隨著現(xiàn)代化工業(yè)向自動化、高速化和精密化的加工方向發(fā)展,,要求鋼材具有良好的切削工藝性能,,提高生產(chǎn)效率,以適應(yīng)大批量生產(chǎn),。因此需要更多地采用提高和改善切削性能的鋼材,,便于自動切削機床加工。這種鋼材主要用于用量較大和不重要的零件,。例如,,在自動機床上常加工的零件,如螺釘、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件,。易切削鋼也屬于專用鋼,。
易切削鋼主要用于制作受力較小而對尺寸和粗糙度要求嚴(yán)格的儀器儀表、手表零件,、汽車,、機床和其他各種機器;對尺寸精度和粗糙度要求嚴(yán)格,,而對力學(xué)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、彈簧座墊及機床絲杠,、塑料成型模具,、外科和牙科手術(shù)用具等。
[1] 易切削鋼的好壞代表材料被切削加工的難易程度,,由于材料的切削過程比較復(fù)雜,易切削性用單一的參量是難于表達的,。通常,,鋼的切削加工性,是以刀具壽命,、切削力大小,、加工表面的粗糙度、切削熱以及切屑排除難易等來綜合衡量,。
使用時需要注意:易切削鋼可進行最終熱處理,,但一般不進行預(yù)先熱處理,以免損害其切削加工性,。易切削鋼的冶金工藝要求比普通鋼嚴(yán)格,,成本較高,故只有對大批量生產(chǎn)的零件,,在必須改善鋼材的切削加工性時,,采用它才能獲得良好的經(jīng)濟效益。
[2] 在易切削鋼中加入的元素有S,、Pb,、Ca和P等。它們的主要作用如下:
1、硫的作用
硫在鋼中與Mn形成MnS夾雜物,,能中斷基體的連續(xù)性,,使切屑易于脆斷,減少切屑與刀具的接觸面積,。硫還能起減摩的作用,,使切屑不粘附在切削刃上。但硫的存在會使鋼產(chǎn)生熱脆,,所以硫的含量一般要限定在w(s)=0.10%~0.30%范圍內(nèi),,并要適當(dāng)增加Mn的含量與其配合。
2,、鉛的作用
Pb的加入能提高鋼的切削性能,,由于Pb在鋼中不溶入鐵素體,也不形成化合物,,它是以自由狀態(tài)并形成細小顆粒(2~3μm)均勻分布于基體組織中,,當(dāng)在切削過程中所產(chǎn)生的熱量達到Pb顆粒的熔點時,即呈熔化狀態(tài),,成為刀具與切屑以及刀具與工件被加工面之間的“潤滑劑",,使摩擦因數(shù)減小,刀具溫度下降,,磨損減少,。Pb的加入量在w(Pb)=0.1%~0.35%范圍內(nèi)。
3,、鈣的作用
Ca在鋼中能形成Ca,、Al硅酸鹽夾雜物,附著在刀具上形成薄膜,,具有減摩作用,,防止刀具磨損。Ca的加入量一般為w(Ca)=0.001%~0.005%,。
(4)磷的作用
在含硫的易削鋼中加入P,,使其固溶于鐵素體,引起強化和脆化,,以提高其切削性能,。為防止造成“冷脆",規(guī)定w(P)≤0.15%,。
這些元素的加入,,還能提高工件表面質(zhì)量和延長刀具使用壽命的作用。
[3] 按所含易切削元素可分為:
⑴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%~0.12%,,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。
⑵鉛易切削鋼
鉛在鋼中呈細小金屬顆粒形態(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,。
⑶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,,在鈣易切削鋼上涂有TiN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。
⑷硒,、碲,、鉍易切削鋼
碲、鉍含量約為0.03%~0.10%,,硒的含量可達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,,呈細小的金屬顆粒夾雜物,,均勻分布或附著于硫化物周圍。
[1] 易切削鋼(簡稱易切鋼)牌號通常由三部分組成:
第一部分:易切鋼表示符號Y,。
第二部分:Y后的數(shù)字表示碳含量,,例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼,,其鋼號為“Y30"。
第三部分:易切元素符號,,如含鈣,、鉛、錫等易切元素的易切鋼分別以Ca,、Pb,、Sn表示,加硫和加硫磷易切鋼,,通常不加易切元素符號S,、P。錳含量較高的加硫和加硫磷易切鋼,,本部分為錳元素符號Mn,;為區(qū)分牌號,對高硫含量的易切鋼,,在牌號尾部加硫元素符號S,。易切削鋼的硫含量在0.08%~0.30%范圍內(nèi),錳含量在0.60%~1.55%范圍內(nèi),。鋼中的硫和錳以硫化錳形態(tài)存在,,硫化錳很脆并有潤滑效能,從而使切屑容易碎斷,,并有利于提高加工表面的質(zhì)量,。