1、硫的作用
硫在钢中与Mn形成MnS夹杂物,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。硫还能起减摩的作用,使切屑不粘附在切削刃上。但硫的存在会使钢产生热脆,所以硫的含量一般要限定在w(s)=0.10%~0.30%范围内,并要适当增加Mn的含量与其配合。
2、铅的作用
Pb的加入能提高钢的切削性能,由于Pb在钢中不溶入铁素体,也不形成化合物,它是以自由状态并形成细小颗粒(2~3μm)均匀分布于基体组织中,当在切削过程中所产生的热量达到Pb颗粒的熔点时,即呈熔化状态,成为刀具与切屑以及刀具与工件被加工面之间的“润滑剂”,使摩擦因数减小,刀具温度下降,磨损减少。Pb的加入量在w(Pb)=0.1%~0.35%范围内。
3、钙的作用
Ca在钢中能形成Ca、Al硅酸盐夹杂物,附着在刀具上形成薄膜,具有减摩作用,防止刀具磨损。Ca的加入量一般为w(Ca)=0.001%~0.005%。
(4)磷的作用
在含硫的易削钢中加入P,使其固溶于铁素体,引起强化和脆化,以提高其切削性能。为防止造成“冷脆”,规定w(P)≤0.15%。
这些元素的加入,还能提高工件表面质量和延长刀具使用寿命的作用。 [3]
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按所含易切削元素可分为:
⑴硫易切削钢
硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂,这类夹杂物能中断基体金属的连续性,在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径,而易于排除,减少刀具磨损,降低加工表面粗糙度,提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢的纵向和横向的力学性能差别大,横向塑、韧性差,疲劳及耐蚀性能也有所降低。钢中硫含量过高时,会导致热脆性,对钢的热加工造成困难,恶化钢的力学性能。通常硫含量为0.08%~0.30%,有的可提高到0.4%,易切削工具钢和不锈钢中的硫含量均应在0.06%~0.10%之间。
磷多与硫复合加入钢中,通常磷含量在0.04%~0.12%,磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度,降低韧性,使切屑易于折断和排除,从而获得良好的加工表面粗糙度,但磷含量过高会显著降低塑性,提高硬度,反而对钢的切削性起有害作用。
⑵铅易切削钢
铅在钢中呈细小金属颗粒形态,均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低,切削时融熔渗出起润滑作用,降低摩擦,提高切削性,但并不影响常温力学性能。钢中铅含量一般在0.10%~0.35%。因为铅的比重大,如含量过高,容易引起严重的偏析并形成大颗粒夹杂物,反而降低铅对切削加工的有利作用。铅和硫复合加入低碳结构钢中,改善钢材被切削的效果更为显著。
⑶钙易切削钢
钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物(主要是CaO·Al2O3·SiO2),高速切削时,钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用,从而提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素,它们的复合作用会使切削效果更好。
80年代以来随着切削工具的改进,在钙易切削钢上涂有TiN涂层的工具,对于工具费用高的滚齿刀、插齿刀等齿轮加工工具,有显著效果。
⑷硒、碲、铋易切削钢
碲、铋含量约为0.03%~0.10%,硒的含量可达0.15%。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形态存在于钢中,其作用与硫相似,对于既要求高的切削性,又要求较好塑性的钢,在钢中加硒要比硫好。碲可单独加入,也可与铅或硫同时加入钢中,形成复合夹杂物,以降低切削抗力和切削热,使切屑容易排除,显著提高钢的切削性,得到良好的加工表面粗糙度,不过加碲后会使钢的塑性、韧性稍有降低。硒和碲一般多用于合金钢。铋在钢中的作用与铅相似,呈细小的金属颗粒夹杂物,均匀分布或附着于硫化物周围。
易切削钢应用广泛,具体如下:
1.自动车床加工、五金冲压件加工;
2.电子工业、光线纤接头、光碟机、扫描仪、医疗用器材;
3.家用电器、仪器仪表行业;
4.办公设备(电脑、影印机、相机、传真机等);
5.钟表元件、眼镜;
6.电子端子针、计时器、化油器;
7.装饰品、灯饰品、汽车、机车、链条;
8.清洁车扫具、玩具;
9.笔类、手袋配件、皮带扣、渔具等;
10.双头螺栓、螺钉、螺母、管接头、弹簧座等。
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