什么是易切削钢?

什么是易切削钢?

[拼音]：yiqiexiaogang

[外文]：free cutting steels

是在钢中含有一定数量的硫、磷、铅、钙、硒、碲等一种或几种元素，而具有良好的被切削加工性能的一类钢种。易切削钢适于制作用自动切削机床加工的大批量零件，在切削加工过程中，它同非易切削钢相比，可以延长刀具寿命，减少切削抗力，提高加工表面光洁度，容易排除切屑。1920年左右，美国开始生产和使用硫易切削碳素结构钢，中国在1958年开始生产。1937年在美国制成铅易切削钢，中国于1964年着手研制。国际上约于1963年开始研究钙易切削钢，中国于1970年也进行研制。70年代以来，在高合金钢中添加硒、碲或铋等元素以改善钢的被切削性。

类别硫易切削钢

硫在钢中同锰和铁形成硫化猛夹杂物。这类纺锤形硫化物（图1），能中断基体金属的连续性，切削时促使断屑形成易于排除的小半径短卷，减少刀具与断屑间的接触面积；并能起内部润滑作用，降低摩擦，使断屑不致粘附在刀刃上形成刀瘤，从而降低切削力和切削热，减少刀具磨损，提高加工表面光洁度和刀具寿命。通常钢的被切削性随含硫量的增多而改善（图2），即在刀具同样寿命的条件下，含硫量越高，切削速度越高。但含硫量过高，则会导致热脆性，给钢的热加工造成困难，影响钢的力学性能，特别是降低了钢的横向力学性能，如横向的塑性和韧性以及疲劳性能。通常含硫量为0.08～0.30％，有时可达0.40％；易切削工具钢和不锈钢中的含硫量均应在0.06～0.10％之间。

磷和硫复合加入钢中，通常含磷量为0.04～0.12％。磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的加工表面光洁度。如含磷量过高，则会显著降低塑性，增高硬度，反而影响钢的被切削性。

铅易切削钢

铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。铅的熔点较低，切削时会有融熔铅渗出，起润滑作用，减少摩擦，提高钢的被切削性，而对常温力学性能影响甚小。钢中含铅量一般为0.10～0.35％。因为铅的比重大，如含量过高，容易引起严重的偏析并形成大颗粒夹杂物，反而降低铅对切削的有利作用。铅和硫复合加入低碳结构钢中，改善钢材被切削性的效果更为显著。

钙易切削钢

钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物（主要是CaO、Al2O3、SiO2)，高速切削时，熔化后粘附在刀具表面起润滑和减摩作用，提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素，它们的复合作用会使切削效果更好。

硒、碲、铋易切削钢

碲、铋含量约为0.03～0.10％，硒的含量可达0.15％。硒以硒化物如FeSe、MnSe等的形态存在于钢中，其作用与硫相似，对于既要求高的被切削性，又要求较好的塑性的钢，在钢中加硒要比硫好。碲可以单独加入，也可与铅或硫同时加入钢中，形成复合夹杂物，以降低切削抗力和切削热，使切屑容易排除，显著提高钢的被切削性，得到良好的加工表面光洁度，不过加碲后会使钢的塑性、韧性稍有降低。硒和碲一般多用于合金钢。铋在钢中的作用与铅相似，呈细小的金属颗粒夹杂物，均匀分布或附着于硫化物的周围。

其他元素对切削性能的影响碳

钢材的被切削性与钢中含碳量有关。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，而使被切削性下降，加工表面光洁度很差。含碳量过高，组织中珠光体量加多，硬度和强度提高，会使切削抗力增大，从而使被切削性变坏。易切削结构钢中含碳量以0.15～0.25％为宜。

锰

钢中锰与硫形成硫化锰夹杂物，使切屑容易断裂，从而改善钢的被切削性，还能消除或减弱因硫所引起的热脆性。在易切削钢中含锰量应在0.60～1.60％之间，并应保持适当的锰和硫的比值。

硅和铝

硅和铝都有害钢的被切削性能。硅部分固溶于铁素体中，增强钢的硬度。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。因此易切削钢中的硅含量宜低。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物，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，降低钢的被切削性。

氧和氮

氧在一般钢中是有害的，因为它降低钢的力学性能。但易切削钢中含氧量增高，会使硫化物呈纺锤形分布，可改善钢的被切削性。氮虽能提高钢的强度，但又能增加脆性，切削时会形成短碎的断屑。钢中含微量氮（〈0.02％），对被切削性和加工表面质量起有利作用，但含量过高，钢的强化作用增大，则减少刀具的寿命。

生产工艺

易切削钢可在各种炼钢炉中冶炼，但低碳的硫易切削钢宜在转炉熔炼，硫的合金化是在盛钢桶或熔池中加入硫黄或硫化铁进行的，锰铁以低硅和低碳者为宜。如无特殊要求，应尽量降低硅含量，以利钢的被切削性，并要适度脱氧，防止产生发裂。在冶炼过程中产生的硫、铅等有害的气体，必须用强力通风装置排除，并应有防治污染环境等设施。易切削钢中含硫量较高，会有热脆倾向，不利热加工，应予注意。冷塑性加工时力求外形尺寸精确，表面质量良好，以利于在自动机床上切削加工。

参考书目

電氣製鋼研究会編：《特殊鋼便覧》，理工学社，東京，1964。