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易切削钢

易切削钢是指在钢中加入一定数量的一种或一种以上的硫、磷、铅、钙、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性的合金钢。随着切削加工的自动化、高速化与精密化，要求钢材具有良好的易切削性是非常重要的，这类钢主要用于自动切削机床上加工，故亦属钢。

中文名：易切削钢 外文名：free-machining steel 简称：易切钢 元素成分 硫、磷、铅、钙、硒、碲等

应用：齿轮、轴、螺栓等 学科：冶金学

目录

1 简述

2 成分特点

3 分类

4 牌号组成

5 主要用途

6 特点

简述

随着现代化工业向自动化、高速化和精密化的加工方向发展，要求钢材具有良好的切削工艺性能，提高生产效率，以适应大批量生产。因此需要更多地采用提高和改善切削性能的钢材，便于自动切削机床加工。这种钢材主要用于用量较大和不重要的零件。例如，在自动机床上常加工的零件，如螺钉、螺母等标准件。易切削钢也属于钢。

易切削钢主要用于制作受力较小而对尺寸和粗糙度要求严格的仪器仪表、手表零件、汽车、机床和其他各种机器；对尺寸精度和粗糙度要求严格，而对力学性能要求相对较低的标准件，如齿轮、轴、螺栓、阀门、衬套、销钉、管接头、弹簧座垫及机床丝杠、塑料成型模具、外科和牙科手术用具等。

易切削钢的好坏代表材料被切削加工的难易程度，由于材料的切削过程比较复杂，易切削性用单一的参量是难于表达的。通常，钢的切削加工性，是以刀具寿命、切削力大小、加工表面的粗糙度、切削热以及切屑排除难易等来综合衡量。

使用时需要注意：易切削钢可进行终热处理，但一般不进行预先热处理，以免损害其切削加工性。易切削钢的冶金工艺要求比普通钢严格，成本较高，故只有对大批量生产的零件，在改善钢材的切削加工性时，采用它才能获得良好的经济效益。 [2]

成分特点

在易切削钢中加入的元素有S、Pb、Ca和P等。它们的主要作用如下：

1、硫的作用

硫在钢中与Mn形成MnS夹杂物，能中断基体的连续性，使切屑易于脆断，减少切屑与刀具的接触面积。硫还能起减摩的作用，使切屑不粘附在切削刃上。但硫的存在会使钢产生热脆，所以硫的含量一般要限定在w(s)=0.10%～0.30%范围内，并要适当增加Mn的含量与其配合。

2、铅的作用

Pb的加入能提高钢的切削性能，由于Pb在钢中不溶入铁素体，也不形成化合物，它是以自由状态并形成细小颗粒（2～3μm）均匀分布于基体组织中，当在切削过程中所产生的热量达到Pb颗粒的熔点时，即呈熔化状态，成为刀具与切屑以及刀具与工件被加工面之间的“润滑剂”，使摩擦因数减小，刀具温度下降，磨损减少。Pb的加入量在w(Pb)=0.1%～0.35%范围内。

3、钙的作用

Ca在钢中能形成Ca、Al硅酸盐夹杂物，附着在刀具上形成薄膜，具有减摩作用，防止刀具磨损。Ca的加入量一般为w(Ca)=0.001%～0.005%。

(4)磷的作用

在含硫的易削钢中加入P，使其固溶于铁素体，引起强化和脆化，以提高其切削性能。为防止造成“冷脆”，规定w(P)≤0.15%。

这些元素的加入，还能提高工件表面质量和延长刀具使用寿命的作用。

分类

按所含易切削元素可分为：

⑴硫易切削钢

硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢的纵向和横向的力学性能差别大，横向塑、韧性差，疲劳及耐蚀性能也有所降低。钢中硫含量过高时，会导致热脆性，对钢的热加工造成困难，恶化钢的力学性能。通常硫含量为0.08%～0.30%，有的可提高到0.4%，易切削工具钢和不锈钢中的硫含量均应在0.06%～0.10%之间。

磷多与硫复合加入钢中，通常磷含量在0.04%～0.12%，磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的加工表面粗糙度，但磷含量过高会显著降低塑性，提高硬度，反而对钢的切削性起有害作用。

⑵铅易切削钢

铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低，切削时融熔渗出起润滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影响常温力学性能。钢中铅含量一般在0.10%～0.35%。因为铅的比重大，如含量过高，容易引起严重的偏析并形成大颗粒夹杂物，反而降低铅对切削加工的有利作用。铅和硫复合加入低碳结构钢中，改善钢材被切削的效果更为显著。

⑶钙易切削钢

钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物（主要是CaO·Al2O3·SiO2），高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用，从而提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素，它们的复合作用会使切削效果更好。

80年代以来随着切削工具的改进，在钙易切削钢上涂有TiN涂层的工具，对于工具费用高的滚齿刀、插齿刀等齿轮加工工具，有显著效果。

⑷硒、碲、铋易切削钢

碲、铋含量约为0.03%～0.10%，硒的含量可达0.15%。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形态存在于钢中，其作用与硫相似，对于既要求高的切削性，又要求较好塑性的钢，在钢中加硒要比硫好。碲可单加入，也可与铅或硫同时加入钢中，形成复合夹杂物，以降低切削抗力和切削热，使切屑容易排除，显著提高钢的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不过加碲后会使钢的塑性、韧性稍有降低。硒和碲一般多用于合金钢。铋在钢中的作用与铅相似，呈细小的金属颗粒夹杂物，均匀分布或附着于硫化物周围。 [1]

牌号组成

易切削钢（简称易切钢）牌号通常由三部分组成：

部分：易切钢表示符号Y。

第二部分：Y后的数字表示碳含量，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。

第三部分：易切元素符号，如含钙、铅、锡等易切元素的易切钢分别以Ca、Pb、Sn表示，加硫和加硫磷易切钢，通常不加易切元素符号S、P。锰含量较高的加硫和加硫磷易切钢，本部分为锰元素符号Mn；为区分牌号，对高硫含量的易切钢，在牌号尾部加硫元素符号S。易切削钢的硫含量在0.08%～0.30%范围内，锰含量在0.60%～1.55%范围内。钢中的硫和锰以硫化锰形态存在，硫化锰很脆并有润滑效能，从而使切屑容易碎断，并有利于提高加工表面的质量。

主要用途

易切削钢应用广泛，具体如下：

1．自动车床加工、五金冲压件加工；

2．电子工业、光线纤接头、光碟机、扫描仪、医疗用器材；

3．家用电器、仪器仪表行业；

4．办公设备（电脑、影印机、相机、传真机等）；

5．钟表元件、眼镜；

6．电子端子针、计时器、化油器；

7．装饰品、灯饰品、汽车、机车、链条；

8．清洁车扫具、玩具；

9．笔类、手袋配件、皮带扣、渔具等；

10．双头螺栓、螺钉、螺母、管接头、弹簧座等。

特点

1．加工性能好：产品具有切削流畅，材质优良，加工稳定，金相组织好，化学成份稳定、偏差小，钢质纯度净，夹杂物含量低，不易损伤刀具等特点；极容易在车床切削，刀具使用寿命和生产效率均提高40%；

2．电镀性能好：切削加工非常容易；可钻深孔、铣深槽等；加工效率比普钢可大幅提高；产品的电镀性能好，能替代铜制品，大大降低产品成本；

3．光洁性好：经车加工后的工件表面光洁度好；

4．环保性：符合欧盟SGS环境认证标准，并通过瑞士环境认证。产品可以出口机械设备：木工机械、陶瓷机械、造纸机械、玻璃机械、食品机械、建筑机械、塑料机械、纺织机械、千斤顶、液压机等；