易 切 削 钢 简 介
易切削钢是易被(车、铣、拉、刨、钻等)切削加工的钢种,又叫自动机床加工用钢,简称自动钢。它是为适应机械加工自动化和流水作业线生产而产生的。这类钢可以用较高的切削速度和较深的吃刀量进行切削加工,而且由于加入钢中的易切削元素使切削抗力减小和因加入元素本身的特性及形成的化合物起润滑刀具刃部的作用,使切屑易断,减轻了磨损,从而提高了被加工零件的光洁度和精度,提高了刀具寿命和生产效率。易切削钢主要用于制作受力较小而对尺寸和光洁度要求严格的仪器、仪表、手表零件、汽车、机床和其他各种机器上使用的,对尺寸精度、光洁度要求严格,而对机械性能要求相对较低的标准件,如齿轮、轴、螺栓、阀门、衬套、销钉、管接头、弹簧座垫等,及机床丝杠、塑料成型模具、外科和牙科手术用具等。
国外易切削钢生产发展很快,钢种和品种数量不断增加,产量逐渐上升。就碳素钢而言,美国、日本、英国、西德、苏联五国现行易切削钢标准中,多者有31个钢号(AISI),少者有7个钢号(ГОСТ)。品种已经扩大到扁钢和管材。易切削钢产量以日本多,增加速度也。从1959年生产12153吨,发展到1974年的53万多吨(其中约有15%钢材输出,约8%制成品输出),增加了约43倍。其中硫系碳素钢占64.4%,合金钢占2.3%,其他系碳素钢占20.3%,合金钢占13%。日本生产的易切削钢约有40～46%消耗在汽车制造业,产业机械消耗约10%,家庭用品和业务机器消耗约6%。
我国从1953年开始生产含硫切削钢,1964年开始试制硫—磷系、铅系和硒系易切削钢。1974年后又进行了钙-硫系易切削钢试制工作。目前,我国已有15个易切削钢种,其中8个标准钢号,7个非标准钢号。按含易切削元素可划分为硫系(5个钢号)、硫磷系(5个钢号)、钙硫系(2个钢号)、铅系(1个钢号)和硒系(2个钢号)五组,按钢类可划分为碳素易切削钢(9个)、合结易切削钢(1个)、不锈易切削钢(5个)三类。除标准钢号Y1Cr14S、Y2Cr13Ni2(S—P系)和非标准钢号Y1Cr13Se、Y1Cr18Ni9Se列入不锈钢中外,其余11个钢号都汇集在本部分内。
本数据库基本上汇集了我国20多年来研制易切削钢的成果,易切削碳素钢多,合金钢少,硫系和硫磷系易切削钢多,其他系钢少。与国外相比较,我国易切削钢号少、品种不。产量只占全国钢产量的0.06%。随着我国¨四化¨建设的进展,自动化程度的逐步提高,汽车、机床、家庭用品和业务用品工业的发展,将需要更多的易切削钢。因此,应当加强易切削钢领域的研究工作,仿制或研制新型易切削钢,应当着重发展钙硫系、低铅的钙铅硫系、硫铅磷系复合易切削钢,在钢种方面应当增加合结钢、不锈钢、模具钢、轴承钢的易切削钢种,在品种方面应当扩大到管材和扁钢。此外,本数据库中收集的数据不多,不系统,今后必须努力积累数据,以利生产和使用。
(1)硫易切削钢
硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢的纵向和横向的力学性能差别大，横向塑、韧性差，疲劳及耐蚀性能也有所降低。钢中硫含量过高时，会导致热脆性，对钢的热加工造成困难，恶化钢的力学性能。通常硫含量为0．08％～0．30％，有的可提高到0．4％，易切削工具钢和不锈钢中的硫含量均应在0．06％～0．10％之间。 磷多与硫复合加入钢中，通常磷含量在0．04％～o．12％，磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的加工表面粗糙度，但磷含量过高会显着降低塑性，提高硬度，反而对钢的切削性起有害作用。
(2)铅易切削钢
铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低，切削时融熔渗出起润滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影响常温力学性能。钢中铅含量一般在0．10％～0．35％。因为铅的比重大，如含量过高，容易引起严重的偏析并形成大颗粒夹杂物，反而降低铅对切削加工的有利作用。铅和硫复合加入低碳结构钢中，改善钢材被切削的效果更为显着。
(3)钙易切削钢
钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物(主要是CaO?Al2O3?SiO2)，高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用，从而提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素，它们的复合作用会使切削效果更好。 80年代以来随着切削工具的改进，在钙易切削钢上涂有T|N涂层的工具，对于工具费用高的滚齿刀、插齿刀等齿轮加工工具，有显着效果。
(4)硒、碲、铋易切削钢
碲、铋含量约为0．03％～0．10％，硒的含量可达0．15％。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形态存在于钢中，其作用与硫相似，对于既要求高的切削性，又要求较好塑性的钢，在钢中加硒要比硫好。碲可单独加入，也可与铅或硫同时加入钢中，形成复合夹杂物，以降低切削抗力和切削热，使切屑容易排除，显着提高钢的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不过加碲后会使钢的塑性、韧性稍有降低。硒和碲一般多用于合金钢。铋在钢中的作用与铅相似，呈细小的金属颗粒夹杂物，均匀分布或附着于硫化物周围。
化学成分:
生产工艺易切削钢可在各种炼钢炉中冶炼，但低碳的硫易切削钢宜用转炉冶炼，硫的合金化是在盛钢桶或熔池中加入硫或硫化铁进行的，所用锰铁以低硅和低碳者为宜。如无特殊要求，应尽量降低钢中硅含量，以改善钢的切削性，并要进行充分脱氧，防止产生发纹。在冶炼过程中产生的硫、铅等有害气体，必须用强力通风装置排除，并应有防治污染环境等设施处理。易切削钢中含硫较高时，会有热脆倾向，不利热加工，应予注意。冷加工时力求外形尺寸，表面质量良好，以改善在自动机床上切削加工性能。
