制备方法，其特征在于：所述不锈钢材料采用真空感应/常压感应+电渣重熔工艺，或VOD+连铸轧坯工艺进行冶炼。
本发明还提供了采用本发明所述不锈钢材料制备丝材的方法，其特征在于：不锈钢冶炼后加热到1100℃-1150℃下精锻造成Φ50-80mm，然后在1100℃-1150℃下热轧成Φ5-8mm的盘圆；850℃-950℃保温0.5-1.5h后空冷退火；冷拔到Φ2.3mm后经650℃-750℃保温0.1-1h后空冷。
本发明所述制备丝材的方法，其特征在于：冷拔前需进行表面抛光处理。
本发明所述制备丝材的方法，其特征在于，优选的制备工艺为：不锈钢冶炼后加热到1100℃下精锻造成Φ70mm，然后在1100℃下热轧成Φ5-6mm的盘圆；900℃保温1.0h后空冷退火；冷拔到Φ2.3mm后经700℃保温0.1-0.5h后空冷。
本发明所述铁素体不锈钢材料具有抗菌、易切削、耐腐蚀、不锈蚀、耐磨蚀等性能，且环保无污染、成本低，制备方法简单，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
实施例
不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料的成分配比见表1，该成分经感应+电渣重熔工艺冶炼后，加热到1100℃下精锻造成Φ70mm，然后在1100℃下热轧成Φ5.5mm的盘圆；900℃保温1.0h后空冷退火；冷拔到Φ2.3mm后经700℃保温0.5h后空冷。所得材料性能测试结果见表2：
表1不锈钢成分配比(wt.％)
表2不锈钢性能测试结果
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分含量计为：C＜0.02，Si≤0.5，Mn 1-2，Cr 18-21，Cu 1-2，S 0.10-0.3，P 0.15-0.35，Al 0.05-0.2，Fe余量；
所述不锈钢材料采用真空感应/常压感应+电渣重熔工艺进行冶炼；不锈钢冶炼后加热到1100℃-1150℃下精锻造成Φ50-80mm，然后在1100℃-1150℃下热轧成Φ5-8mm的盘圆；850℃-950℃保温0.5-1.5h后空冷退火；冷拔到Φ2.3mm后经650℃-750℃保温0.1-1h后空冷。
2.按照权利要求1所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于：Cu、S、P三种元素的重量比为Cu：S：P＝15-20：1-2.5：2.0-3.5。
3.按照权利要求1所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于：Cu、S、P三种元素的重量比为Cu：S：P＝15-20：2-3：1.5-2.5。
4.按照权利要求1所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分含量计为：C＜0.02，Si≤0.5，Mn 1-2，Cr 19-21，Cu1.7-1.9，S 0.15-0.25，P 0.2-0.3，Al 0.05-0.2，Fe余量。
5.按照权利要求1所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于：冷拔前进行表面抛光处理。
6.按照权利要求1所述不含铅的圆珠笔头环保型易切削铁素体不锈钢材料，其特征在于：不锈钢冶炼后加热到1100℃下精锻造成Φ70mm，然后在1100℃下热轧成Φ5-6mm的盘圆；900℃保温1.0h后空冷退火；冷拔到Φ2.3mm后经700℃保温0.1-0.5h后空冷。
7.一种权利要求1所述不锈钢材料用于制备圆珠笔头的应用。
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