易切削鋼是指在鋼中加入一定數量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性的合金鋼。隨著切削加工的自動化、高速化與精密化，要求鋼材具有良好的易切削性是非常重要的，這類鋼主要用於自動切削工具機上加工，故亦屬專用鋼。
基本介紹
- 中文名：易切削鋼
- 外文名：free-machining steel
- 簡稱：易切鋼
- 元素成分：硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等
- 套用：齒輪、軸、螺栓等
- 學科：冶金學
簡述,成分特點,分類,牌號組成,主要用途,特點,
簡述
隨著現代化工業向自動化、高速化和精密化的加工方向發展，要求鋼材具有良好的切削工藝性能，提高生產效率，以適應大批量生產。因此需要更多地採用提高和改善切削性能的鋼材，便於自動切削工具機加工。這種鋼材主要用於用量較大和不重要的零件。例如，在自動工具機上常加工的零件，如螺釘、螺母等標準件。易切削鋼也屬於專用鋼。
易切削鋼主要用於製作受力較小而對尺寸和粗糙度要求嚴格的儀器儀表、手錶零件、汽車、工具機和其他各種機器；對尺寸精度和粗糙度要求嚴格，而對力學性能要求相對較低的標準件，如齒輪、軸、螺栓、閥門、襯套、銷釘、管接頭、彈簧座墊及工具機絲槓、塑膠成型模具、外科和牙科手術用具等。
易切削鋼的好壞代表材料被切削加工的難易程度，由於材料的切削過程比較複雜，易切削性用單一的參量是難於表達的。通常，鋼的切削加工性，是以刀具壽命、切削力大小、加工表面的粗糙度、切削熱以及切屑排除難易等來綜合衡量。
使用時需要注意：易切削鋼可進行最終熱處理，但一般不進行預先熱處理，以免損害其切削加工性。易切削鋼的冶金工藝要求比普通鋼嚴格，成本較高，故只有對大批量生產的零件，在必須改善鋼材的切削加工性時，採用它才能獲得良好的經濟效益。
成分特點
在易切削鋼中加入的元素有S、Pb、Ca和P等。它們的主要作用如下：
1、硫的作用
硫在鋼中與Mn形成MnS夾雜物，能中斷基體的連續性，使切屑易於脆斷，減少切屑與刀具的接觸面積。硫還能起減摩的作用，使切屑不粘附在切削刃上。但硫的存在會使鋼產生熱脆，所以硫的含量一般要限定在w(s)=0.10%～0.30%範圍內，並要適當增加Mn的含量與其配合。
2、鉛的作用
Pb的加入能提高鋼的切削性能，由於Pb在鋼中不溶入鐵素體，也不形成化合物，它是以自由狀態並形成細小顆粒（2～3μm）均勻分布於基體組織中，當在切削過程中所產生的熱量達到Pb顆粒的熔點時，即呈熔化狀態，成為刀具與切屑以及刀具與工件被加工面之間的“潤滑劑”，使摩擦因數減小，刀具溫度下降，磨損減少。Pb的加入量在w(Pb)=0.1%～0.35%範圍內。
3、鈣的作用
Ca在鋼中能形成Ca、Al矽酸鹽夾雜物，附著在刀具上形成薄膜，具有減摩作用，防止刀具磨損。Ca的加入量一般為w(Ca)=0.001%～0.005%。
(4)磷的作用
在含硫的易削鋼中加入P，使其固溶於鐵素體，引起強化和脆化，以提高其切削性能。為防止造成“冷脆”，規定w(P)≤0.15%。
這些元素的加入，還能提高工件表面質量和延長刀具使用壽命的作用。
分類
按所含易切削元素可分為：
⑴硫易切削鋼
磷多與硫複合加入鋼中，通常磷含量在0.04%～0.12%，磷固溶於鐵素體中會提高硬度和強度，降低韌性，使切屑易於折斷和排除，從而獲得良好的加工表面粗糙度，但磷含量過高會顯著降低塑性，提高硬度，反而對鋼的切削性起有害作用。
⑵鉛易切削鋼
鉛在鋼中呈細小金屬顆粒形態，均勻分布或附著於硫化物的周圍。由於鉛的熔點較低，切削時融熔滲出起潤滑作用，降低摩擦，提高切削性，但並不影響常溫力學性能。鋼中鉛含量一般在0.10%～0.35%。因為鉛的比重大，如含量過高，容易引起嚴重的偏析並形成大顆粒夾雜物，反而降低鉛對切削加工的有利作用。鉛和硫複合加入低碳結構鋼中，改善鋼材被切削的效果更為顯著。
⑶鈣易切削鋼
鋼中鈣與鋁、矽結合形成低熔點的複合氧化物（主要是CaO·Al2O3·SiO2），高速切削時，鈣系氧化物附著於切削工具表面起潤滑和減摩作用，從而提高刀具的使用壽命。如果同時含硫、鉛等元素，它們的複合作用會使切削效果更好。
80年代以來隨著切削工具的改進，在鈣易切削鋼上塗有TiN塗層的工具，對於工具費用高的滾齒刀、插齒刀等齒輪加工工具，有顯著效果。
⑷硒、碲、鉍易切削鋼
碲、鉍含量約為0.03%～0.10%，硒的含量可達0.15%。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形態存在於鋼中，其作用與硫相似，對於既要求高的切削性，又要求較好塑性的鋼，在鋼中加硒要比硫好。碲可單獨加入，也可與鉛或硫同時加入鋼中，形成複合夾雜物，以降低切削抗力和切削熱，使切屑容易排除，顯著提高鋼的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不過加碲後會使鋼的塑性、韌性稍有降低。硒和碲一般多用於合金鋼。鉍在鋼中的作用與鉛相似，呈細小的金屬顆粒夾雜物，均勻分布或附著於硫化物周圍。
牌號組成
易切削鋼（簡稱易切鋼）牌號通常由三部分組成：
第一部分：易切鋼表示符號Y。
第二部分：Y後的數字表示碳含量，例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為“Y30”。
第三部分：易切元素符號，如含鈣、鉛、錫等易切元素的易切鋼分別以Ca、Pb、Sn表示，加硫和加硫磷易切鋼，通常不加易切元素符號S、P。錳含量較高的加硫和加硫磷易切鋼，本部分為錳元素符號Mn；為區分牌號，對高硫含量的易切鋼，在牌號尾部加硫元素符號S。易切削鋼的硫含量在0.08%～0.30%範圍內，錳含量在0.60%～1.55%範圍內。鋼中的硫和錳以硫化錳形態存在，硫化錳很脆並有潤滑效能，從而使切屑容易碎斷，並有利於提高加工表面的質量。
主要用途
易切削鋼套用廣泛，具體如下：
2．電子工業、光線纖接頭、光碟機、掃瞄器、醫療用器材；
3．家用電器、儀器儀表行業；
4．辦公設備（電腦、影印機、相機、傳真機等）；
5．鐘錶元件、眼鏡；
6．電子端子針、計時器、化油器；
7．裝飾品、燈飾品、汽車、機車、鏈條；
8．清潔車掃具、玩具；
9．筆類、手袋配件、皮帶扣、漁具等；
10．雙頭螺栓、螺釘、螺母、管接頭、彈簧座等。
