易切削钢材生产工艺 国外易切削钢研究现状

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摘要  易切削钢比普通碳素钢有较好的切削性能和更好的产品表面光洁度。随着自动化加工工业和汽车工业的发展，易切削钢的使用量不断增加。目前，国外普遍采用电弧炉-二次精炼-连铸流程生产易切削钢。工业化切削钢已形成标准化系列产品，并伴随连铸技术的广泛采用，使易切削钢具有均匀的切削性能。现有易切削钢种为易切削碳钢、渗碳钢、调质钢和不锈钢，并不断将易切削钢扩展到诸如模具钢、高锰钢、耐热钢、高工钢等钢类。在分析国内外易切削钢发展的基础上，讨论了易切削钢生产工艺、钢种的发展方向。

    机加工成本是制造业中零部件制造成本的主要部分，有时甚至超过零部件制造成本的40%。因此，人们极希望通过提高钢材的机加工性能来降低加工成本。与组成相当的其它普通碳素钢相比，易切削钢有几个明显的优势：产品切削加工时易断屑，加工工具寿命长，产品表面光洁度好，刀具受力小及能耗小。例如，加工Y40Mn易切削钢比加工45碳结钢零件，切削效率提高50%，刀具寿命却延长4倍。20易切削钢不但比20碳钢切削性能好，而且切削加工后产品的表面光洁度也更好。

1  国外易切削钢研究现状

1.1  易切削钢产量现状    日本1954年的易切削钢产量为1.2万t，到1974年跃升到53万t（占当年钢产量的0.58%）。1981年达88.8万t，1982年为102.3万t，1983年再提高到116.8万t，平均年增长率都在10%左右。近年来，在其年平均钢产量不足1亿t的情况下，易切削钢产量却达到100~130万t，比弹簧钢、轴承钢的产量还高。大同特殊钢公司知多工厂，其年产钢量为140万t，其中易切削钢产量达20万t，占14.8%，比其弹簧钢产量多7.4%，比轴承钢产量多3.7%。由此可见，易切削钢的生产在日本特殊钢的生产中占有重要的地位。

1.2  开发新的易切削品种    各主要工业通过80余年的努力，易切削钢已形成标准化系列产品。美国AISI标准中，易切削钢有31种（其中低碳钢18种，易切不锈钢9种）。日本JIS标准中，易切结构钢14种（其中低碳钢9种），易切不锈钢9种。前苏联，在易切削钢研制方面，相对其它钢种来说比较缓慢，但在1975年标准中，易切削钢由7种发展到20种，除保留原有6种硫系钢号外，增加硒系钢号3种，硫-铅系钢号11种（其中合金钢10种）。除易切削碳钢、易切渗碳钢、易切调质钢、易切不锈钢外，各国正不断将易切削钢扩展到其它钢类（如模具钢、高锰钢、耐热钢、高工钢等）中。    国外各主要钢铁企业正不断努力，以开发出适应环保要求的新型易切削钢。如美国一家钢铁公司近研制出一种以铋代铅的不含铅的易切削碳钢，其主要化学成分（%）：0.09C、1.25Mn、0.09P、0.45S、0.17Bi。Uss/Kobe成功研制并顺利地满负荷生产了1炉200t含锡易切削钢。神户公司对以铋代铅的易切削钢也进行了系统研究，发现Bi的加入量不到Pb加入量的一半，但Bi易切削钢在切屑去除性及材料可锻性方面的均优于铅易切削钢。

1.3  易切削钢生产工艺研究    国外易切削钢主要采用电弧炉熔炼+二次精炼+连铸工艺进行生产，该工艺成熟、产品质量可靠，已逐渐取代了电弧炉熔炼+模铸的生产方式。