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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。
中國從20世紀(jì)50年代開始生產(chǎn)硫系易切削鋼(主要是低碳自動(dòng)機(jī)床加工用鋼),1975年又審訂了易切削鋼的新標(biāo)準(zhǔn)GBl91-75。從70年代起,開始試生產(chǎn)鈣系和鈦系易切削鋼。但是對(duì)生產(chǎn)中需要特殊防護(hù),以消除公害的含鉛、硒或碲的易切削鋼,卻一直未正式生產(chǎn)。從1977年開始,中國又研究了含稀土易切削鋼。
表示方法
①鋼號(hào)冠以"Y",以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。
②字母"Y"后的數(shù)字表示碳含量,以平均碳含量的萬分之幾表示,例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼,
其鋼號(hào)為"Y30"。
③錳含量較高者,亦在鋼號(hào)后標(biāo)出"Mn",例如"Y40Mn"。
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;
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)、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。
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。