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易切削鋼

易切削鋼是指在鋼中加入一定數(shù)量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性的合金鋼。隨著切削加工的自動化、高速化與精密化，要求鋼材具有良好的易切削性是非常重要的，這類鋼主要用于自動切削機(jī)床上加工，故亦屬專用鋼。

中文名 易切削鋼 外文名 free-machining steel 簡    稱 易切鋼 元素成分 硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等 應(yīng)    用 齒輪、軸、螺栓等 學(xué)    科 冶金學(xué)

目錄

1 簡述

2 成分特點

3 分類

4 牌號組成

5 主要用途

6 特點

簡述

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(jī)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(jī)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(jī)床和其他各種機(jī)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(jī)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(dá)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(jìn)行最終熱處理，但一般不進(jìn)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(jì)效益。 [2] 

成分特點編輯

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(xì)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(dá)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(qiáng)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] 

分類

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(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(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。

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(jìn)，在鈣易切削鋼上涂有TiN涂層的工具，對于工具費(fèi)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(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(dú)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。 [1] 

牌號組成

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。 [1] 

主要用途

易切削鋼應(yīng)用廣泛，具體如下：

1．自動車床加工、五金沖壓件加工；

2．電子工業(yè)、光線纖接頭、光碟機(jī)、掃描儀、醫(yī)療用器材；

3．家用電器、儀器儀表行業(yè)；

4．辦公設(shè)備（電腦、影印機(jī)、相機(jī)、傳真機(jī)等）；

5．鐘表元件、眼鏡；

6．電子端子針、計時器、化油器；

7．裝飾品、燈飾品、汽車、機(jī)車、鏈條；

8．清潔車掃具、玩具；

9．筆類、手袋配件、皮帶扣、漁具等；

10．雙頭螺栓、螺釘、螺母、管接頭、彈簧座等。

特點

1．加工性能好：產(chǎn)品具有切削流暢，材質(zhì)優(yōu)良，加工穩(wěn)定，金相組織好，化學(xué)成份穩(wěn)定、偏差小，鋼質(zhì)純度凈，夾雜物含量低，不易損傷刀具等特點；極容易在車床切削，刀具使用壽命和生產(chǎn)效率均提高40%；

2．電鍍性能好：切削加工非常容易；可鉆深孔、銑深槽等；加工效率比普鋼可大幅提高；產(chǎn)品的電鍍性能好，能替代銅制品，大大降低產(chǎn)品成本；

3．光潔性好：經(jīng)車加工后的工件表面光潔度好；

4．環(huán)保性：符合歐盟SGS環(huán)境認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并通過瑞士環(huán)境認(rèn)證。產(chǎn)品可以出口機(jī)械設(shè)備：木工機(jī)械、陶瓷機(jī)械、造紙機(jī)械、玻璃機(jī)械、食品機(jī)械、建筑機(jī)械、塑料機(jī)械、紡織機(jī)械、千斤頂、液壓機(jī)等；