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概述Pb易切削钢的易切性改善机理

  易切削钢是向钢中加入硫、铅、钙等元素以提高其切削性能的钢。根据统计数据,日本2009年度在特殊钢热轧材中的易切钢产量约为66万t,占该类钢材总量的4.2%。在JIS G 4804中已将S易切钢和S复合易切钢进行了标准化;并且,在日本汽车技术会规范JASO M103(汽车结构用钢钢材)中,对钢的成分又进行了追加或变更,对加S(S0-S2)、加Pb(L1-L2)、加Ca(U)进行了标准化。另外,即使是不锈钢,在JIS G 4303等标准中也将通过S、Pb的加入提高了切削性能的钢种进行了标准化。
  将易切钢中易切元素的种类和切削性改善机理及效果归纳如原创表1。切削性能的改善机理有:利用Pb、Bi等低熔点物质的熔融脆化作用;利用Ca系氧化物的工具表面保护作用;利用S化物的应力集中作用等。这些易切元素能改善钢的切削性能,但又往往会降低钢的力学性能和疲劳强度。
  由于在Pb易切削钢中加入了0.04%-0.30%的Pb,而Pb的熔点低到327℃,故在切削时的加工热使钢中的Pb处于熔融状态,利用其脆化作用分断切削而提高了切削处理性;同时,在切削工具表面与切屑和工件之间具有润滑作用,从而抵制了工具磨损,改善了切削性能,提高了切削效率,降低了切削成本。
  由于Pb易切削钢中的Pb不随轧制方向延伸而以是以粒状存在,故如S易切削钢那样的各向异性和力学性能恶化都少。但是在轴和齿轮等类型的转动接触部件上,有时发现是其重要特性的转动疲劳强度的下降。
  在高面压条件下,Pb易切钢SCM420的转动疲劳试验结果:与不加Pb的基础钢比较,Pb易切削钢的转动疲劳寿命显著下降了。其原因是在高面压下的交变压缩应力使材料温度上升,钢中Pb粒产生熔融膨胀。由于Pb的线胀系数为钢的2倍以上,故Pb粒的膨胀撕裂了周边钢的基体,裂纹的扩展就必然会造成转动疲劳寿命的下降。
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