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易切削鋼的熱處理工藝

發(fā)布時(shí)間: 2022-01-21  點(diǎn)擊次數(shù): 1923次

易切削鋼是指在鋼中加入一定數(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。隨著切削加工的自動(dòng)化、高速化與精密化,要求鋼材具有良好的易切削性是非常重要的,這類鋼主要用于自動(dòng)切削機(jī)床上加工,故亦屬專用鋼。

隨著現(xiàn)代化工業(yè)向自動(dòng)化、高速化和精密化的加工方向發(fā)展,要求鋼材具有良好的切削工藝性能,提高生產(chǎn)效率,以適應(yīng)大批量生產(chǎn)。因此需要更多地采用提高和改善切削性能的鋼材,便于自動(dòng)切削機(jī)床加工。這種鋼材主要用于用量較大和不重要的零件。例如,在自動(dòng)機(jī)床上常加工的零件,如螺釘、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件。易切削鋼也屬于專用鋼。
易切削鋼主要用于制作受力較小而對(duì)尺寸和粗糙度要求嚴(yán)格的儀器儀表、手表零件、汽車、機(jī)床和其他各種機(jī)器;對(duì)尺寸精度和粗糙度要求嚴(yán)格,而對(duì)力學(xué)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、外科和牙科手術(shù)用具等。 [1] 
易切削鋼的好壞代表材料被切削加工的難易程度,由于材料的切削過(guò)程比較復(fù)雜,易切削性用單一的參量是難于表達(dá)的。通常,鋼的切削加工性,是以刀具壽命、切削力大小、加工表面的粗糙度、切削熱以及切屑排除難易等來(lái)綜合衡量。
使用時(shí)需要注意:易切削鋼可進(jìn)行最終熱處理,但一般不進(jìn)行預(yù)先熱處理,以免損害其切削加工性。易切削鋼的冶金工藝要求比普通鋼嚴(yán)格,成本較高,故只有對(duì)大批量生產(chǎn)的零件,在必須改善鋼材的切削加工性時(shí),采用它才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 [2] 

成分特點(diǎn)

編輯 播報(bào)
在易切削鋼中加入的元素有S、Pb、Ca和P等。它們的主要作用如下:
1、硫的作用
硫在鋼中與Mn形成MnS夾雜物,能中斷基體的連續(xù)性,使切屑易于脆斷,減少切屑與刀具的接觸面積。硫還能起減摩的作用,使切屑不粘附在切削刃上。但硫的存在會(huì)使鋼產(chǎn)生熱脆,所以硫的含量一般要限定在w(s)=0.10%~0.30%范圍內(nèi),并要適當(dāng)增加Mn的含量與其配合。
2、鉛的作用
Pb的加入能提高鋼的切削性能,由于Pb在鋼中不溶入鐵素體,也不形成化合物,它是以自由狀態(tài)并形成細(xì)小顆粒(2~3μm)均勻分布于基體組織中,當(dāng)在切削過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量達(dá)到Pb顆粒的熔點(diǎn)時(shí),即呈熔化狀態(tài),成為刀具與切屑以及刀具與工件被加工面之間的“潤(rùn)滑劑",使摩擦因數(shù)減小,刀具溫度下降,磨損減少。Pb的加入量在w(Pb)=0.1%~0.35%范圍內(nèi)。
3、鈣的作用
Ca在鋼中能形成Ca、Al硅酸鹽夾雜物,附著在刀具上形成薄膜,具有減摩作用,防止刀具磨損。Ca的加入量一般為w(Ca)=0.001%~0.005%。
(4)磷的作用
在含硫的易削鋼中加入P,使其固溶于鐵素體,引起強(qiáng)化和脆化,以提高其切削性能。為防止造成“冷脆",規(guī)定w(P)≤0.15%。
這些元素的加入,還能提高工件表面質(zhì)量和延長(zhǎng)刀具使用壽命的作用。 [3] 
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(guò)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(guò)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(rùn)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(guò)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(rùn)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(lái)隨著切削工具的改進(jìn),在鈣易切削鋼上涂有TiN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(guò)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。 [1] 

牌號(hào)組成

編輯 播報(bào)
易切削鋼(簡(jiǎn)稱易切鋼)牌號(hào)通常由三部分組成:
第一部分:易切鋼表示符號(hào)Y。
第二部分:Y后的數(shù)字表示碳含量,例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼,其鋼號(hào)為“Y30"。
第三部分:易切元素符號(hào),如含鈣、鉛、錫等易切元素的易切鋼分別以Ca、Pb、Sn表示,加硫和加硫磷易切鋼,通常不加易切元素符號(hào)S、P。錳含量較高的加硫和加硫磷易切鋼,本部分為錳元素符號(hào)Mn;為區(qū)分牌號(hào),對(duì)高硫含量的易切鋼,在牌號(hào)尾部加硫元素符號(hào)S。易切削鋼的硫含量在0.08%~0.30%范圍內(nèi),錳含量在0.60%~1.55%范圍內(nèi)。鋼中的硫和錳以硫化錳形態(tài)存在,硫化錳很脆并有潤(rùn)滑效能,從而使切屑容易碎斷,并有利于提高加工表面的質(zhì)量。[1] 
易切削鋼應(yīng)用廣泛,具體如下:
1.自動(dòng)車床加工、五金沖壓件加工;
2.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);
4.辦公設(shè)備(電腦、影印機(jī)、相機(jī)、機(jī)等);
5.鐘表元件、眼鏡;
6.電子端子針、計(jì)時(shí)器、化油器;
7.裝飾品、燈飾品、汽車、機(jī)車、鏈條;
8.清潔車掃具、玩具;
9.筆類、手袋配件、皮帶扣、漁具等;
10.雙頭螺栓、螺釘、螺母、管接頭、彈簧座等。
1.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%;
2.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;
3.光潔性好:經(jīng)車加工后的工件表面光潔度好;
4.環(huán)保性:符合歐盟SGS環(huán)境認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),并通過(guò)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;


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