易切削钢汇总

易切削钢
定义:
易切削钢是指具有优良切削加工性能的钢材,提高钢材的易切削性能主要是通过往钢中单独或复合加入易切削元素(S、P、Pb、Se、Te、Bi、Zr、Re等)。

易切削钢分类及其特性
根据含易切削元素的不同，可分为硫易切削钢、铅易切削钢、钙易切削钢、钛易切削钢以及复合易切削钢。

根据用途不同，易切削钢又分为自动机用钢、结构用易切削钢和特殊易切削钢(耐热钢、不锈钢、工具钢等)根据易切削性能的不同，又可分为一般易切削钢、超易切削钢等。

2.1 硫易切削钢
硫易切削钢占我国易切削钢总产量的比例为90%。

硫易切削钢按硫含量不同的比例分别为低硫钢、中硫钢和高硫钢：一般低硫钢的S不大于0.025%；中硫钢的S约为0.04~0.09%；高硫钢的S约为0.1~0.3%。

其中中硫钢由于具有良好的切削性能和力学性能，已广泛应用于工业生产，而高硫钢则是为满足特殊切削性能需求的钢材.
钢中硫以(Mn、Fe)S的形式存在钢中,由于MnS夹杂物割断了基体的连续性和应力集中源作用而使车屑易断,润滑作用使刀具的磨损减小,从而改善了钢材的切削性能.为了使钢材具有更好的切削性能,应使钢中的MnS具有一定的长宽比(L/W),而研究表明夹杂物成球状或纺锤状比线条状更有利于切削,因此,希望钢中的MnS成纺锤状或近似球。

然而MnS在热轧过程中沿着轧制方向伸长,使硫易切削钢的横向力学性能明显降低，加剧了钢材的各项异性.通过向易切削钢中加入碲、钙、锆、稀土和钛等元素，使之与钢中的硫生成硫化物，而这些夹杂物高温塑性加工性能差，在压延时的延展变得困难，强度的各向异性也受到抑制，从而达到改变硫化物形状的目的。

同时，应保证钢中具有一定锰硫比，以降低因钢中硫含量过高而带来的不利影响，以保证钢材的力学性能。

2.2 铅易切削钢
2.3 钙易切削钢
2.4 钛易切削钢
成分设计及成分控制
成分设计的原则是在确保钢的机械性能基本不变的条件下，改善其切削性能。

硫是重要的易切削元素之一，硫易切港中硫含量直接决定钢材的切削性能。

因硫熔点低，极易氧化，造成硫的回收率低且不稳定，因此需要特别考虑硫的加入方式，现常用硫的加入方式一般是在钢包中加入硫铁或喂入硫线，同时附加一定量的顶渣以稳定硫的收得率。

为了消除因钢中高硫带来的不利影响，钢中需要合适的Mn/S，一般认为MnS在4以上，个别厂家生产的易切钢中的MnS达到了10以上。

由于对硫含量的特殊要求，脱氧过程控制不当极易造成硫含量超出规定范围，或使硫夹杂物偏高，故需改进脱氧方式。

同时也要考虑钢中夹杂物的范围以及形态。

为保持良好的切削性能，脱氧过程不能充分，要保持钢中有一定的氧含量。

钢中夹杂物处理
钢中夹杂物的形态、数量、大小以及分布对钢的切削性能有较大的影响。

研究表明钢中的夹杂物形成球形或纺锤形有利于钢的切削性能，因此应尽可能将钢中夹杂物控制成纺锤形。

将钢中夹杂物形成纺锤状，有如下方法：加入适当元素(硫化物形态控制元素)，如硒(碲)、锆、钙、钛或稀土金属等；控制(调整)钢中氧含量。

轧制工艺
由于钢中硫含量偏高，使钢材的热加工性能变差，易打滑，易产生裂纹。

因此轧制时的温度控制比较关键，根据有关资料介绍：硫化物的脆化敏感温度在830~1050℃，因此轧钢要尽量避免在该区间进行变形。

选择合适的钢坯加热温度和开轧温度。

另外，控制轧制速度，避免出现劈头，注重导卫、轧辊及运输辊道的精加工并控制好终轧温度，保证了轧材的表面质量。

易切削钢发展现状
存在的差距主要表现在质量、精度和夹杂物的类型、数量及其形态控制不好，导致切削加工性能和力学性能不能达到用户的要求，因此应致力于高品质易切削钢的研制。

大方坯连铸易切削钢是今后一个重要的研究方向。

以后研究方向：1) 加快钢种研制的步伐，改变我国易切削钢钢种少的局面，同时满足环保的要求，开发新型环保型易切削钢；2) 加强对夹杂物的类型、数量以及形态控制技术的研究，使钢中夹杂物的类型和形态都有利于钢材的切削性能和力学性能；3) 加强连铸相关技术的研究，进一步改善现有易切削钢产品的质量，提高钢材的切削性能，不断满足国内对易切削钢的需求。

性能标准：
一般通过对刀具寿命、加工表面光洁度、切屑处理性、刀具受力以及能耗等
几项综合指标来评价易切削性能的优越性能。

易切削钢是世界三大难以连铸的钢种之一．其连铸工艺开发的难点主要在于：易切削钢的高氧含量、高硫含量大大降低了钢水表面张力，使钢渣分离困难，造成钢渣混卷，形成大量表面及皮下缺陷，甚至漏钢，使连铸生产难以进行：易切削钢中Mn、O含量高。

高温下会与耐火材料中的某些成分发生理化反应．使耐火材料浸蚀，在连铸生产中造成溢钢或中问包漏钢等现象；易切削钢钢液粘度大，流动性差，为保证其可浇性必须提高浇注温度，但同时易切削钢又是裂纹敏感钢种．必须采用弱冷制度，这些相互矛盾的要求使易切削钢由模铸工艺转变为连铸工艺非常困难，一度成为连铸工作者的难点。

易切削钢连铸坯常见表面缺陷是凹陷、夹渣、针孔及内部裂纹、中心缩孔。

目前含硫钢所采用的加硫方法主要有硫磺粉直接加人法、硫铁矿粉直接加人法、工业纯硫亚铁加人法、硫磺或硫化亚铁合金芯线加人法等。

由于硫磺的沸点低(444.6℃)、密度小，直接加人钢液中会剧烈汽化燃烧，表层钢渣钢液也随之沸腾，因此吸收率难以稳定，大部分硫磺高温气化燃烧为硫氧化物气体。

硫铁矿熔点高，密度小，含硫较少(25-30%)，直接加入钢液中的硫矿粉会浮在渣层上面，部分熔渣层向钢液扩散，一部分遇氧燃烧，造成吸收率不稳定，产生有害气体。

另外，用硫铁矿一方面材料消耗增加，另一方面，硫铁矿的成分复杂，杂质及各类元素含量较高，易使钢中的限制元素含量超标。

纯硫化亚铁与硫铁矿粉情况类似，含硫相对较高(36%)，含杂质少、但价格较高、成本大大增加。

冶炼含硫钢主要采用钢包增硫的工艺方法，国内多数厂家直接往钢液包加人硫磺粉或硫铁矿粉进行增硫，但这种方法主要存在如下不足，硫的加入困难，成分易超差，而且波动范围较大;一次性调硫成功率低，导致作业时间长，设备、电能和材料损耗增大;造成环境污染，而且处理时瞬间产生大量的高浓度有毒、有害气体—硫氧化物(主要是SO2，SO3)，严重危害现场作业人员的生命健康，腐蚀现场设备和厂房;操作不便，废品率较高。

而目前国内外有关精炼包喂线法加硫过程的报道较少。

作者采用的方法是把纯硫磺加工成芯线，用喂线机把硫磺芯线快速穿破渣层，送到钢包底部，硫磺芯线在钢包下部熔化而被钢液充分吸收。

由于硫磺粉具有粒度小、易飞扬、粘性大、流动性差等特点，不像合金粉那样容易包制成型，经过几次摸索后采取一定技术措施，包制成硫磺芯线，芯线咬口要坚固，不得开裂和漏粉，其芯线含粉芯质量波动为士2. 500，粉芯成分为(质量分数，下同) S≥99.5%，水分＜0.05%，硫磺芯线的规格见表1,。