易切削钢发展动向

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1、易切削钢的发展动向前言众所周知提高钢的切削性的元素有S、Pb、Se、Te、Bi、Ca、Ti等。最早研制出来的是添加多量硫的硫易切削钢。美国从192O年开始将其用于汽车零件，日本在1940年前后，该钢种出现于JES标准，1952年纳入JIS标准。含硫易切削钢以及S、P、N、Pb等元素的复合系易切削钢统称为硫系易切削钢，按用途可以分为：1．注重切削性的硫系以及含硫复台系易切削钢。2．以机械性能为重点并增加易切削性的机械结构用硫系易切削钢。第一种在JIS标准中为SUM××，AISI标准中为11××、12××，第二种在JJIS标准中为S1(S=0.04～0.07％

2、)、S2(S=O．O8～O．12％)。易切削钢的产量1961年吸为几万吨，随着用于汽车零件量的增加而产量也逐年增加，最近达到了130万吨。其中，估计硫系易切削钢约占60％本文对于提高硫系易切削钢切削性的机理和新的制造技术、新产品以及用途等加以介绍。提高切削性的机理硫系易切削钢就是在钢液中加入Fe-S，在凝固时使其以硫化物(MnS)形式析出的钢种。MnS在凝固阶段呈球形，具有同铁一样的塑性所以，通过热加工(轧制、锻造)可以延伸为线状。如下所述，MnS的这种形状序影响切削性和机械性能一般认为，MaS提高切削性的作用如下：(1)内应力集中源，(2)润滑作用，(3

3、)抑制积屑瘤作用，(4)减轻磨擦。切削时Mns在一次脆断区起应由集中源作用，诱发微细裂纹，进而通过工具与切屑间的润滑作用，降低二次脆断阻力。通过MnS的这种内部应自集中源作用和润滑作用，降低切削阻力，减少切削时产生的热量抑制工具超磨耗。另外，在流出的铁屑中存在着大量的微细裂纹，所以，当切屑同工具和被切削材相撞时，则容易折断。用高速钢工具切削时，特别是用成型工具进行成型加工时，刀尖处产生积屑瘤(被切削材的一部分因加工硬化而附着在刀尖处替代刀具切削)，使精加工面的光洁度降低。MnS将会减少积屑瘤的凝聚量，改善精加工面的光洁度。对于机械结构用钢来说，为了提高钢曲

4、纯净度和调整晶粒度，要在钢液中加入铝，而其中一部分铝以A12O3的形式残存于钢中。由于A12O3非常硬，所以，在用超硬工具或金属陶瓷工具切削时会因磨擦而增加损耗。但是，如果使钢多产生MnS，那么，因其中一部分MnS在A12O3的周围析出，因而能防止A12O3同工具的直接接触，抑制磨耗。最新研制成功的硫系易切削钢1．含硫及含硫复合易切削钢含硫易切削钢是将硫作为提高切削性元索单独添加的钢种(AISI11××)，而含硫复合型易切钢则是除S外，又添加P、Pb、N等(12××)。这些易切削钢都以提高切削性为重点，所以提高切削性元素的含量较多。但通常不添加Si、Al等

5、脱氧元素。它的线材和棒材，轧制后经过酸洗、冷拔工序，可用自动车床批量加工。用户对于上述易切削钢的要求，一是进一步提高切削性，二是最近随着液压零件的优质化要求提高钢材内部质量。(1)改善硫化物形状MnS颗粒大的钢，成型加工时的积屑瘤量少，加工而的光浩度好。为了改善MnS的形状，在冶炼过程中，必须适当地控制钢中的含氧量。(2)连铸化在模铸钢锭中，化学成分C、Si、Mn、P、S会发生偏析，而在连铸坯中，由于钢液的凝固速度快，并且多利用搅拌技术，使偏析显著减轻。所以用连铸法生产的含硫及含硫复个合型易切削钢适合制造液压零件等。但是，连铸坯凝固速度快特别是表面形成的M

6、nS颗粒小，致使成型加工的光洁度较差，因此，目前正在研究改善其切削性。(3)复合易切削钢增加S约添加量超过O.3％时，切削性提高的比例变小，机械性能恶化，所以，需要同其它能提高切削性的元素一起复合添加。这就是添加了P、N、Pb等的复合型易切削钢。P和N固溶于铁素体中，使其基体发生脆化，可以改善加工面的光洁度。Pb通过升温脆化和润滑作用，有抑制积屑瘤生成并使之稳定的效果。图2列出了1117(S)、1116(S)、1213(S+P)、1215(S+P+N)、12L14(S+P+Pb)的切削性。该图还列出了以车床加工光洁度为基准的生产效率。在这些钢中，切削性最好

7、的是12L14，大量地用于自动车床的批量生产加工。作为切削性比l2L14还好，接近易切削黄铜的钢，是含P、S、Pb、Te的超易切削钢，该钢种已经投入了实际应用。Te在抑制、稳定积屑瘤方面有特效,还可以改善加工面。另外，还研制出了添加与Pb有同样效果的Bi的超易切削钢。2.机械结构用含硫易切削钢机械结构用含硫易切削钢大量用于生产汽车为中心的机械工业。这是因为该钢具有优异的切削性，同时又比较便宜，所以，经济效益好。最近，由于能够容易地控制钢中硫化物的形状和采用连铸化及低氧化炼钢技术，使该钢种质量得到不断提高，用途也正在进一步扩大。(1)硫化物的形状控制机械结构

8、用含硫易切削钢由于添加了Al、Si等脱氧元素，降低了钢中氧含量。因