无铅易切削钢的开发现状和发展趋势

作者:情报分会              发布时间:2011-01-20


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1 ↑↑↑前言↑↑↑↑↑ ↑

汽车及各种机械零部件最终的制造工序多为切削加工。从钢材的角度来说,切削加工的难易程度就是钢材的切削性。虽然切削性与切削方法、切削工具、切削条件等因素有关,但钢材方面的因素有很大作用。随着汽车工业的发展,为提高生产效率(切削加工的高效率化),采用了含铅的易切削钢,但地球环境保护对易切削钢无铅化的要求日益强烈。由于近年来钢材高强度化的发展,钢材本身变得更难切削,此外,切削加工的高速化和切削工具的高功能化也对钢材的切削性提出了新的要求,因此,当前不仅需要用其它元素替代铅以获得与传统含铅钢具有同样切削性的钢材,而且,需要能够满足上述条件的无铅易切削钢。↑↑↑↑ ↑

2 ↑↑↑易切削钢的现状↑↑↑↑↑ ↑

易切削钢主要有↑↑S↑↑↑易切削钢、↑↑Pb↑↑↑易切削钢和↑↑Ca↑↑↑易切削钢,其中与↑↑S↑↑↑易↑↑切削钢同属一个系列的还有↑↑ Te↑↑↑易切削钢和↑↑Se↑↑↑易切削钢,与↑↑Pb↑↑↑易切削钢同属一个系列的还有↑↑Bi↑↑↑易切削钢。表↑↑1↑↑↑是易切削钢的分类和成分。近年来,日本国内易切削钢的年产量约为↑↑100↑↑↑万↑↑t↑↑↑,其中↑↑70%↑↑↑为↑↑Pb↑↑↑易切削钢(包括少↑↑Pb↑↑↑易切削钢)。↑↑↑↑ ↑

表↑↑↑1 ↑↑↑↑易切削钢的分类↑↑↑↑↑↑ ↑

钢类↑↑↑↑ ↑ ↑

SC↑↑↑、↑↑SCM↑↑↑等(低↑↑S↑↑↑系)↑↑↑↑ ↑ ↑

AISI↑12L↑14↑↑↑等(高↑↑S↑↑↑系)↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

S↑↑↑易切削钢↑↑↑↑ ↑ ↑

S0↑↑↑↑ ↑ ↑

<↑↑0.035%↑↑↑↑ ↑ ↑

0.26%↑↑↑~↑↑0.35%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

S1↑↑↑↑ ↑ ↑

0.04%↑↑↑~↑↑0.07%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

S2↑↑↑↑ ↑ ↑

0.08%↑↑↑~↑↑0.12%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

Pb↑↑↑易切削钢↑↑↑↑ ↑ ↑

(↑↑L0↑↑↑)↑↑↑↑ ↑ ↑

(↑↑0.02%↑↑↑~↑↑0.03%↑↑↑)↑↑↑↑ ↑ ↑

0.10%↑↑↑~↑↑0.30%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

L1↑↑↑↑ ↑ ↑

0.04%↑↑↑~↑↑0.09%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

L2↑↑↑↑ ↑ ↑

0.10%↑↑↑~↑↑0.30%↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

Ca↑↑↑易切削钢↑↑↑↑ ↑ ↑

 ↑↑↑↑ ↑ ↑

0.001%↑↑↑~↑↑0.01%↑↑↑↑ ↑ ↑

—↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

 ↑↑↑↑ ↑

对各种易切削钢的切削性进行了比较,表↑↑2↑↑↑是一般性的比较结果。↑↑Pb↑↑↑几乎不固溶于↑↑Fe↑↑↑,所以钢中的↑↑Pb↑↑↑以金属↑↑Pb↑↑↑的形式存在。↑↑Pb↑↑↑虽然会成为应力集中点,但是由于其具有↑↑327↑↑↑℃↑↑↑的低熔点,在切削中起着润滑等作用对提高刀具寿命和改善切屑处理性都具有很大作用。从表↑↑2↑↑↑可以看出↑↑Pb↑↑↑易切削钢的综合切削性良好,其中良好的切屑处理性是↑↑Pb↑↑↑易切削钢的一个特点。随着汽车工业的发展,各工序的自动化程度不断提高,切削加工也由于↑↑NC↑↑↑车床和数控机床的采用实现了自动化,在这种情况下,钢的切屑处理性成为影响切削加工的瓶颈。虽然装备了先进的切削机械,但是切屑缠绕在刀具和工件上,要进行人工处理,费时费力。因此切屑处理性良好的↑↑Pb↑↑↑易切削钢得到了广泛的应用。↑↑↑↑ ↑

表↑↑↑2 ↑↑↑↑各类易切削钢切削性的比较↑↑↑↑↑↑ ↑

 ↑↑↑↑ ↑ ↑

刀具寿命↑↑↑ ↑ ↑

切屑处理性↑↑↑ ↑ ↑

加工面粗糙度↑↑↑ ↑ ↑ ↑

车削↑↑↑ ↑ ↑

钻孔↑↑↑ ↑ ↑ ↑

超硬刀具↑↑↑ ↑ ↑

高速钢刀具↑↑↑ ↑ ↑

高速钢刀具↑↑↑ ↑ ↑ ↑

夹杂物↑↑↑ ↑ ↑

S↑↑↑(↑↑MnS↑↑↑)↑↑↑↑↑ ↑ ↑

○↑↑↑ ↑ ↑

△↑↑↑↑↑ ↑ ↑

○↑↑↑↑↑ ↑ ↑

○↑↑↑↑↑ ↑ ↑

○↑↑↑ ↑ ↑ ↑

Ca(↑↑↑氧化物↑↑)↑↑↑↑ ↑ ↑

◎↑↑↑↑↑ ↑ ↑

×↑↑↑ ↑ ↑

×↑↑↑ ↑ ↑

×↑↑↑ ↑ ↑

×↑↑↑ ↑ ↑ ↑

Pb↑↑↑ ↑ ↑

×~↑△↑↑↑↑ ↑ ↑

○↑↑↑ ↑ ↑

◎↑↑↑ ↑ ↑

◎↑↑↑ ↑ ↑

◎↑↑↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

然而,近年来欧洲相继执行了在汽车部件中禁止使用↑↑Pb↑↑↑的↑↑ELV↑↑↑法令(↑↑2003↑↑↑年↑↑7↑↑↑月)和在电子、电气设备中控制使用↑↑Pb↑↑↑的↑↑RoHS↑↑↑法令(↑↑2006↑↑↑年↑↑7↑↑↑月)。虽然目前的↑↑Pb↑↑↑易切削钢的最大↑↑Pb↑↑↑含量为↑↑0.35%↑↑↑,不在上述法令禁止的范围内,但是以禁止和控制↑↑Pb↑↑↑的使用为目标,无↑↑Pb↑↑↑易切削钢的开发不断开展起来。↑↑↑↑ ↑

3 ↑↑↑无↑↑Pb↑↑↑易切削钢的开发状况↑↑↑↑↑ ↑

3.1 ↑↑↑无↑↑Pb↑↑↑易切削钢的开发状况↑↑↑↑↑ ↑

从↑↑1990↑↑↑年以来在日本钢铁协会演讲大会上发表的易切削钢论文数量来看,前↑↑10↑↑↑年关于易切削钢的研究论文很少,从↑↑1999↑↑↑年开始论文不断增加。这是因为由于环境保护的要求,↑↑Pb↑↑↑易切削钢的使用受到限制,并且客户对无↑↑Pb↑↑↑易切削钢有了需求,因此各个钢铁厂开始投入力量进行无↑↑Pb↑↑↑易切削钢的开发。↑↑↑↑ ↑    日本学者冈田和家口分别在↑↑2004↑↑年和↑↑2007↑↑年日本钢铁协会纪念西山技术讲座上发表论文,对包括无↑↑Pb↑↑易切削钢在内的易切削钢进行了详尽的评述。此外,日本杂志在↑↑2007↑↑年出版了↑↑“↑↑无铅化钢铁材料的进展↑↑”↑↑特集。本文以上述资料为基础说明了无↑↑Pb↑↑易切削钢的开发现状,并对今后钢材易切削化的方向进行探讨。如表↑↑1↑↑所示,↑↑Pb↑↑易切削钢可分为两大类。一类是以↑↑AISI ↑12L↑14↑↑(↑↑JIS SUM↑24L↑↑↑)为代表的、以改善切削性为主的低碳系↑↑Pb↑↑易切削钢,即低碳含硫复合↑↑Pb↑↑易切削钢。另一类是具有良好切削性和冷锻性的机械结构用↑↑Pb↑↑易切削钢。以下介绍与这两种↑↑Pb↑↑易切削钢相对应的无↑↑Pb↑↑易切削钢的开发现状。↑↑  ↑

欲了解全文,请按如下方式联系:↑↑ ↑↑↑↑↑↑ ↑

      1、中国金属学会学术部↑↑ ↑

           联系人: 倪伟明            ↑↑ ↑

           电话:010-65133925    Email:↑nwm@csm.o↑rg.cn↑↑↑↑ ↑

      2、冶金工业信息标准研究院↑↑ ↑

            联系人: 苏亚红↑↑ ↑

           电话:010-65221976    Email:↑suyahong@cmisi.cn↑↑↑↑