易切削钢现状与发展趋势.pdf

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第28卷第5期
四川治金
Vol 28
2006年10月
Sichuan Metallurg
tober. 2006
易切削钢现状与发展趋势
蒋光辉古隆建2施哲陈永
(1.昆明理工大学,云南昆明650093;2.攀枝花钢铁研究院,四川攀枝花617000
【摘要】综合介绍了国内外易切削钢的现状,重点介绍了易切削钢的种类及硫易切削钢的生产エ艺。分析
了我国易切削钢现阶段存在的问题,并提出了易切劇钢的发展方向。
【关键词】易切劇钢特点工艺
GENERAL SITUATION AND TREND FOR FREE-CUTTING STEEL
Jiang Guanghui Gu Longjian'shi Zhe Chen Yong
(1. Kunming University of Science and Technology, Yunnan, Kunming 650093;
2. Panzhihua Iron and Steel Research Institute, Sichuan, Panzhihua 617000
[Abstract The general domestic and aboard situation for free-cutting steel is reviewed. The kinds
for free-cutting steel and the production process of sulfur free-cutting steel are emphasized. The prob
lems at present stage and the trend for free-cutting steel are proposed
Key words] free cutting steel, characteristic, process
削钢。根据其用途的不同,易切削钢又分为自动机
1前言
用钢、结构用易切削钢和特殊易切削钢(耐热钢、不
所谓易切削钢是指具有优良切削加工性能的钢锈钢、工具钢等)。根据易切削性能的不同,又可分
材,提高钢材的易切削性能主要是通过往钢中单独为一般易切削钢,超易切削钢等3。
或复合加入易切削元素(S、P、Pb、Se、Te、Bi、Zr、Re
2.1硫易切削钢
等)。一般通过对刀具寿命、加工表面光洁度、切屑
硫易切削钢占世界与我国易切削钢总产量的比
处理性、刀具受力以及能耗等几项综合指标来评价例分别为70%和90%。硫易切削钢按硫含量不同,
易切削钢切削性能的优越程度。
可分为低硫钢、中硫钢和高硫钢:一般低硫钢的S≤
随着机械加工高速化、精密化、自动化的发展,0.025%,有的甚至S<0.01%;中硫钢的S=0.04
特别是汽车工业、精密仪表工业和家用电器的发展,0.09%;高硫钢的S=0.1~0.3%。其中,中硫钢由
同时考虑机加工成本是制造业零部件制造成本的重于具有良好的切削性能和力学性能,已广泛应用于
要组成部分(有时甚至达到零部件制造成本的40~工业生产,而高硫钢则是为满足特殊切削性能需求
60%),人们希望通过提高钢材的机加工性能来的钢材。
降低加工成本2。诸多因素促使易切削钢的产量
般认为,随着硫含量的增高,钢材的切削性能
和品种增加,质量不断提高。
也越好,但对普通钢而言,微量增硫就能起到改善可
本文综合了国内外易切削钢现状,对易切削钢切削性的明显效果;加入适当的硫(尤其在硫低于
的种类及硫易切削钢生产工艺进行了简单介绍。
%以下),对改善钢可切削性的效果都是非常显
2易切削钢分类及其特性
著的。其作用主要表现在:不仅降低切削力与切削
温度,明显提高刀具寿命,而且还降低工件的表面粗
根据含易切削元素的不同,可分为硫易切削钢、糙度,改善切屑处理性。
铅易切削钢、钙易切削钢、钛易切削钢以及复合易切
钢中硫主要以(Mn、Fe)S的形式存在钢中,由
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第5期
Sichuan Metallurgy
于MnS夹杂物割断了基体的连续性和应力集中源天津特殊钢厂在长期的生产实践中,对加铅工艺和
作用而使车屑易断,润滑作用使刀具的磨损减小,从控制铅污染方面做了大量工作,并在总结生产实践
而改善了钢材的切削性能。为了使钢材具有更好的的基础上尝试了四种加铅的方法:1)钢包加铅法;2)
切削性能,应使钢中的MnS具有一定的长宽比(L/电渣重熔加铅法;3)钢包底吹氩加铅法;4)钢包喷吹
W),而研究表明夹杂物成球状和纺锤状比线条状更加铅法。但基于加铅质量和环保的考虑,只有电渣
有利于切削,因此,希望钢中的MnS成纺锤状或近重熔加铅法和钢包喷吹加铅法应用于生产实践(18?。
似球状。然而MnS在热轧过程中沿着轧制方向伸虽然在冶炼铅易切削钢取得了很大的进展,但是从
长,使硫易切削钢的横向力学性能明显降低,加剧了环保角度考虑,铅易切削钢使用范围已受到限制并
钢材的各向异性。通过向易切削钢中加入碲、钙、最终将会被淘汰。
锆、稀土和钛等元素,使之与钢中的硫生成硫化物,
2.3钙易切削钢
而这些夹杂物高温塑性加工性能差,在压延时的延
从60年代起人们又从另一种途径来研究提高
展变得困难,强度的各向异性也受到抑制,从而达到钢的可切削性,即加入某种特殊脱氧剂,控制生成所
改变硫化物形状的目的。同时,应保证钢中具有
需要的氧化物夹杂。1964年联邦德国首先提出用
定锰硫比,以降低因钢中硫含量过高而带来的不利钙脱氧钙易切削钢专利。三年后引人日本并正式投
影响,以保证钢材的力学性能
产。我国在80年代研制成功钙易切削钢,也被称为
2.2铅易切削钢
脱氧调整型易切削钢,是指用金属钙和钙一硅合金
铅易切削钢是在硫易切削钢基础上发展起来脱氧剂,来代替金属铝进行脱氧。一般钙易切削钢
的。1932年人们受到可切削性非常优越的铅黄铜中只含0.001~0.006%Ca。用钙或钙一硅脱氧后,
的启发,开始生产含铅易切削钢。但是当时由于治通常钢中的钙、硅、铝复合氧化,生成CaO·Al2O3
炼和防止污染(PbO有剧毒)等技术问题未得到解2SiO2(钙斜长石)和2CaOA2O3SO2(钙黄长石)
决,直到1937年美国一家研究所与内陆钢公司发表复合氧化物。当切削温度升高时,这些夹杂物便会
了铅易切削钢专利后,日本、德国オ相继开始生产。在硬质合金刀具切削刃面上软化和堆积,形成积屑
我国从上世纪70年代就开始研制铅易切削钢,主要瘤,即所谓的 Belag附着物,从而妨碍切屑与刀具的
是在碳素结构钢、合金结构钢、工具钢和不锈钢中加接触,抑制了刀具的磨损。单独加钙只适于高速切
入不同数量的铅,其加铅方法有单独加铅、复合加铅削,为改善钢材在中、低速切削时的切削性能,向钢
硫和铅一硫一碲。铅易切削钢中铅的含量一般为中加硫、铅、碲等。所以一般单纯钙易切削钢很少使
0.15~0.35%,日本JASO规定调质和渗碳钢中铅用,钙一硫和钙一硫一铅复合易切削钢较为普遍。
含量为0.04~0.09%
值得注意的是,含钙易切削钢对使用硬质合金刀具
铅以微小单质金属颗粒分布于钢中并在钢中不高速切削时能显著延长刀具寿命,但使用高速钢刀
固熔,在切削加工过程中,刀具与加工件之间产生强具时效果不显著,这是因为高速钢刀具切削时形成
烈的摩擦,使钢中