易切削鋼的硬度和強度中以及各化學成分的影響

硫易切削(xue)鋼磷(lin)多(duo)與硫復合加入鋼中,通常磷(lin)含量(liang)(liang)在0.04%~0.12%,磷(lin)固溶(rong)于鐵(tie)素(su)體(ti)中會提(ti)高(gao)硬度和(he)強(qiang)度,降(jiang)低(di)韌(ren)性(xing),使(shi)切屑易于折斷(duan)和(he)排(pai)除,從(cong)而獲得良好的加工表面(mian)粗糙(cao)度,但磷(lin)含量(liang)(liang)過高(gao)會顯著降(jiang)低(di)塑性(xing),提(ti)高(gao)硬度,反而對鋼的切削(xue)性(xing)起有害作用。

易(yi)(yi)切(qie)(qie)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)(free cutting steel)在鋼(gang)(gang)中加入一定數量的(de)(de)一種(zhong)或(huo)一種(zhong)以上的(de)(de)硫、磷(lin)、鉛、鈣、硒、碲等易(yi)(yi)切(qie)(qie)削(xue)(xue)元(yuan)素,以改(gai)善其切(qie)(qie)削(xue)(xue)性的(de)(de)合金鋼(gang)(gang)。又稱自動(dong)機(ji)床加工(gong)(gong)用(yong)鋼(gang)(gang),簡稱自動(dong)鋼(gang)(gang)。這類鋼(gang)(gang)可以用(yong)較高的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速度(du)和(he)較大的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)深度(du)進行切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)(gong)。由于鋼(gang)(gang)中加入的(de)(de)易(yi)(yi)切(qie)(qie)削(xue)(xue)元(yuan)素,使鋼(gang)(gang)的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)抗力減小,同時易(yi)(yi)切(qie)(qie)削(xue)(xue)元(yuan)素本身(shen)的(de)(de)特性和(he)所形成的(de)(de)化合物起潤滑(hua)切(qie)(qie)削(xue)(xue)刀(dao)具(ju)的(de)(de)作(zuo)用(yong),易(yi)(yi)斷屑,減輕了磨損,從而降低了工(gong)(gong)件的(de)(de)表面粗糙(cao)度(du),提高了刀(dao)具(ju)壽命和(he)生產效率(lv)。

硫(liu)在鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)與錳和(he)鐵形成(cheng)硫(liu)化錳夾(jia)雜(za),這類夾(jia)雜(za)物能中(zhong)斷基(ji)體金屬的(de)連續性(xing)(xing),在切削(xue)(xue)時促使斷屑形成(cheng)小而(er)(er)短(duan)的(de)卷曲半徑(jing),而(er)(er)易于(yu)排除,減少刀(dao)(dao)具(ju)磨損,降低加工(gong)表面粗糙(cao)度,提(ti)高刀(dao)(dao)具(ju)壽命。通常(chang)(chang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)被切削(xue)(xue)性(xing)(xing)隨鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)硫(liu)含量(liang)(liang)的(de)增(zeng)多(duo)而(er)(er)增(zeng)高。但(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)縱向(xiang)和(he)橫(heng)向(xiang)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能差別(bie)大,橫(heng)向(xiang)塑、韌性(xing)(xing)差,疲勞及耐蝕性(xing)(xing)能也有所降低。鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)硫(liu)含量(liang)(liang)過高時,會導致熱(re)脆性(xing)(xing),對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)熱(re)加工(gong)造成(cheng)困難,惡化鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能。通常(chang)(chang)硫(liu)含量(liang)(liang)為0.08%~0.30%,有的(de)可提(ti)高到(dao)0.4%,易切削(xue)(xue)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)硫(liu)含量(liang)(liang)均應在0.06%~0.10%之(zhi)間。

其(qi)他元(yuan)(yuan)素(su)對(dui)鋼切削性的影響在易切削鋼中除上述易切削元(yuan)(yuan)素(su)外,其(qi)他元(yuan)(yuan)素(su)也(ye)對(dui)鋼的切削性有一定影響:

(1)碳(tan)(tan)。鋼(gang)中(zhong)碳(tan)(tan)含(han)量的高(gao)低(di)與鋼(gang)材(cai)的切(qie)削(xue)(xue)性能有關。碳(tan)(tan)含(han)量過低(di),組織中(zhong)會(hui)出現大量鐵素體,鋼(gang)的硬度和(he)強度很(hen)低(di),切(qie)屑易粘著于刀(dao)刃(ren)上形成刀(dao)瘤(liu),加(jia)之切(qie)屑是撕裂斷(duan)落,使(shi)切(qie)削(xue)(xue)性下降,加(jia)工表(biao)面(mian)粗糙度很(hen)高(gao)。45#圓鋼(gang)碳(tan)(tan)量過高(gao),組織中(zhong)珠(zhu)光體量增多(duo),硬度及強度提(ti)高(gao),使(shi)切(qie)削(xue)(xue)抗力增大,切(qie)削(xue)(xue)性變壞(huai)。易切(qie)削(xue)(xue)結構鋼(gang)中(zhong)碳(tan)(tan)含(han)量以0.15%~0.25%為(wei)宜。

(2)錳(meng)。鋼中錳(meng)與硫形成硫化(hua)錳(meng)夾雜,使切屑易于斷裂,改(gai)善鋼的(de)切削(xue)性(xing),還能消除或減弱因(yin)硫所引起的(de)熱脆性(xing)。因(yin)此(ci),在易切削(xue)鋼中應保證錳(meng)含量在0.60%~1.60%之間,并保持適當的(de)Mn/S的(de)比(bi)值。

(3)硅和鋁(lv)(lv)。硅和鋁(lv)(lv)都對(dui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)性(xing)起有害(hai)作用。硅部分固(gu)溶于(yu)鐵素體中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),提(ti)高鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)硬度(du),使(shi)(shi)切(qie)削(xue)(xue)加(jia)(jia)工困難。而且硅在鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與氧(yang)(yang)(yang)結(jie)(jie)合(he)形成(cheng)硬度(du)較高的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硅夾(jia)雜物(wu),使(shi)(shi)刀具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)磨損(sun)增(zeng)加(jia)(jia),使(shi)(shi)用壽命降低。故易切(qie)削(xue)(xue)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)硅含量(liang)宜低。鋁(lv)(lv)一般作為(wei)脫氧(yang)(yang)(yang)劑(ji)加(jia)(jia)入鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),大(da)部分與氧(yang)(yang)(yang)結(jie)(jie)合(he)生成(cheng)細小脆硬的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)夾(jia)雜,增(zeng)加(jia)(jia)刀具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)磨損(sun)。硅和鋁(lv)(lv)加(jia)(jia)入鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)還會(hui)降低鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)含量(liang),使(shi)(shi)硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)夾(jia)雜呈細長條(tiao)狀分布,惡化(hua)(hua)(hua)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)性(xing)。

(4)氧和氮(dan)。氧在鋼(gang)(gang)(gang)中一(yi)般(ban)是(shi)有害的(de),因(yin)為它降低鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學性(xing)(xing)能,但易切(qie)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)(gang)中氧含量(liang)增(zeng)高,會使硫(liu)化(hua)物(wu)呈紡錘形(xing)分布(bu),改善(shan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)切(qie)削(xue)(xue)性(xing)(xing)。氮(dan)雖能提(ti)高鋼(gang)(gang)(gang)的(de)強度,但增(zeng)加(jia)(jia)脆性(xing)(xing),切(qie)削(xue)(xue)加(jia)(jia)工(gong)時會形(xing)成短碎的(de)斷屑。鋼(gang)(gang)(gang)中含微(wei)量(liang)氮(dan)(≤0.002%)時對切(qie)削(xue)(xue)性(xing)(xing)和工(gong)件表面(mian)質量(liang)起有利作用,但含量(liang)過(guo)高時,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)強化(hua)作用增(zeng)大(da),對刀(dao)具壽命不利。

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