易切削鋼的硬度和強(qiáng)度中以及各化學(xué)成分的影響

硫易切削鋼磷多與硫復(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。

易切削鋼(free cutting steel)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。又稱自動(dòng)機(jī)床加工用鋼,簡稱自動(dòng)鋼。這類鋼可以用較高的切削速度和較大的切削深度進(jìn)行切削加工。由于鋼中加入的易切削元素,使鋼的切削抗力減小,同時(shí)易切削元素本身的特性和所形成的化合物起潤滑切削刀具的作用,易斷屑,減輕了磨損,從而降低了工件的表面粗糙度,提高了刀具壽命和生產(chǎn)效率。

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。

其他元素對(duì)鋼切削性的影響在易切削鋼中除上述易切削元素外,其他元素也對(duì)鋼的切削性有一定影響:

(1)碳。鋼中碳含量的高低與鋼材的切削性能有關(guān)。碳含量過低,組織中會(huì)出現(xiàn)大量鐵素體,鋼的硬度和強(qiáng)度很低,切屑易粘著于刀刃上形成刀瘤,加之切屑是撕裂斷落,使切削性下降,加工表面粗糙度很高。45#圓鋼碳量過高,組織中珠光體量增多,硬度及強(qiáng)度提高,使切削抗力增大,切削性變壞。易切削結(jié)構(gòu)鋼中碳含量以0.15%~0.25%為宜。

(2)錳。鋼中錳與硫形成硫化錳夾雜,使切屑易于斷裂,改善鋼的切削性,還能消除或減弱因硫所引起的熱脆性。因此,在易切削鋼中應(yīng)保證錳含量在0.60%~1.60%之間,并保持適當(dāng)?shù)腗n/S的比值。

(3)硅和鋁。硅和鋁都對(duì)鋼的切削性起有害作用。硅部分固溶于鐵素體中,提高鋼的硬度,使切削加工困難。而且硅在鋼中與氧結(jié)合形成硬度較高的氧化硅夾雜物,使刀具的磨損增加,使用壽命降低。故易切削鋼中硅含量宜低。鋁一般作為脫氧劑加入鋼中,大部分與氧結(jié)合生成細(xì)小脆硬的氧化鋁夾雜,增加刀具的磨損。硅和鋁加入鋼中還會(huì)降低鋼的氧含量,使硫化物夾雜呈細(xì)長條狀分布,惡化鋼的切削性。

(4)氧和氮。氧在鋼中一般是有害的,因?yàn)樗档弯摰牧W(xué)性能,但易切削鋼中氧含量增高,會(huì)使硫化物呈紡錘形分布,改善鋼的切削性。氮雖能提高鋼的強(qiáng)度,但增加脆性,切削加工時(shí)會(huì)形成短碎的斷屑。鋼中含微量氮(≤0.002%)時(shí)對(duì)切削性和工件表面質(zhì)量起有利作用,但含量過高時(shí),鋼的強(qiáng)化作用增大,對(duì)刀具壽命不利。

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