新型圆珠笔头用易切削不锈钢的研究与开发

摘要

目前，我国已成为世界制笔业生产和出口大国，但并不是制笔强国。在各类笔中圆珠笔的产量最大，且大多属中低档类，高档产品与国外差距较大，其关键因素是笔头质量，即笔头的结构、加工质量问题。圆珠笔头结构复杂，机加工均在全自动生产线上进行，生产加工工序多，切削速度快，装配和加工尺寸精度高，因此，要求圆珠笔头用材料应具备高速易切削、切屑碎、加工表面光洁度高，且对刀具磨损少等性能。目前，高档圆珠笔头材料主要采用易切削不锈钢，国内研究及生产甚少，基本依赖进口，因此开发研究圆珠笔头用易切削不锈钢显得十分迫切和必要。针对上述情况，通过研究国内、外相关试验成果，与南京金联安冶金机电有限公司共同合作开发了一种新型的用于圆珠笔头材料用的硫—铅复合铁素体易切削不锈钢。 本文对此新型的圆珠笔头用易切削不锈钢(以下简称试验用钢)的中频炉+电渣重熔冶炼、热加工及成品线材加工工艺作了比较详细的概述，采用多种测试分析手段，重点研究了其冶炼、热加工工艺，易切削相形态特征、微观组织、力学性能及其切削性能，揭示其夹杂物特征(种类、形貌、尺寸、数量及分布)及对钢性能(切削性能、切屑形貌、表面粗糙度等)的影响，阐明钢的冶炼、加工工艺—夹杂物形态特征—性能三者间的关系，从而提出了优化的加工工艺。试验结果表明：试验用钢中易切削相主要为MnS、Pb、Te相。熔炼后热轧棒材中MnS夹杂物细小、呈椭圆形均匀分布，在冷拉成线材后横向上则呈椭圆形，纵向呈串链状沿钢轧制方向断续分布。Pb、Te及其混和物相呈细小颗粒状分布于钢基体中，或分布在MnS两侧。钢中的Cr、Mo碳化物脆性相，与MnS夹杂物共生，在轧制过程中被破碎，呈串链状、断续分布，对改善硫化物的形态有重要作用，且有利于提高钢基体的强度。S—Pb复合添加易切削不锈钢比单独添加S系易切削不锈钢及SUS304不锈钢有更好的切削性能，可选用较高的切削用量，提高生产率。该钢冷拉线材的组织与进口SF20T钢线材相比夹杂物更细小、数量更多、分布更均匀，且性能接近，具有良好的组织形态和易切削性能，经实际试生产使用，各项性能均能满足生产和使用要求，基本达到国外进口同类钢材的水平。该钢属于特殊易切削不锈钢，除用于圆珠笔头材料外，还可用于仪器仪表、有耐腐蚀性和无磁要求的零件、各种喷嘴以及其他要求高加工精度、高切削加工性零部件等，具有良好的市场应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1易切削钢

1.1.1国内外易切削钢发展史及现状

1.1.2易切削钢的种类、特点及其易切削机理

1.2易切削不锈钢

1.2.1易切削不锈钢种类及特点

1.2.2易切削不锈钢发展现状

1.2.3影响易切削不锈钢切削性能的主要因素

1.2.4易切削不锈钢的冶炼方法

1.3圆珠笔头材料

1.3.1圆珠笔的分类及结构特点

1.3.2国内圆珠笔发展现状及产品产销情况

1.3.3圆珠笔头材料种类

1.3.4圆珠笔头的性能要求

1.3.5圆珠笔头材料的成分设计

1.4选题的意义及主要研究内容

第二章试验用钢的制备

2.1试验用钢的冶炼和浇铸

2.2试验用钢的加工

第三章试验方法

3.1试验材料

3.2分析和测试方法

3.2.1易切削相特征及基体组织分析

3.2.2力学性能试验

3.2.3切削性能试验

第四章试验结果与分析

4.1化学成分

4.2热轧棒材易切削相特征分析

4.2.1易切削相形态、数量及分布

4.2.2易切削相尺寸统计

4.3冷拉成品线材易切削相特征分析

4.3.1易切削相形态、数量及分布

4.3.2易切削相尺寸统计

4.3.3易切削相成分

4.4冷拉成品线材基体组织分析

4.4.1横向金相组织

4.4.2纵向金相组织

4.4.3晶粒度评定

4.5冷拉成品线材力学性能

4.5.1力学性能

4.5.2横截面显微硬度分布

4.5.3拉伸断口分析

4.6切削性能试验结果

4.6.1切削力试验

4.6.2表面粗糙度

4.6.3切屑形貌

第五章主要结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间已发表的论文