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东莞易车铁_易切削钢的切削元素简介

  易切削钢(free cutting steel)在钢中加入一定数量的一种或一种以上的硫、磷、铅、钙、硒、碲等易切削元素,以改善其切削性的合金钢。又称自动机床加工用钢,简称自动钢。这类钢可以用较高的切削速度和较大的切削深度进行切削加工。由于钢中加入的易切削元素,使钢的切削抗力减小,同时易切削元素本身的特性和所形成的化合物起润滑切削刀具的作用,易断屑,减轻了磨损,从而降低了工件的表面粗糙度,提高了刀具寿命和生产效率。
  易切削元素
  
  作为易切削元素用于易切削钢,首先出现在1932年的专利中。1961年美国研制成功一种含碲易切削钢,它是硫一铅一碲多元复合易切削钢,其切削性非常优异,可与易切削黄铜比美。由于硒与碲的性能和作用相近,故经常被交替使用或同时加入钢中。
  钙脱氧
  自60年代起,人们又从另一途径来研究改善钢的切削性,即加入某种脱氧元素,以生成所需要的脱氧产物——有利夹杂,在日本将此称为脱氧调整型易切削钢。前联邦德国于1964年首先提出用钙脱氧的钙易切削钢专利,3年后被日本引入并正式生产,它最适于用TiC的硬质合金刀具,进行高速切削,可显著提高生产率,降低工具消耗。在日本已成为汽车、拖拉机制造业中用量相当大的一种易切削钢。
  钛脱氧
  从60年代后期开始,又研究了加钛脱氧的易切削钢。1973年日本首先发表了以钛脱氧的钛一硫复合易切削钢专利,近几年,在日本等少数国家已开始试用。
  其他元素影响
  其他元素对钢切削性的影响在易切削钢中除上述易切削元素外,其他元素也对钢的切削性有一定影响:
  ⑴碳。钢中碳含量的高低与钢材的切削性能有关。碳含量过低,组织中会出现大量铁素体,钢的硬度和强度很低,切屑易粘着于刀刃上形成刀瘤,加之切屑是撕裂断落,使切削性下降,加工表面粗糙度很高。碳量过高,组织中珠光体量增多,硬度及强度提高,使切削抗力增大,切削性变坏。易切削结构钢中碳含量以0.15%~0.25%为宜。
  ⑵锰。钢中锰与硫形成硫化锰夹杂,使切屑易于断裂,改善钢的切削性,还能消除或减弱因硫所引起的热脆性。因此,在易切削钢中应保证锰含量在0.60%~1.60%之间,并保持适当的Mn/S的比值。
  ⑶硅和铝。硅和铝都对钢的切削性起有害作用。硅部分固溶于铁素体中,提高钢的硬度,使切削加工困难。而且硅在钢中与氧结合形成硬度较高的氧化硅夹杂物,使刀具的磨损增加,使用寿命降低。故易切削钢中硅含量宜低。铝一般作为脱氧剂加入钢中,大部分与氧结合生成细小脆硬的氧化铝夹杂,增加刀具的磨损。硅和铝加入钢中还会降低钢的氧含量,使硫化物夹杂呈细长条状分布,恶化钢的切削性。
  ⑷氧和氮。氧在钢中一般是有害的,因为它降低钢的力学性能,但易切削钢中氧含量增高,会使硫化物呈纺锤形分布,改善钢的切削性。氮虽能提高钢的强度,但增加脆性,切削加工时会形成短碎的断屑。钢中含微量氮(≤0.002%)时对切削性和工件表面质量起有利作用,但含量过高时,钢的强化作用增大,对刀具寿命不利。
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