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1)化学成分特点
为了改善钢的切削加工性能,最常用的合金元素有S、Pb、Ca、P等,其一般作用为:
S在钢中与Mn和Fe形成(Mn,Fe)S夹杂物,它能中断基体的连续性,使切屑易于脆断,减少切屑与刀具的接触面积。S还能起减摩作用,使切屑不易黏附在刀刃上。但过量的S易使钢产生热脆,所以S质量分数一般控制在wS=0.08%~0.30%,并适当提高Mn质量分数与其配合。
Pb在钢中基本不溶而形成细小颗粒(2~3μm)均匀分布在基体中。在切削过程中所产生的热量达到Pb颗粒的熔点时,它即呈熔化状态,在刀具与切屑以及刀具与钢材被加工面之间产生润滑作用,使摩擦系数降低,刀具温度下降,磨损减少,从而改善钢的切削性能。Pb的用量通常在wPb=0.10%~0.35%。
Ca能形成高熔点(约1300~1600℃)的Ca-Si-Al的复合氧化物(钙铝硅酸盐)附在刀具上,形成具有减摩作用的薄保护膜,防止刀具磨损。Ca的加入量通常在wCa=0.001%~0.005%。
P能形成Fe-P化合物,性能硬而脆,有利于切屑折断,但有冷脆倾向。P的加入量为wP=0.05%~0.10%。
2)常用易切削钢
自动机床加工的零件,大多用低碳碳素易切削钢。
例如,Y40CrSCa表示附加S、Ca复合的易切削40Cr调质钢,它广泛用于各种高速切削自动机床;YT10Pb表示碳质量分数为1.0%的附加易切削元素Pb的易切削碳素工具钢,它常用于精密仪表行业中,如制作手表、照相机的齿轮轴等。
在易切削钢的使用中应注意的是:为防止损害钢的切削加工性,一般不进行预备热处理,但可进行最终热处理;由于易切削钢的冶金工艺要求高于普通钢,成本较高,故只有对大批量生产的零件,在必须改善钢材的切削加工性时,才是经济的。