易切削钢的基本概念

1、易切削结构钢概念易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素，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，使钢切削时切削易脆断成碎屑，从而降低了工件的表面粗糙度， 提高切削速度和延刀具寿命。 使钢变脆的元素主要是硫， 在普通低合金易切削结 构钢中使用了铅、础、铉等元素，这种钢的含 硫量W(S)在0.08%-0.3%范围内， 含铤量W(Mn)在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫化物主要以(FeMn)S固溶体形式 存在；钢中的硫和铤以硫化铤形态存在，硫化铤很脆并有润滑效能，从而使切削 容易碎断，并有利于提高加工表面的质量。铤是作

2、为脱氧控硫的元素加入钢中的， 铤可以提高硅和铝的脱氧效果，也可 以同硫结合形成硫化铤，从而在相当大程度上消除硫在钢中的有害影响。 硅也是 在钢中的有益元素，硅是作为脱氧剂加入钢中的，硅增大钢液的流动性。硫的有 益作用是能提高钢材的切削加工性， 但硫由于严重的偏析，易引起钢在热加工时 开裂。易切削结构钢-用途易切削结构钢简称易切钢，是含有少量易削元素，具有良好的被切削加工性 能的钢种。1. Y12硫磷复合低碳易切削钢，是现有易切削钢中磷含量最多的一个钢种。常用于制造对力学性能要求不高的各种机器和仪器仪表零件，如螺栓、螺母、销钉、轴、管接头等。2. Y12Pb含铅易切削钢，被切削加工性好，不存在性

3、能上的方向性，并有较 高的力学性能，常用于制造较重要的机械零件、精密仪表零件等。3. Y15复合高硫低硅易切削钢，是我国自行研制成功的钢种，被切削性高于Y12钢，常用于制造不重要的标准件，如螺栓、螺母、管接头、弹簧座等。4. Y15Pb同Y12Pb,被切削加工性更好。5. Y20低硫磷复合易切削钢，被切削加工性优于20钢而低于12钢，可进行 渗碳处理，常用于制造要求表面硬、心部韧性高的仪器、仪表、轴类耐磨零件。6. Y30低硫磷复合易切削钢，力学性能较高，被切削加工性也有适当改善， 可制造强度要求 较高的标准件。7. Y35同Y30钢，可调质处理。8. Y40Mn高硫中碳易切削钢，有较高的强度

4、、硬度和良好的被切削加工性，适于加工要求刚 性高的机床零部件，如机床丝杠、光杠、花键轴、齿条等。9.Y45Ca钙硫复合易切削钢，不仅被切削性好，而且热处理后具有良好的力 学性能，适于制 造较重要的机器结构件，如机床齿轮轴、花键轴、拖拉机传动 轴等。易切削结构钢-分类具体牌号有：Y12, Y12Pb, Y15, Y15Pb, Y20, Y30, Y35, Y40Mn , Y45Ca共九个牌号。易切削结构钢分加硫易切削钢，加硫磷易切削钢，加铅易切削钢， 加钙易切削钢，加硫碳铤易切削钢等。牌号用规定的符号和阿拉伯数字表示。即以“易”的汉语拼音首位字母“Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的 万分

5、数。根据钢中含有易切削元素不同分类：(1)硫易切削钢：硫是使钢产生热脆性的元素，但钢中加入铤时形成MnS,可以减轻其危害性，同时有利于改善钢的切削性。通常硫易切削钢中含硫量范围 从0.05%到0.33%不等。钢中硫化物主要以(FeMn)S固溶体形式存在。(2)铅易切削钢：为提高钢材切削性，在碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢 内加入0.10%0.35%铅。由于铅不溶于固态钢中，以微粒质点分布于钢的基体组 织中，从而提高切削性能。(3)钙易切削钢：以钙控制脱氧的碳素结构钢与合金结构钢，钙在钢中以复 合氧化物形式存在。钙的总含量为0.0005%0.01%o(4)复合易切削钢：以硫-铅、硫-磷-铅-础、

6、钙-硫复合易切钢切削性能最佳，被称为“超易切削钢”。按易切削钢的用途不同分类：(1)自动机用钢：要求切削性能高，多采用自动机床加工成零件而得名。自 动机用钢届于低碳钢，含磷量较高,约为0.05%0.10%。(2)结构用易切钢：要求力学性能高，这类钢大部分为中碳结构钢或中低碳 合金结构钢。1)半易切削钢：其成分特点是在中碳结构钢的成分基础上加入0.04%0.07%的硫以提高切削加工性能，同时保持较好的力学性能；2)硫易切削结构钢：此类钢成分特点是在中低碳结构钢基础上加入0.08%0.15咐0.20%0.30%的硫，用以进一步提高切削性能，但含磷量较低；3）铅易切削钢：其成分与基础钢（碳素结构钢或

7、合金结构钢）完全相同，只是冶炼时采用钙的合金控制脱氧，故其力学性能与基础钢相同；（3）特殊易切削钢：具有特殊性能的不锈钢、轴承钢同样存在提高切削性能 问题，尤其是不锈钢。易切削钢切削性能及影响因素易切削切削性能的标准（1）刀具寿命： 在一定的切削条件下切削某种金届材料时， 刀具的某一表面 磨损到规定程度实际所承受的切削时间（T）。（2）加工表面的粗糙度： 钢材在一定切削加工条件下， 已加工表面上的几何 不平度的平均值，用R2表示。R2愈小说明该材料切削性能愈好。（3）切削抗力：钢材在一定切削条件下，刀具所承受的切削力，切削力越小,材料切削性越好。切屑处理性：材料在切削过程中切削自动碎断能力及排

8、除难易程度。切 屑愈容易，则可认为该材料切削性愈好。上述四个方面中，刀具寿命最重要，时目前各种评定切削性方法的基础。影响切削性能的因素（1）钢的化学成分1）钢中含碳量小于0.15%时，钢的韧性、塑性很好，加工表面粗糙度增大， 切屑呈带状，不易碎断；若碳量增加到0.40%时，钢的强度、硬度提高，韧、塑 性降低，综合力学性能适宜，切削易断，刀具磨损也较小，此时钢的切削性较好； 当碳量再增加，则钢的强度、硬度进一步提高，刀具磨损会加重，切削力也增大， 钢的切削性变差。2）合金结构钢中含有提高固溶体强度和韧性的合金元素（Ni）,使切削性能 下降；而提高固溶体强度并降低韧性的元素（P、N）,可改善切削性

9、，这种元素常 用作低碳钢中易切元素，从而脆化铁素体。3）碳化物形成元素（铭、钮、钳）均使钢的强度、硬度增加，这类元素皆降 低切削性能。4）钢中的铝、硅、钛等形成高硬度并有磨料性料性质的夹杂物（氧化物、氮化物），对刀具有较强的磨损作用，使刀具寿命降低。5）形成硬度不高且有一定脆性的夹杂物元素（铤、皓、稀土等硫化物；钛、 钙与氧形成的复合夹杂物；硒础与铤行车化合物 ），及形成低熔点金届夹杂物元 素（铅、钳）均可明显改善切削性。钢的组织对易切削结构钢，显微组织一般为铁素体加珠光体， 而铁素体与珠光体相对 量对切削性有明显影响。若铁素体过多，由于其硬度低，韧塑性好，虽然切削力 不高，但刀具热磨损严重，

10、同时容易生成积屑瘤，增加表面粗糙度，而且切屑长 而不易碎断，所以低碳钢与铁素体钢切削性能差； 如果珠光体相对量过多，将引 起切削力增加，促使刀具磨损。经验表明，珠光体量在15%20%时最适宜，最多不应超过30%。珠光体中碳化物形态对切削性能有很大影响，低碳钢中片状珠光体可引起应力集中，使切削力下降，而高碳钢中碳化物以球状存在时有利于切 削性能的改善。（3）钢的力学性能及物理性能（4）冶炼方法与塑性变形脱氧方法不同，脱氧产物不同，钢的切削性能也会产生差异1）采用铝硅脱氧时，生成A12O3和SiO2杂质，此夹杂物硬度高，起磨料 作用，降低刀具寿命；2）钙、钛脱氧或二者复合脱氧时，将会形成TiO2、MnO-CaO-A12O3-SO2系夹杂物，于刀具的前后刀面上形成一层保护膜， 对刀具起保护作用，减小刀具 磨损；3）只用硅、铤脱氧，其夹杂物主要是塑性的硅酸盐。热变形后的冷却速度将对不同含碳量的钢产生不同的影响，含碳量大于0.40%钢，热变