新型低碳硫系易切削钢切削性能试验.pdfVIP

第43卷第9期 机械工程学报 v01．43N09 2007年9月 ENGINEERINGs印． 2007 CHINESEJoIⅡiNAL0FM匝CHANICAL 新型低碳硫系易切削钢切削性能试验‘ 陈明刘钢张晓辉沈中杨贵军 (上海交通大学机械与动力工程学院上海200240) 摘要：以几种必威体育精装版开发的低碳高硫易切削钢材料为对象，通过对材料显微组织的分析得出其主要元素对材料中硫 化物夹杂的形状、大小、分布的影响规律。系统研究车削过程中切削力、刀具磨损、工件表面粗糙度、切屑变形 和断屑性能，揭示了新型易切削钢的切削机理及各元素对材料可加工性的影响规律。试验结果表明，硫化物夹杂 长宽比小、形状大、分布均匀，并且密集的材料切削加工性能好；材料中硫元素质量分数增加可以提高刀具寿命； 采用Al、si进行脱氧时应合理控制其质量分数，脱氧剂使用过多不仅对硫化物形态的控制不利而且容易形成很多 氧化物硬质点，加剧刀具磨损并降低加工表面粗糙度。研究结果对完善材料切削性能评价体系和开发新型易切削 钢材料具有重要价值。 关键词：易切削钢硫系切削性能元素影响 中图分类号#田0156 应，也不溶于钢，铅颗粒几乎不影响钢的力学性能， 0前言 但是由于铅在切削加工过程中起着润滑和脆化的作 用，故显著降低了刀具与切屑之间的摩擦因数和切 易切削钢于20世纪20年代在美国首次研制开削温度，从而极大地改善了切削性能【4J。目前国际 发成功并正式生产，至今已有80多年的历史；20上尚未发明一种可以完全替代铅系易切削钢并能实 世纪40年代以后，日本、英国、法国及原苏联等国 现产业化生产的环保型低碳易切削钢：欧美日等发 家也相继生产和使用易切削钢。目前。全世界平均 达国家虽然实现了低碳硫系易切削钢的产业化和标 每年约消耗易切削钢400多万吨，而且主要集中在 准化生产，但硫系易切削钢的力学性能和切削性能 发达国家，仅美国和日本就占消耗量的一半以上。 与铅系易切削钢的性能相比仍然还存在较大差距。 我国从20世纪50年代开始按原苏联标准引进并批国内一些厂家开发的硫系易切削钢切削性能不佳， 量生产硫系易切削钢，20世纪60年代开始试制市场反应冷淡；加之我国目前尚缺乏一套完整的关 硫一磷系、铅系和硒系易切削钢，20世纪70年代于材料切削性能评价的指标体系，无相应的国家标 后开始生产钙系及钛系含稀土易切削钢。目前，我 准和行业标准，因此用户对材料切削性能的评价仅 国市场上使用的低碳系列易切削钢大部分为铅系易 停留在经验方面，主观随意性严重，从而制约我国 切削钢。铅系易切削钢在冶炼、加工、使用乃至回 无铅易切削钢材料的开发和应用。 收利用各环节都存在不同程度的重金属污染问题， 硫系易切削钢可提高切削性的根源就在于磷 并且该材料主要用来装备与人们生活环境息息相关 对铁素体基体的脆化作用和硫化物的内部缺口效 的设备，如汽车、家用电器、打印机等，铅对人体 应，硫以硫化锰(Mns)的形式分布在钢中，由于 健康的威胁也几乎无所不在。在过去的十多年中， Mns夹杂物作为应力集中源，割断了基体的连续性 尽管各钢厂也采用了一定的措施来解决铅中毒问 而使切屑易断，又由于MⅡS的润滑作用而降低了 题，但仍难满足人们对环境愈来愈苛刻的要求。欧 刀具的磨损，从而改善了钢材的切削加工性能。但 美日等发达国家已经立法规定，从2006年开始严格是硫系易切削钢切削加工时，MnS夹杂物不具有铅 控制铅系易切削钢的使用领域【l“，由此可见，在不 那样的熔融金属脆断效果，故此硫系易切削钢的切 远的将来铅系易切削钢将逐渐退出历史舞台。