易切削鋼
易切削鋼(free
cutting steel)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。又稱自動(dòng)機(jī)床加工用鋼，簡(jiǎn)稱自動(dòng)鋼。這類鋼可以用較高的切削速度和較大的切削深度進(jìn)行切削加工。由于鋼中加入的易切削元素，使鋼的切削抗力減小，同時(shí)易切削元素本身的特性和所形成的化合物起潤(rùn)滑切削刀具的作用，易斷屑，減輕了磨損，從而降低了工件的表面粗糙度，提高了刀具壽命和生產(chǎn)效率。
易切削元素
碲
作為易切削元素用于易切削鋼，首先出現(xiàn)在1932年的專利中。1961年美國(guó)研制成功一種含碲易切削鋼，它是硫一鉛一碲多元復(fù)合易切削鋼，其切削性非常優(yōu)異，可與易切削黃銅比美。由于硒與碲的性能和作用相近，故經(jīng)常被交替使用或同時(shí)加入鋼中。
鈣脫氧
自60年代起，人們又從另一途徑來研究改善鋼的切削性，即加入某種脫氧元素，以生成所需要的脫氧產(chǎn)物——有利夾雜，在日本將此稱為脫氧調(diào)整型易切削鋼。前聯(lián)邦德國(guó)于1964年首先提出用鈣脫氧的鈣易切削鋼專利，3年后被日本引入并正式生產(chǎn)，它最適于用TiC的硬質(zhì)合金刀具，進(jìn)行高速切削，可顯著提高生產(chǎn)率，降低工具消耗。在日本已成為汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中用量相當(dāng)大的一種易切削鋼。
鈦脫氧
從60年代后期開始，又研究了加鈦脫氧的易切削鋼。1973年日本首先發(fā)表了以鈦脫氧的鈦一硫復(fù)合易切削鋼專利，近幾年，在日本等少數(shù)國(guó)家已開始試用。
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(shí)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致熱脆性，對(duì)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(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粗糙度，但磷含量過高會(huì)顯著降低塑性，提高硬度，反而對(duì)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(diǎn)較低，切削時(shí)融熔滲出起潤(rùn)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?yàn)殂U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(duì)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(diǎn)的復(fù)合氧化物（主要是CaO·Al2O3·SiO2），高速切削時(shí)，鈣系氧化物附著于切削工具表面起潤(rùn)滑和減摩作用，從而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。
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(duì)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(duì)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(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，顯著提高鋼的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不過加碲后會(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周圍。
其他元素影響
其他元素對(duì)鋼切削性的影響在易切削鋼中除上述易切削元素外，其他元素也對(duì)鋼的切削性有一定影響：
⑴碳。鋼中碳含量的高低與鋼材的切削性能有關(guān)。碳含量過低，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，使切削性下降，加工表面粗糙度很高。碳量過高，組織中珠光體量增多，硬度及強(qiáng)度提高，使切削抗力增大，切削性變壞。易切削結(jié)構(gòu)鋼中碳含量以0．15%～0．25%為宜。
⑵錳。鋼中錳與硫形成硫化錳夾雜，使切屑易于斷裂，改善鋼的切削性，還能消除或減弱因硫所引起的熱脆性。因此，在易切削鋼中應(yīng)保證錳含量在0．60%～1．60%之間，并保持適當(dāng)?shù)腗n/S的比值。
⑶硅和鋁。硅和鋁都對(duì)鋼的切削性起有害作用。硅部分固溶于鐵素體中，提高鋼的硬度，使切削加工困難。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。故易切削鋼中硅含量宜低。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，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，惡化鋼的切削性。
⑷氧和氮。氧在鋼中一般是有害的，因?yàn)樗档弯摰牧W(xué)性能，但易切削鋼中氧含量增高，會(huì)使硫化物呈紡錘形分布，改善鋼的切削性。氮雖能提高鋼的強(qiáng)度，但增加脆性，切削加工時(shí)會(huì)形成短碎的斷屑。鋼中含微量氮（≤0．002%）時(shí)對(duì)切削性和工件表面質(zhì)量起有利作用，但含量過高時(shí)，鋼的強(qiáng)化作用增大，對(duì)刀具壽命不利。
化學(xué)成分
幾個(gè)主要國(guó)家易切削鋼的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）見表。
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(qiáng)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(shí)，會(huì)有熱脆傾向，不利熱加工，應(yīng)予注意。冷加工時(shí)力求外形尺寸精確，表面質(zhì)量良好，以改善在自動(dòng)機(jī)床上切削加工性能。
主要用途
易切削鋼主要用于制作受力較小而對(duì)尺寸和光潔度要求嚴(yán)格的儀器儀表、手表零件、汽車、機(jī)床和其他各種機(jī)器上使用的，對(duì)尺寸精度和光潔度要求嚴(yán)格，而對(duì)機(jī)械性能要求相對(duì)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、外科和牙科手續(xù)用具等。具體如下
⒈自動(dòng)車床加工、五金沖壓件加工；
⒉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)；
⒋辦公設(shè)備（電腦、影印機(jī)、相機(jī)、傳真機(jī)等）；
⒌鐘表元件、眼鏡；
⒍電子端子針、計(jì)時(shí)器、化油器；
⒎裝飾品、燈飾品、汽車、機(jī)車、鏈條；
⒏清潔車掃具、玩具；
⒐筆類、手袋配件、皮帶扣、漁具等；
⒑雙頭螺栓、螺釘、螺母、管接頭、彈簧座等。
特點(diǎn)
⒈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(diǎn)；極容易在車床切削，刀具使用壽命和生產(chǎn)效率均提高40%；
⒉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；
⒊光潔性好：經(jīng)車加工后的工件表面光潔度好；
⒋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；
電器產(chǎn)品部件：電機(jī)軸、風(fēng)扇軸、縫紉機(jī)軸等；
家具：特別是出口金屬家具，如茶幾、椅子、戶外家具；
金屬器具：園林工具、燒烤爐網(wǎng)架、螺絲刀、防盜鎖等；
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