日本易切削钢的发展
时间:2015-1-20 16:01:53代表性的汽车用部件——机械结构件、油压件或OA机器部件等是以特殊钢为原料，经锻造、热处理和机械加工等工序制造而成。其中，为使机械加工工序合理化、简略化，在不妨碍部件基本性能的前提下，研究采用添加了易切削元素的易切削钢。这里说的易切削钢不仅是JIS易切削钢（SUM系），还有在机械结构用钢中添加易切削元素也属于该范畴。
将包括钢材在内的金属材料机械加工的难易度称为“可切削性”，该特性主要有4点：
① 刀具寿命（磨损）；
② 切削阻力；
③ 切屑处理性；
④ 尺寸、形状精度（加工面光洁度）。影响易切削钢切削性的因素是添加易切削元素生成的夹杂物（硫化物、铅、氧化物等）的组成和形态。因此，开发了控制夹杂物形态和组成的各种易切削钢，下面介绍易切削钢的变化。
1 易切削钢的历史及种类
*普通的易切削钢是硫（S）易切削钢。这是由于钢中硫化锰（MnS）改善了钢的切削性，磷铁（F S）易切削钢是易切削钢开发的基础。20世纪20年代，美国在精炼不足的钢材中偶然发现了S易切削钢。与氧化物系夹杂物相比，MnS是软质，所以，由于脆化作用和固体润滑作用改善了切削性。
根据添加铅（Pb）的易切削黄铜的存在，很早就预测Pb夹杂物对改善钢材的切削性有效。但是，对于钢而言，Pb的溶解度比铜合金小，钢和Pb的熔点及比重之差大，所以，Pb难以向钢中均匀分散，因此实用化比较晚。1937年美国内陆钢公司（Inland Steel）首次成功将铅易切削钢实用化。之后，英国、德国也相继实现了批量生产。同一时期，日本也在进行Pb易切削钢的研发，20世纪50年代后半期开始批量生产。在钢中Pb单独或与其他夹杂物接触，均不是以化合物存在，而是以金属夹杂物单体存在。铅熔点低，为327℃，所以，由于切削中的温度上升，切屑内熔融脆化使切屑处理性提高，所谓的熔融脆化作用就是由于切削刀具和切削材料界面的软质、熔化产生的润滑效果，降低了切削阻力。
20世纪60年代，当时的西德开发了Ca易切削钢，这是为控制氧化物系夹杂物的易切削钢。一般Al脱氧钢的钢中氧化物是高熔点硬质的氧化铝颗粒，所以，切削中增加了刀具的磨损。另一方面，Ca易切削钢通过添加Ca控制了氧化物组成，用软质、低熔点化可以抑制刀具的磨损。此外，该软质夹杂物堆积在超硬刀具和切屑的界面，起到保护膜的作用，对抑制刀具磨损有效。但是，为了软化氧化物，需要一定程度地提高切削温度，该效果只对高速切削域有效。在有各种加工的量产工序中，必须改善从低速到高速加工域的可切削性。因此，开发了Ca-S-Pb复合易切削钢。