易 切 削 鋼 簡 介 易切削鋼是易被(車、銑、拉、刨、鉆等)切削加工的鋼種,又叫自動機床加工用鋼,簡稱自動鋼。它是為適應(yīng)機械加工自動化和流水作業(yè)線生產(chǎn)而產(chǎn)生的。這類鋼可以用較高的切削速度和較深的吃刀量進(jìn)行切削加工,而且由于加入鋼中的易切削元素使切削抗力減小和因加入元素本身的特性及形成的化合物起潤滑刀具刃部的作用,使切屑易斷,減輕了磨損,從而提高了被加工零件的光潔度和精度,提高了刀具壽命和生產(chǎn)效率。易切削鋼主要用于制作受力較小而對尺寸和光潔度要求嚴(yán)格的儀器、儀表、手表零件、汽車、機床和其他各種機器上使用的,對尺寸精度、光潔度要求嚴(yán)格,而對機械性能要求相對較低的標(biāo)準(zhǔn)件,如齒輪、軸、螺栓、閥門、襯套、銷釘、管接頭、彈簧座墊等,及機床絲杠、塑料成型模具、外科和牙科手術(shù)用具等。 國外易切削鋼生產(chǎn)發(fā)展很快,鋼種和品種數(shù)量不斷增加,產(chǎn)量逐漸上升。就碳素鋼而言,美國、日本、英國、西德、蘇聯(lián)五國現(xiàn)行易切削鋼標(biāo)準(zhǔn)中,多者有31個鋼號(AISI),少者有7個鋼號(ГОСТ)。品種已經(jīng)擴大到扁鋼和管材。易切削鋼產(chǎn)量以日本多,增加速度也。從1959年生產(chǎn)12153噸,發(fā)展到1974年的53萬多噸(其中約有15%鋼材輸出,約8%制成品輸出),增加了約43倍。其中硫系碳素鋼占64.4%,合金鋼占2.3%,其他系碳素鋼占20.3%,合金鋼占13%。日本生產(chǎn)的易切削鋼約有40～46%消耗在汽車制造業(yè),產(chǎn)業(yè)機械消耗約10%,家庭用品和業(yè)務(wù)機器消耗約6%。 我國從1953年開始生產(chǎn)含硫切削鋼,1964年開始試制硫—磷系、鉛系和硒系易切削鋼。1974年后又進(jìn)行了鈣-硫系易切削鋼試制工作。目前,我國已有15個易切削鋼種,其中8個標(biāo)準(zhǔn)鋼號,7個非標(biāo)準(zhǔn)鋼號。按含易切削元素可劃分為硫系(5個鋼號)、硫磷系(5個鋼號)、鈣硫系(2個鋼號)、鉛系(1個鋼號)和硒系(2個鋼號)五組,按鋼類可劃分為碳素易切削鋼(9個)、合結(jié)易切削鋼(1個)、不銹易切削鋼(5個)三類。除標(biāo)準(zhǔn)鋼號Y1Cr14S、Y2Cr13Ni2(S—P系)和非標(biāo)準(zhǔn)鋼號Y1Cr13Se、Y1Cr18Ni9Se列入不銹鋼中外,其余11個鋼號都匯集在本部分內(nèi)。 本數(shù)據(jù)庫基本上匯集了我國20多年來研制易切削鋼的成果,易切削碳素鋼多,合金鋼少,硫系和硫磷系易切削鋼多,其他系鋼少。與國外相比較,我國易切削鋼號少、品種不。產(chǎn)量只占全國鋼產(chǎn)量的0.06%。隨著我國¨四化¨建設(shè)的進(jìn)展,自動化程度的逐步提高,汽車、機床、家庭用品和業(yè)務(wù)用品工業(yè)的發(fā)展,將需要更多的易切削鋼。因此,應(yīng)當(dāng)加強易切削鋼領(lǐng)域的研究工作,仿制或研制新型易切削鋼,應(yīng)當(dāng)著重發(fā)展鈣硫系、低鉛的鈣鉛硫系、硫鉛磷系復(fù)合易切削鋼,在鋼種方面應(yīng)當(dāng)增加合結(jié)鋼、不銹鋼、模具鋼、軸承鋼的易切削鋼種,在品種方面應(yīng)當(dāng)擴大到管材和扁鋼。此外,本數(shù)據(jù)庫中收集的數(shù)據(jù)不多,不系統(tǒng),今后必須努力積累數(shù)據(jù),以利生產(chǎn)和使用。 (1)硫易切削鋼 　　硫在鋼中與錳和鐵形成硫化錳夾雜，這類夾雜物能中斷基體金屬的連續(xù)性，在切削時促使斷屑形成小而短的卷曲半徑，而易于排除，減少刀具磨損，降低加工表面粗糙度，提高刀具壽命。通常鋼的被切削性隨鋼中硫含量的增多而增高。但鋼的縱向和橫向的力學(xué)性能差別大，橫向塑、韌性差，疲勞及耐蝕性能也有所降低。鋼中硫含量過高時，會導(dǎo)致熱脆性，對鋼的熱加工造成困難，惡化鋼的力學(xué)性能。通常硫含量為0．08％～0．30％，有的可提高到0．4％，易切削工具鋼和不銹鋼中的硫含量均應(yīng)在0．06％～0．10％之間。 　　磷多與硫復(fù)合加入鋼中，通常磷含量在0．04％～o．12％，磷固溶于鐵素體中會提高硬度和強度，降低韌性，使切屑易于折斷和排除，從而獲得良好的加工表面粗糙度，但磷含量過高會顯著降低塑性，提高硬度，反而對鋼的切削性起有害作用。 (2)鉛易切削鋼 　　鉛在鋼中呈細(xì)小金屬顆粒形態(tài)，均勻分布或附著于硫化物的周圍。由于鉛的熔點較低，切削時融熔滲出起潤滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影響常溫力學(xué)性能。鋼中鉛含量一般在0．10％～0．35％。因為鉛的比重大，如含量過高，容易引起嚴(yán)重的偏析并形成大顆粒夾雜物，反而降低鉛對切削加工的有利作用。鉛和硫復(fù)合加入低碳結(jié)構(gòu)鋼中，改善鋼材被切削的效果更為顯著。 (3)鈣易切削鋼 　　鋼中鈣與鋁、硅結(jié)合形成低熔點的復(fù)合氧化物(主要是CaO?Al2O3?SiO2)，高速切削時，鈣系氧化物附著于切削工具表面起潤滑和減摩作用，從而提高刀具的使用壽命。如果同時含硫、鉛等元素，它們的復(fù)合作用會使切削效果更好。 　　80年代以來隨著切削工具的改進(jìn)，在鈣易切削鋼上涂有T|N涂層的工具，對于工具費用高的滾齒刀、插齒刀等齒輪加工工具，有顯著效果。 (4)硒、碲、鉍易切削鋼 　　碲、鉍含量約為0．03％～0．10％，硒的含量可達(dá)0．15％。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形態(tài)存在于鋼中，其作用與硫相似，對于既要求高的切削性，又要求較好塑性的鋼，在鋼中加硒要比硫好。碲可單獨加入，也可與鉛或硫同時加入鋼中，形成復(fù)合夾雜物，以降低切削抗力和切削熱，使切屑容易排除，顯著提高鋼的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不過加碲后會使鋼的塑性、韌性稍有降低。硒和碲一般多用于合金鋼。鉍在鋼中的作用與鉛相似，呈細(xì)小的金屬顆粒夾雜物，均勻分布或附著于硫化物周圍。 化學(xué)成分: 　　生產(chǎn)工藝易切削鋼可在各種煉鋼爐中冶煉，但低碳的硫易切削鋼宜用轉(zhuǎn)爐冶煉，硫的合金化是在盛鋼桶或熔池中加入硫或硫化鐵進(jìn)行的，所用錳鐵以低硅和低碳者為宜。如無特殊要求，應(yīng)盡量降低鋼中硅含量，以改善鋼的切削性，并要進(jìn)行充分脫氧，防止產(chǎn)生發(fā)紋。在冶煉過程中產(chǎn)生的硫、鉛等有害氣體，必須用強力通風(fēng)裝置排除，并應(yīng)有防治污染環(huán)境等設(shè)施處理。易切削鋼中含硫較高時，會有熱脆傾向，不利熱加工，應(yīng)予注意。冷加工時力求外形尺寸，表面質(zhì)量良好，以改善在自動機床上切削加工性能。