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易切削钢研究和应用的发展 易切削钢自上纪二十年代前后问世以来至今将近七十年了。随着工业技术的发展， 易 切削钢，无论是钢种， 产品结构；还是应用数量和范周都有很大突破。 切削加工费在机械零件成本中占有很大比重， 因此使用易切削钢具有很大的经济意 义。在日本自动化成批生产线上使用易切削钢，切削时问缩短一秒钟即可节省一日元， 所以 易切削钢在国外的产量逐年上升。例如日本l 986年的易切削钢产量比l983年提高了10wt， 而且这种趋势今后仍会保持下去 其次易切削钢的应用范围不断扩大，至今虽然仍以受力较小而尺存精度和表面光洁度要 求较高的零件为主，但是随着冶金工艺和技术的进步，钢材纯净度、质量及各种性能的稳定 提高以及汽车等工业的飞速发展，到六十年代后汽车零件也开始应用易切削钢，且用量不断 增加，最初是用于曲轴及部分动力传动件，车轮零件等，最近象齿轮等表面渗碳零件也使用 易切削钢。 现在切削加工正朝着自动化和无人化的方向发展，以实现切削加工告诉化。为此易 切削钢的品种、质量和性能都提出了更高的要求。例如过去对易切削钢主要要求切削性能， 而最近汽车零件生产中愈来禽多地采用冷锻～机加工～渗碳处理的工艺，以进一步提高材料利 用率，生产率和降低成本，所以要求钢材同时具有优良的冷镦性、渗碳工艺性能及切削性 能。 为提高易切削钢的质量特和性能并开发新品种，在生产工艺上做了大量的研究和试验。象炉外精炼、真空除气、连续铸造、控制轧制、低温轧制以及七八年代逐渐成熟的喷射冶金等 先进技术和设备都已陆续用于易切削钢的生产。 日本神户钢铁公司根据多年的经验采用KAT新工艺(Kobe Argon Treatment)生产出高 质量的铅易切削钢。具体工艺过程是电炉冶炼～钢包精炼～KAT吹氩处理(用Ar气将细铅 粉吹入钢水，使铅均匀溶解， 完全消除铅造成的各种缺陷)～连铸：钢坯经超声波、磁力探 伤，检查钢材全长、全断面的表面及内部质量，钢棒等制品用超声波检查内部质量，对表面 做涡流探伤。这样生产出的钢水纯净， 成分范围窄，质量稳定，性能良好。该公司已用此法 生产了Pb～S复合易切削钢、机械制造易切削钢及切削性、冷锻性皆优的KMH (表1)。 从切削性角度看，采用KAT工艺可把钢中氧量准确控制在适当范围内，适当减小连铸冷 速来改善切削性。另外因连铸材成分波动小，切削性均匀稳定，而且凝固速度大 氧化物系 夹杂不易长大，有利于切削性改善，并减小困大块氧化物造成材料漏油、漏气的危险，对油、 气压件是有利的。 从延性考虑，冷锻性和切削性是互相矛盾的，采用KAT工艺生产的KMH钢较好地解决 了这个问题。因钢水净化后，对切削性和冷锻性都有害的A1203。夹杂量减小， 对硫化物含量 加以控制可保证冷锻性， 而加入微量铅可提高切削性但不致恶化冷锻性。 表面淬火的铅易切削钢在离的袁而压力下转动时疲劳寿命降低。为解决这一问题，一方 面将铅加入量控制在必需的最低限度，一方面采用净化处理工艺，提高钢水纯净度，可使 转动疲劳寿命改善而与基本钢相近， 冷锻性能和力学性能也有所提高。 采用喷射技术使Ca，S、Pb等元素加入钢中，可使非金属夹杂物变态，一些不利于切削 加工的夹杂物(主要是熔点高，硬度大的A1203和SiO2等)转变为有利于切削加工的夹杂 物。如硫易切削钢水经钙处理后，钢中的A1203与SiO2、CaO结合成被硫化物包裹的低硬度 钙长石，可大大提高刀具寿命，且单一硫化物消失，钢的力学和工艺性能亦得到改善。 钢中氧含量，亦即氧化物数量和分布对切削性能亦有重大影响。改善冶炼工艺，减小氧 化物数量和(或)改变氧化物组成 可明星减小氧化物对切削工具的磨损。钢水在脱气和脱 氧后加钙即可产生这种效果。车削试验表明，用硬质合金刀具加工未用钙处理的CK45钢 时，刀具经10分钟即损坏，而加工钙处理的钢时，刀具寿命可延长到3O分钟。 为解决冷锻性和切削性的矛盾，除上述的KAT工艺外还可采用其它一些方法。SCM420 为常用的表面渗碳钢，通过降低硫含量，加入微量磷，还可加入微量铌并进行低温轧制， 即可得到轧态下冷锻性和切削性均佳的表面渗碳钢。因为低温轧制可细化晶粒(表3)， 抑制贝氏体相变，Nb亦细化晶粒， 提高加热时晶粒粗化温度(约50℃)，加上硫量降低因 而使冷锻性大大改善。表3中的钢C轧态即可冷锻，可制造切削加工比较少的零件。在低硫含 铌钢中加入微量铅的冷锻性如图1。在加入量相同时，铅对冷锻性的不利作用比硫小，钢D和 E的冷锻性大致相当， 而钢D的切削性则更好(图2)。 易切削钢的化学成分也发生了很大变化，已由最初的低碳钢逐渐发展到中碳钢，高碳钢 和合金钢。做为添加元素以改善切削性，最初是硫，现在扩大到磷、钙、铅、硒、碲、铋 等。 在各类易切削钢中硫易切削钢的成本低、在各种切削条件下都能改善被