本发明涉及易切削钢，更具体地是指一种易切削汽车同步器用钢及其制备方法。
背景技术：
随着汽车工业、精密仪表工业的发展，这些工业大量需要使用机械加工设备来加工零件，随着机加工设备高速化、精密化、自动化的发展，对钢材提高机加工性能的需求越来越多，以上因素加快了易切削钢的产量和品种增加，对质量的要求不断提高。
硫易切削钢占世界与中国易切削钢总产量的比例分别为70％和90％。硫易切削钢按含硫量不同，可分为低硫钢、中硫钢和高硫钢，一般低硫钢的s≤0.025％；中硫钢的s＝0.04％～0.09％；高硫钢的s＝0.1～0.4％.其中，中硫钢由于具有良好的切削性能和力学性能，已广泛应用于工业生产，而高硫钢则是为满足特殊切削性能需求的钢材。
汽车变速箱同步器用钢，后续需要经过渗碳-机加工，因此对钢材的渗碳性能、机加工性能均有要求。据资料介绍，原西德20mncr5系列齿轮钢，要求si≤0.12％，这是因为si在渗层中最易导致内氧化形成″黑色网状组织缺陷″，使疲劳寿命急剧降低。
公开号：cn102409268a，名为″汽车同步器用钢及其制造方法″的专利公开了其钢材的化学成分：c：0.16％～0.22％，si：0.10％～0.40％，mn：0.50％～1.20％，cr：1.0％～1.15％；mo≤0.05％；w：0.003％～0.010％；ni≤0.25％；p≤0.030％、0.020％≤s≤0.075％、al：0.005％～0.070％、ti：0.04％～0.10％、[o]≤15ppm，余为fe和不可避免的杂质。若加入ti后，容易生产硬而脆的tin夹杂，影响齿轮的疲劳寿命。
公开号：cn102703817，名为″一种易切削齿轮钢及其生产工艺″，该齿轮钢按重量百分比其成分为：c0.14～0.22％、si0.20～0.35％、mn0.95～1.15％、al0.020～0.060、p≤0.035％、s0.012～0.035％，余量是fe和不可避免的杂质。该钢种的s含量为0.012％～0.035％，属于中硫钢，另外其si含量控制较高，渗碳过程中晶间易发生内氧化的问题，影响渗碳质量。
公开号：cn101418422a，名为″一种易切削钢及其生产方法″的专利介绍了一种易切削钢及其生产方法，其组成按质量百分数为：c：0.32～0.41％、si：≤0.10％、mn：0.90～1.35％、cr：≤0.10％、p：≤0.035％、s：0.18～0.30％、ni≤0.10％；cu≤0.20％，铁余量。采用的生产工艺流程为：转炉冶炼-lf炉精炼-连铸-加热炉加热-轧制，轧制均热段温度1160-1220℃，开轧温度≥1120℃，终轧温度≥800℃，在炉时间150方≥110min，采用延迟性冷却，风机、保温罩全关。该钢种c含量高，不适用于渗碳齿轮钢。
综上所述，现有的易切削性钢及其生产方法均不利于同时满足高硫含量、高的表面质量、高的渗碳性和切削性的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种低硅高硫的易切削汽车同步器用钢及其制备方法，其氧化物夹杂级别低、高s含量成分的精确控制及能够提高钢材表面质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一方面，一种易切削汽车同步器用钢，按重量百分比，包含：
c：0.06％～0.12％、mn：1.00％～1.30％、si：≤0.08％、cr：0.10％～0.40％、p：0.050％～0.100％、s：0.32％～0.40％，n：0.006％～0.015％、al：0～0.040％、[o]≤0.0020％，余量为铁和不可避免的杂质元素，且mn/s≥3。
另一方面，一种易切削汽车同步器用钢的制备方法，包括以下步骤：
s1.配料后采用电炉冶炼及炉外精炼，得到钢水；
s2.对钢水进行真空脱气后，进行模铸以得到模铸钢锭；
s3.将模铸钢锭通过轧机开坯成初轧坯；
s4.将所述初轧坯进行加热轧制，得到所述易切削汽车同步器用钢；
在步骤s1中：
在所述电炉冶炼时，通过氧化期流渣去p，拉渣干净，出渣毕加脱氧剂、石灰，化渣均匀；终点[c]≤0.05％、[si]≤0.04％，出钢温度控制在1640～1690℃；
在所述炉外精炼时，造碱性渣，分批补加石灰，以确保炉渣流动性良好，渣色变白，控制氩气压力，以钢水不翻出渣面为准；保证钢水si含量控制在0.08％以下；
取初样后根据钢水成分喂入铝线及p铁，按目标成分调整到位，分析s≤0.010％后，采取换渣操作，倒渣毕重新造渣，配硫至上限；吊包温度不低于1670℃；提高钢水中p的收得率，使p控制在0.05％以上。
在步骤s2中，所述真空脱气处理，在小于66.7pa真空度以下、处理时间不低于10min，保证底吹氩搅拌时间不低于10分钟；吊包温度不低于1570℃；浇毕后120分钟起吊，避风堆冷，模冷时间16小时以上。
在步骤s3中，所述对模冷后的钢锭进行加热，控制钢锭在高温均热段的温度为1200～1230℃，时间为100～150min，总加热时间不低于450min。
在步骤s4中，所述对初轧坯进行加热，控制加热温度为1150～1200℃，总加热时间不低于120min；控制终轧温度≥900℃，在轧制结束后送上冷床冷却后进行定尺剪切，制得所述易切削汽车同步器用钢。
采用本发明的易切削汽车同步器用钢及其制备方法，具有以下多个优点：
1、成分优化设计，制成的同步器热处理后变形小，良好的疲劳性能及稳定的力学性能。各工序严格按照目标成分进行控制，确保钢的成分精准化。
2、lf造碱度渣，有效提高钢的洁净度，使钢中夹杂物弥散、细小分布；通过vd对钢水进行真空脱气处理，在小于66.7pa真空度以下处理时间≥10min，保证底吹氩弱搅拌时间≥10分钟，除去钢中有害气体[h]、保证夹杂物充分上浮，提高了钢材的洁净度。
3、对模冷处理后的钢锭进行加热，控制钢锭在高温均热段的温度为1200～1230℃，时间为100～150min，总加热时间不低于450min，使钢坯均匀热透又不至于高温段时间过长；冷却后对轧坯表面进行检查，有缺陷的地方予以清除，以提高钢材的成分均匀性和表面质量。
4、对初轧坯进行加热，控制加热温度为1150～1200℃，总加热时间不低于120min，为了防止钢坯温度下降过快，出炉时高压除磷不允许使用；轧制时粗轧冷却水必须设定为手动，即待坯料头部咬入轧机后方能喷水，以保证头部钢温不能下降过快。粗轧保温辊道必须关闭，减少头部热量损失。提高钢材的成材率；
5、通过冶炼、轧制钢坯加热工艺、定尺工艺的综合控制实现生产性能稳定、表面质量良好的汽车同步器用钢。
具体实施方式
本发明的易切削汽车同步器用钢，以按重量百分比，包含：
c：0.06％～0.12％、mn：1.00％～1.30％、si：≤0.08％、cr：0.10％～0.40％、p：0.050％～0.100％、s：0.32％～0.40％，n：0.006％～0.015％、al：0～0.040％、[o]≤0.0020％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
根据产品具体性能要求，各元素内控范围为，c：目标值±0.01％，mn合金元素：目标值±0.04％，残余有害元素尽可能低，且控制mn/s比≥3。
其中：
c：在钢中能增加组织中珠光体的含量，是提高钢强度的主要元素。但c含量过高会使切削抗力增大，从而使被切削性变坏。控制c含量在0.06％～0.12％，能保证本发明钢即能满足材料强度要求也能保证切削性。
mn：锰在钢中起固溶强化、细化晶粒的作用来提高强度，mn与硫结合形成硫化锰，使切屑容易断裂，从而改善钢的被切削性，还能消除或减弱因硫引起的热脆性。锰的含量控制在1.00～1.30％，保持mn/s比≥3，能在本发明钢中发挥良好的作用。
si：在钢中能显著提高屈服强度，但是硅的增加，齿轮渗碳过程中晶间易发生氧化的问题，影响渗碳质量，控制硅含量≤0.08％，能使本发明钢发挥良好的抗晶间氧化作用。
p：磷能固溶于铁素体，当质量分数合适时，能提高硬度和强度，降低韧性，使切削易于折断和排除，改进零件的表面光洁度。控制p＝0.05～0.10％的，有利于改善切削性。
cr：可以增大奥氏体的过冷能力，提高淬透性，同时细化组织，得到强化的效果。为了补偿s含量降低机械性能的影响，控制钢中0.10～0.40％铬，能起到上述的有益作用。
n：氮是易切削元素，能使积屑瘤小型化，刀尖轮廓均匀，改进零件的表面光洁度。控制n含量在0.0060％～0.0150％，也有利于改善切削性。
al：一般作为脱氧剂加入钢中，大部分与氧结合生产细小脆硬的氧化铝夹杂物，对刀具磨损不利。控制al含量在0～0.040％，有利于降低钢材氧含量。
o：气体氧含量是钢中的有害元素，随着氧含量的增加，钢材的塑性特别是韧性显著降低。控制o含量≤0.0020％，使钢具有相当高的纯净度，提高材料的韧性和疲劳性能。
同时在技术条件允许情况下，碳元素与各元素之间达到理想的最佳配比含量，并且保证成分的稳定性和均匀性，从而为材料在后续加工生产的批量稳定生产奠定了基础。
一种如上述的易切削汽车同步器用钢的制备方法，包括如下步骤：
s1：按照上述用钢的元素计量比配料，采用电炉冶炼及炉外精炼，得到钢水；
s2：将所述钢水进行真空脱气后，进行模铸，得到模铸钢锭；
s3：将模铸钢锭采用750轧机开坯成210初轧坯；
s4：将所述初轧坯进行加热轧制，得到所述易切削钢。
步骤s1的具体操作为：
采用电炉冶炼，氧化期流渣去p，拉渣干净，出渣毕加脱氧剂、石灰，化渣均匀；终点[c]≤0.05％、[si]≤0.04％，出钢温度1640～1690℃；可以保证钢水c含量控制在较低的范围，电炉出钢c低，后续c含量不容易超过标准上限。
炉外精炼时造碱性渣，分批补加石灰，确保炉渣流动性良好，渣色变白，渣面脱氧用严禁使用硅铁粉等含si渣料或脱氧剂，同时控制氩气压力，以钢水不翻出渣面为准；保证钢水si含量控制在0.08％以下。
取初样后根据钢水成分喂入铝线及p铁，按目标成分调整到位，分析s≤0.010％后采取换渣操作，倒渣毕重新造渣，配硫至上限。吊包温度不低于1670℃；提高钢水中p的收得率，使p控制在0.05％以上。
步骤s2的具体操作为：
对钢水进行真空脱气处理，在小于66.7pa真空度以下处理时间不低于10min，保证底吹氩弱搅拌时间不低于10分钟。吊包温度不低于1570℃；浇铸2.3吨钢锭，浇毕后120分钟起吊，避风堆冷，模冷时间16小时以上，可以保证钢水中o含量在较低的范围。
步骤s3具体包括如下操作：
对模冷处理后的钢锭进行加热，控制钢锭在高温均热段的温度为1200～1230℃，时间为100～150min，总加热时间不低于450min，使钢坯均匀热透又不至于高温段时间过长；冷却后对轧坯表面进行检查，有缺陷的地方予以清除；通过高温扩散，有效提高钢材的成分均匀性。
步骤s4具体包括如下操作：
对初轧坯进行加热，控制加热温度为1150～1200℃，总加热时间不低于120min，为了防止钢坯温度下降过快，出炉时高压除磷不允许使用；轧制时粗轧冷却水必须设定为手动，即待坯料头部咬入轧机后方能喷水，以保证头部钢温不能下降过快。粗轧保温辊道必须关闭，减少头部热量损失。控制终轧温度≥900℃，在轧制结束后送上冷床冷却，按照合同要求长度进行定尺剪切，制得易切削钢材。本发明钢种对冷却比较敏感，控制冷速可以防止表面开裂。
表1各实施例的化学成分(wt，％)
本发明钢种的化学成分范围窄，氧含量较低，纯净度高。
表2低倍组织性能
本发明钢种的低倍组织级别较佳，达到了gb/t3077-2015标准的特级优质合金结构钢的水平。
表3高倍组织性能
本发明钢种晶粒度为7级，晶粒细小均匀，夹杂物b、c、d类级别较低，达到了gb/t3077-2015标准的特级优质合金结构钢的水平。由于高硫钢没有级别范围要求，而本发明钢的a类硫化物细类≤3.5级，粗类≤1.0级，硫化物级别控制较佳。
表4力学性能
本发明钢种的抗拉强度属于标准范围的中上限，且不同炉号的力学性能差异小，均匀性较佳。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。