易切鋼

是在鋼中含有一定數(shù)量的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等一種或幾種元素，而具有良好的被切削加工性能的一類鋼種。易切削鋼適于制作用自動(dòng)切削機(jī)床加工的大批量零件，在切削加工過(guò)程中，它同非易切削鋼相比，可以延長(zhǎng)刀具壽命，減少切削抗力，提高加工表面光潔度，容易排除切屑。1920年左右，美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)和使用硫易切削碳素結(jié)構(gòu)鋼，中國(guó)在1958年開(kāi)始生產(chǎn)。1937年在美國(guó)制成鉛易切削鋼，中國(guó)于1964年著手研制。國(guó)際上約于1963年開(kāi)始研究鈣易切削鋼，中國(guó)于1970年也進(jìn)行研制。70年代以來(lái)，在高合金鋼中添加硒、碲或鉍等元素以改善鋼的被切削性。

類別 硫易切削鋼 硫在鋼中同錳和鐵形成硫化猛夾雜物。這類紡錘形硫化物（圖1）,能中斷基體金屬的連續(xù)性，切削時(shí)促使斷屑形成易于排除的小半徑短卷，減少刀具與斷屑間的接觸面積；并能起內(nèi)部潤(rùn)滑作用，降低摩擦，使斷屑不致粘附在刀刃上形成刀瘤，從而降低切削力和切削熱，減少刀具磨損，提高加工表面光潔度和刀具壽命。通常鋼的被切削性隨含硫量的增多而改善，即在刀具同樣壽命的條件下，含硫量越高，切削速度越高。但含硫量過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致熱脆性，給鋼的熱加工造成困難,影響鋼的力學(xué)性能,特別是降低了鋼的橫向力學(xué)性能，如橫向的塑性和韌性以及疲勞性能。通常含硫量為0.08～0.30％，有時(shí)可達(dá)0.40％；易切削工具鋼和不銹鋼中的含硫量均應(yīng)在0.06～0.10％之間。磷和硫復(fù)合加入鋼中，通常含磷量為0.04～0.12％。磷固溶于鐵素體中會(huì)提高硬度和強(qiáng)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光潔度。如含磷量過(guò)高，則會(huì)顯著降低塑性，增高硬度，反而影響鋼的被切削性。

　　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。鉛的熔點(diǎn)較低，切削時(shí)會(huì)有融熔鉛滲出，起潤(rùn)滑作用，減少摩擦，提高鋼的被切削性，而對(duì)常溫力學(xué)性能影響甚小。鋼中含鉛量一般為0.10～0.35％。因?yàn)殂U的比重大，如含量過(guò)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(duì)切削的有利作用。鉛和硫復(fù)合加入低碳結(jié)構(gòu)鋼中，改善鋼材被切削性的效果更為顯著。

　　鈣易切削鋼 鋼中鈣與鋁、硅結(jié)合形成低熔點(diǎn)的復(fù)合氧化物（主要是CaO、Al₂O₃、SiO₂),高速切削時(shí)，熔化后粘附在刀具表面起潤(rùn)滑和減摩作用，提高刀具的使用壽命。如果同時(shí)含硫、鉛等元素，它們的復(fù)合作用會(huì)使切削效果更好。

　　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等的形態(tài)存在于鋼中，其作用與硫相似，對(duì)于既要求高的被切削性,又要求較好的塑性的鋼,在鋼中加硒要比硫好。碲可以單獨(dú)加入，也可與鉛或硫同時(shí)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,顯著提高鋼的被切削性，得到良好的加工表面光潔度，不過(guò)加碲后會(huì)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的周圍。

其他元素對(duì)切削性能的影響 碳 鋼材的被切削性與鋼中含碳量有關(guān)。含量過(guò)低，組織中會(huì)出現(xiàn)大量鐵素體，鋼的硬度和強(qiáng)度很低，切屑易粘著于刀刃上形成刀瘤，加之切屑是撕裂斷落，而使被切削性下降，加工表面光潔度很差。含碳量過(guò)高，組織中珠光體量加多，硬度和強(qiáng)度提高，會(huì)使切削抗力增大，從而使被切削性變壞。易切削結(jié)構(gòu)鋼中含碳量以0.15～0.25％為宜。

　　錳 鋼中錳與硫形成硫化錳夾雜物，使切屑容易斷裂，從而改善鋼的被切削性，還能消除或減弱因硫所引起的熱脆性。在易切削鋼中含錳量應(yīng)在0.60～1.60％之間，并應(yīng)保持適當(dāng)?shù)腻i和硫的比值。

　　硅和鋁 硅和鋁都有害鋼的被切削性能。硅部分固溶于鐵素體中，增強(qiáng)鋼的硬度。而且硅在鋼中與氧結(jié)合形成硬度較高的氧化硅夾雜物，使刀具的磨損增加，使用壽命降低。因此易切削鋼中的硅含量宜低。鋁一般作為脫氧劑加入鋼中，大部分與氧結(jié)合生成細(xì)小脆硬的氧化鋁夾雜物，增加刀具的磨損。硅和鋁加入鋼中還會(huì)降低鋼的氧含量，使硫化物夾雜呈細(xì)長(zhǎng)條狀分布，降低鋼的被切削性。

　　氧和氮 氧在一般鋼中是有害的，因?yàn)樗档弯摰牧W(xué)性能。但易切削鋼中含氧量增高，會(huì)使硫化物呈紡錘形分布，可改善鋼的被切削性。氮雖能提高鋼的強(qiáng)度，但又能增加脆性，切削時(shí)會(huì)形成短碎的斷屑。鋼中含微量氮（〈0.02％），對(duì)被切削性和加工表面質(zhì)量起有利作用，但含量過(guò)高，鋼的強(qiáng)化作用增大，則減少刀具的壽命。

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在轉(zhuǎn)爐熔煉，硫的合金化是在盛鋼桶或熔池中加入硫黃或硫化鐵進(jìn)行的，錳鐵以低硅和低碳者為宜。如無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量降低硅含量，以利鋼的被切削性，并要適度脫氧，防止產(chǎn)生發(fā)裂。在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的硫、鉛等有害的氣體，必須用強(qiáng)力通風(fēng)裝置排除，并應(yīng)有防治污染環(huán)境等設(shè)施。易切削鋼中含硫量較高，會(huì)有熱脆傾向，不利熱加工，應(yīng)予注意。冷塑性加工時(shí)力求外形尺寸精確，表面質(zhì)量良好，以利于在自動(dòng)機(jī)床上切削加工。