易切削鋼
正文
是在鋼中含有一定數量的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等一種或幾種元素，而具有良好的被切削加工性能的一類鋼種。易切削鋼適於製作用自動切削工具機加工的大批量零件，在切削加工過程中，它同非易切削鋼相比，可以延長刀具壽命，減少切削抗力，提高加工表面光潔度，容易排除切屑。1920年左右，美國開始生產和使用硫易切削碳素結構鋼，中國在1958年開始生產。1937年在美國製成鉛易切削鋼，中國於1964年著手研製。國際上約於1963年開始研究鈣易切削鋼，中國於1970年也進行研製。70年代以來，在高合金鋼中添加硒、碲或鉍等元素以改善鋼的被切削性。類別 硫易切削鋼 硫在鋼中同錳和鐵形成硫化猛夾雜物。這類紡錘形硫化物（圖1）,能中斷基體金屬的連續性，切削時促使斷屑形成易於排除的小半徑短卷，減少刀具與斷屑間的接觸面積；並能起內部潤滑作用，降低摩擦，使斷屑不致粘附在刀刃上形成刀瘤，從而降低切削力和切削熱，減少刀具磨損，提高加工表面光潔度和刀具壽命。通常鋼的被切削性隨含硫量的增多而改善（圖2），即在刀具同樣壽命的條件下，含硫量越高，切削速度越高。但含硫量過高，則會導致熱脆性，給鋼的熱加工造成困難,影響鋼的力學性能,特別是降低了鋼的橫向力學性能，如橫向的塑性和韌性以及疲勞性能。通常含硫量為0.08～0.30％，有時可達0.40％；易切削工具鋼和不鏽鋼中的含硫量均應在0.06～0.10％之間。
易切削鋼
易切削鋼鉛易切削鋼 鉛在鋼中呈細小金屬顆粒形態，均勻分布或附著於硫化物的周圍。鉛的熔點較低，切削時會有融熔鉛滲出，起潤滑作用，減少摩擦，提高鋼的被切削性，而對常溫力學性能影響甚小。鋼中含鉛量一般為0.10～0.35％。因為鉛的比重大，如含量過高，容易引起嚴重的偏析並形成大顆粒夾雜物，反而降低鉛對切削的有利作用。鉛和硫複合加入低碳結構鋼中，改善鋼材被切削性的效果更為顯著。
鈣易切削鋼 鋼中鈣與鋁、矽結合形成低熔點的複合氧化物（主要是CaO、Al2O3、SiO2),高速切削時，熔化後粘附在刀具表面起潤滑和減摩作用，提高刀具的使用壽命。如果同時含硫、鉛等元素，它們的複合作用會使切削效果更好。
硒、碲、鉍易切削鋼 碲、鉍含量約為0.03～0.10％，硒的含量可達0.15％。硒以硒化物如FeSe、MnSe等的形態存在於鋼中，其作用與硫相似，對於既要求高的被切削性,又要求較好的塑性的鋼,在鋼中加硒要比硫好。碲可以單獨加入，也可與鉛或硫同時加入鋼中，形成複合夾雜物，以降低切削抗力和切削熱,使切屑容易排除,顯著提高鋼的被切削性，得到良好的加工表面光潔度，不過加碲後會使鋼的塑性、韌性稍有降低。硒和碲一般多用於合金鋼。鉍在鋼中的作用與鉛相似，呈細小的金屬顆粒夾雜物，均勻分布或附著於硫化物的周圍。
其他元素對切削性能的影響 碳 鋼材的被切削性與鋼中含碳量有關。含量過低，組織中會出現大量鐵素體，鋼的硬度和強度很低，切屑易粘著於刀刃上形成刀瘤，加之切屑是撕裂斷落，而使被切削性下降，加工表面光潔度很差。含碳量過高，組織中珠光體量加多，硬度和強度提高，會使切削抗力增大，從而使被切削性變壞。易切削結構鋼中含碳量以0.15～0.25％為宜。
錳 鋼中錳與硫形成硫化錳夾雜物，使切屑容易斷裂，從而改善鋼的被切削性，還能消除或減弱因硫所引起的熱脆性。在易切削鋼中含錳量應在0.60～1.60％之間，並應保持適當的錳和硫的比值。
矽和鋁 矽和鋁都有害鋼的被切削性能。矽部分固溶於鐵素體中，增強鋼的硬度。而且矽在鋼中與氧結合形成硬度較高的氧化矽夾雜物，使刀具的磨損增加，使用壽命降低。因此易切削鋼中的矽含量宜低。鋁一般作為脫氧劑加入鋼中，大部分與氧結合生成細小脆硬的氧化鋁夾雜物，增加刀具的磨損。矽和鋁加入鋼中還會降低鋼的氧含量，使硫化物夾雜呈細長條狀分布，降低鋼的被切削性。
氧和氮 氧在一般鋼中是有害的，因為它降低鋼的力學性能。但易切削鋼中含氧量增高，會使硫化物呈紡錘形分布，可改善鋼的被切削性。氮雖能提高鋼的強度，但又能增加脆性，切削時會形成短碎的斷屑。鋼中含微量氮（〈0.02％），對被切削性和加工表面質量起有利作用，但含量過高，鋼的強化作用增大，則減少刀具的壽命。
生產工藝 易切削鋼可在各種煉鋼爐中冶煉，但低碳的硫易切削鋼宜在轉爐熔煉，硫的合金化是在盛鋼桶或熔池中加入硫黃或硫化鐵進行的，錳鐵以低矽和低碳者為宜。如無特殊要求，應儘量降低矽含量，以利鋼的被切削性，並要適度脫氧，防止產生髮裂。在冶煉過程中產生的硫、鉛等有害的氣體，必須用強力通風裝置排除，並應有防治污染環境等設施。易切削鋼中含硫量較高，會有熱脆傾向，不利熱加工，應予注意。冷塑性加工時力求外形尺寸精確，表面質量良好，以利於在自動工具機上切削加工。
參考書目
電氣製鋼研究會編：《特殊鋼便覧》,理工學社,東京，1964。
