易切削鋼是在鋼中加入某一種或某幾中元素,使其有易切削性能,以適于切削加工自動化生產(chǎn)用的熱軋、冷拉條鋼和鋼絲。通常使用的易切削元素有硫、磷和鉛,必要時也可使用鈣、硒等元素。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的易切削鋼,是以碳素鋼做為基礎(chǔ)鋼,加入硫元素,且適當(dāng)增加磷含量而生產(chǎn)的硫系易切削鋼,主要用于制造螺栓和螺母等標(biāo)準(zhǔn)件及受力很小,要求易于機(jī)械加工的大批量零件。
80年前易切削鋼的偶然誕生與戰(zhàn)爭(第一次世界大戰(zhàn))的急需和鋼的粗制濫造有關(guān)(高硫和高磷含量鋼)。80年后的今天,硫易削鋼、鉛易切削鋼、鈣易切削鋼和復(fù)合易切削鋼被廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)部門。隨著加工自動化程度增大,對材料的可切削加工性能要求提高。切削加工的費(fèi)用占零件成本的50%左右。因此,降低切削加工費(fèi)用,環(huán)保鐵使易切削鋼能適應(yīng)自動化生產(chǎn)線,并提高勞動生產(chǎn)率是鋼鐵材料用戶的迫切需要。磷對鐵素體基體的脆化作用和硫化物的內(nèi)部缺口效應(yīng)是硫系易切削鋼可切削性高的根源。
直至今日,硫系易切削鋼仍然是應(yīng)用最廣泛和數(shù)量最大的易切削鋼。鉛系易切削鋼的生產(chǎn)已有50余年歷史。近年來采用鋼包精煉、吹氬處理和連鑄方法生產(chǎn)的鉛系易切削鋼成分穩(wěn)定,鉛顆粒分布均勻,減少了化學(xué)成分偏析。環(huán)保鐵易切削鋼中添加鉛在鋼中以球狀形態(tài)存在,因此鉛幾乎不影響鋼的力學(xué)性能。鈣作為特殊脫氧劑,與原有的氧化鋁形成復(fù)合鈣鋁氧化物,在此基礎(chǔ)上包裹一層較軟的鈣錳硫化物,有利于提高切削性能和力學(xué)性能。因此,一般復(fù)合添加元素均選擇鈣。此外,鋯、鈦和稀土元素也可用于控制硫化物形態(tài)。
低硫復(fù)合易切削鋼目前用于生產(chǎn)齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、閥簧座、連桿、曲軸等。除了低硫的非調(diào)質(zhì)鋼和齒輪鋼之外,日本根據(jù)不同需求,生產(chǎn)和應(yīng)用了SUM系、SC系、合金系和非調(diào)質(zhì)鋼系的含鉛、含硫、含鈣和復(fù)合多種元素的易切削鋼,環(huán)保鐵廣泛用于生產(chǎn)各種汽車零件。日本易切削鋼的年產(chǎn)量超過100萬噸,其中SC系的含鉛易切削鋼的產(chǎn)量最大,約35萬噸。而我國每年的易切削鋼產(chǎn)量還不到2萬噸。
易切削鋼的研究和生產(chǎn)動向為:開發(fā)經(jīng)濟(jì)、可靠、簡便易行的硫化物形態(tài)控制新方法;研究易切削鋼的冶金學(xué)和金屬學(xué)因素與切削性能的關(guān)系;開發(fā)新的多無復(fù)合易切削鋼;開發(fā)適用于各種刀具加工的新型易切削鋼;把被切削材料、刀具和加工機(jī)械結(jié)合在一起研究,提高鋼的易切削性能。