低碳高硫易切削钢中氧化物夹杂对可切削性能的影响

 对现场和实验室冶炼的8炉低碳高硫易切削钢进行切削试验,同时对钢中的非金属夹杂物进行评级和SEM及DES能谱分析。结果表明：无论钢中是否含有锡等易切削元素,低碳高硫易切削钢的刀具磨损量均随钢中B+C类氧化物夹杂级别的增高而明显增加;钢中存在的氧化物夹杂主要为硬质Al2O3-MnO和MnO-SiO2、2MnO-SiO2型氧化物,可加剧切削过程的刀具磨损。钢中氧含量和氧化物夹杂级别相对较低时,适当提高氧含量可促使有利形态的MnS生成而使可切削性能得到改善;当氧含量高时,钢中氧化物夹杂级别明显提高,从而导致可切削性能的明显恶化。     

易切削不锈钢中氧含量和锻造比对硫化物形态及切削性能的影响

摘要：易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌对切削性能具有重要影响。运用扫面电镜分析、热力学计算、锻造实验、切削实验等方法研究了氧含量和锻造比对易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌的影响,以及对切削性能的影响。实验结果表明：随着铸态钢中氧含量的增加,MnS包裹(Mn,Cr)O等氧化物的复合硫化物数量增多,第Ⅰ类硫化物的比例上升,硫化物数量减小,尺寸和面积比增加。在锻造过程中,高氧含量（TO质量分数0.021%）钢样中复合硫化物沿锻造方向变形较小,平均长宽比小于3,钢中硫化物呈纺锤形或球形均匀分布。切削实验发现,高氧含量钢样（TO质量分数0.021%）比低氧含量钢样（TO质量分数0.007%）具有更小的切削力和表面粗糙度,刀具使用寿命增加了44.1%,切削性能整体得到提高。     

硫系易切削钢中氧含量对硫化物形成的影响

 硫化物夹杂对低碳高硫易切削钢的切削性能具有非常重要的影响,实际生产中希望得到纺锤形或球形的硫化物。钢中的氧含量能显著影响硫化物的种类和形态,主要研究了在铸态和线材中,不同氧含量下,硫化物的成分、粒径、长宽比、圆度的变化情况。结果表明,钢中氧含量的增加,有利于形成纺锤形或球形的硫化物夹杂,在wO=00140%时,能够得到理想的硫化物。     

非金属夹杂物对钙系与钙硫系易切削钢切削性能的影响

研究了在18t钢包中采用喷粉方法生产的钙系与钙硫系易切削钢中非金属夹杂物对切削性能的影响。试验结果表明：以200m/min的速度切削Y40CrCa钢时，刀具寿命比切削40Cr钢时高6－10倍；以160m/min的速度切削Y40CrCaS钢时，刀具寿命比切削40Cr钢时高20倍。经能谱仪查明在刀具后面形成保护薄膜，它是延长刀具寿命的主要原因。     

易切削不锈钢中氧含量和锻造比对硫化物形态及切削性能的影响

易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌对切削性能具有重要影响。运用扫面电镜分析、热力学计算、锻造实验、切削实验等方法研究了氧含量和锻造比对易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌的影响,以及对切削性能的影响。实验结果表明:随着铸态钢中氧含量的增加,MnS包裹(Mn, Cr)O等氧化物的复合硫化物数量增多,第Ⅰ类硫化物的比例上升,硫化物数量减小,尺寸和面积比增加。在锻造过程中,高氧含量(TO质量分数0.021%)钢样中复合硫化物沿锻造方向变形较小,平均长宽比小于3,钢中硫化物呈纺锤形或球形均匀分布。切削实验发现,高氧含量钢样(TO质量分数0.021%)比低氧含量钢样(TO质量分数0.007%)具有更小的切削力和表面粗糙度,刀具使用寿命增加了44.1%,切削性能整体得到提高。     

碲系易切削钢及其切削性评价

硫系易切削钢利用硫化物的脆断性来提升钢材的切削性能,硫化物的形态、大小、分布是决定易切削钢切削性能优劣的关键因素.上海大学与芜湖新兴铸管有限责任公司合作,通过在1215MS易切削钢基础上添加碲元素,来改善硫化物的形态及分布,提升产品的切削性能.结果表明:硫系易切削钢添加质量分数0.016％ 的碲后,易切削钢中硫化物三维...     

硫系、碲系、铅系易切削钢组织及硫化物对比分析

易切削钢中的夹杂物和组织是影响其切削性能的重要因素,为开发环保型无铅易切削钢,并探究其与含铅易切削钢中组织及硫化物的差异,采用光学显微镜和电子显微镜对1215MS(硫系)、1215Te(碲系)及12L14(铅系)易切削钢中基体组织和硫化物夹杂进行了对比观察与统计分析,结合非水溶液电解法分析了Pb、Te两种元素对钢中夹杂物形貌的影响。结果表明:3种易切削钢基体中组织均为铁素体、珠光体;碲能降低MnS夹杂物长宽比,其长宽比在1~3之间的比例为57%,高于硫系易切削钢1215MS的40%以及铅系易切削钢12L14的33%;碲在易切削钢中生成MnTe,使轧制后的MnS的形貌趋于球状、椭球状、纺锤状,改质作用显著,而铅在易切削钢中以铅单质存在,对硫化物的改质效果有限。     

提高钙易切削钢的切削性能

影响易切削钢的切削性能的关键因素是钢中夹杂物。作者采用钢包喷粉的加钙方法,经过实验室规模和工业生产规模的试验,建立了合理的炼钢工艺及喷粉工艺,有效地控制了钢中的夹杂物,从而研制成了切削性能优越的钙易切削钢和钙硫易切削钢。所研制成功的钙易切削钢,具有一项独特的优点,即它的切削刀具寿命竞随切削速度的增加而增加;而钙硫易切削钢,其切削性能比钙易切削钢更高,除刀具寿命长达800min外,切削力也降低了约7％,即电能消耗可降低约7％,这一点在能源紧张的今天也具有非常重要的意义。     

低碳高硫易切削钢LF精炼工艺研究

硫易切削钢因其良好的可切削性能和作为含铅易切削钢的环保替代品,在机加工行业已得到广泛使用。石横特钢通过对低碳高硫易切削钢LF精炼工艺的研究,改善了钢中硫化物形态,降低了脆性夹杂物出现的机率,显著提高了该钢的切削性能,满足了用户需求。     

新一代自润滑无铅易切削钢的开发

 应用炼钢过程中夹杂物控制的热力学模型预测钢包精炼和钢液凝固后钢中氧化物夹杂的成分,在模型预测指导下进行了自润滑易切削钢工业生产试验,并对开发的易切削钢进行了切削性能测试。结果表明,钢中氧化物夹杂预测结果与实测结果一致;用无涂层P10刀具进行的切削试验结果也表明,与传统含铅易切削钢相比,自润滑易切削钢在高速(v≥200 m/min)切削条件下,后刀面磨损降低200%;切削速度v=100 m/min时,二者相当;v=200 m/min时,前刀面月牙洼磨损降低200%,且月牙洼离刀刃较远。说明在高速切削条件下,开发的新一代自润滑易切削钢的切削性能明显优于传统含铅易切削钢,完全可替代传统含铅易切削钢。     

硫化物改质对20MnCr5齿轮钢夹杂物和切削性能的影响

 齿轮钢广泛应用于汽车、机械等传动系统,易切削化是提高齿轮加工效率、降低制造成本的主要途径之一。提高钢中硫元素含量是改善齿轮钢切削性能的有效方式,然而过多的硫元素在轧制时会形成条带状MnS,增大钢的各向异性,因此需要对硫化物进行改制处理。分别采用Ca处理和Mg处理两种方式对20MnCr5齿轮钢进行硫化物改质,通过对力学性能、组织形态、夹杂物分布以及切削性能等表征,对比分析不同改制方式对材料的影响。结果表明,Ca处理和Mg处理后试验钢的强度和塑性保持一致,而Mg处理试样的晶粒尺寸较小,因而韧性较高。Ca处理试验钢中MnS夹杂物数量较多,长条状夹杂物比例相对较高;而采用Mg处理可以有效降低钢中夹杂物的数量,夹杂物平均尺寸有所增大,同时小长径比夹杂物数量增多,但是复合氧化物型夹杂物的数量也有所增加。在240~280 m/min条件下进行了干切削试验,结果表明两种试验钢均出现前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损,其中Ca处理试样的刀具磨损较为严重,同时在较高切削速度下出现了积屑瘤和崩角现象,而Mg处理试样则具有更长的刀具使用寿命,对切削速度的敏感性也较低。分析可知,Mg处理后钢中存在较多的大尺寸球状硫化物夹杂物,提高了应力集中效应,更有利于改善切削性能,因而改制效果更好。     

总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响

为了保证齿轮钢中非金属夹杂物的控制,并确定齿轮钢经济合理的总氧含量控制目标,开展了总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响研究。以三种不同总氧含量的Mn–Cr系齿轮钢为研究对象,利用Aspex扫描电镜、极值法、疲劳测试等不同方法研究了齿轮钢中非金属夹杂物数量、分布、尺寸等,获得了夹杂物与齿轮钢总氧含量的对应关系。在本文实验条件下,随着总氧含量的降低,钢中氧化物夹杂数量不断减小,其中5～10 μm的小尺寸夹杂物减小最明显,而10 μm以上的大尺寸夹杂物数量变化规律不明显。另外,极值法和疲劳试验结果表明,总氧含量高时（质量分数为0.0013%）,钢中最大氧化物夹杂尺寸也较大,比总氧质量分数为0.0010%和0.0005%的实验钢的最大夹杂物尺寸高10 μm以上,且当总氧含量比较低时（质量分数≤0.0010%）,实验钢总氧质量分数变化（0.0010%、0.0005%）对钢中最大夹杂物尺寸影响不大。      

BN型易切削钢中夹杂物的控制及对切削性能的影响

汽车曲轴用钢42CrMo要求在不影响力学性能的前提下,具有较好的切削性。传统的钢种无法满足使用需求,通过在钢中添加B、N元素,并对钢中夹杂物进行控制,以满足性能要求。首先通过坩埚熔炼实验得到不同B、N含量的试样;其次利用FactSage软件计算出理想条件下不同B、N含量的钢液中各种夹杂物的析出量及析出温度;然后通过对试样设置不同的冷却方式和定向凝固实验,得到钢中BN夹杂物的形貌、尺寸及分布的影响因素;最后,通过切削实验研究了夹杂物对切削性能的影响因素,最终得到理想切削性能的BN型易切削钢。结果表明,尺寸较小而密度较大的BN夹杂物对钢的切削性能的改善作用更好。切削性较好的试样,其切削性能已达到与硫系易切削钢Y1215同等水平。     

氧含量对硫系易切削钢Y1215中硫化物的影响

研究了T[O]0.0074%～0.0145%对Y1215易切削钢(/%:0.05～0.06C,0.008～0.010Si, 1.26～1.27Mn, 0.049～0.051P,0.37～0.39S)160 mm×160 mm铸坯中硫化物夹杂的分布、尺寸、形貌的影响和轧制Φ8.0 mm热轧盘条中硫化物的变形情况。结果表明：随着氧含量增加,铸坯中硫化物夹杂的尺寸和分布无明显区别,但复合夹杂物数量明显增多,复合型的夹杂物有以MnS为核心包裹或附着MnO-SiO₂和以MnO-SiO₂-Al₂O₃为核心附着MnS夹杂物。在轧制Φ8.0 mm的盘条中,T[O]为0.0074%时,盘条中硫化物变形明显,部分硫化物由于拉伸变形严重而碎断,硫化物的长宽比为23.2,T[O]为0.0145%时,盘条中硫化物沿轧制方向变形小,主要以纺锤形为主,硫化物的长宽比为3.4。为获得球形或纺锤形的硫化物,冶炼时Y1215钢中的T[O]可控制在0.0095%～0.0145%。     

合理控制加料方式对硫系易切削钢粉性能的影响

在工艺固化的情况下,硫系易切削钢粉常出现氧含量偏高、压缩性偏低的现象。通过调整料厚和改变加料方式的途径来改善这种情况,结果表明:工艺固化时,料厚小于25 mm可有效降低全氧含量,提高压缩性;改变加料方式可提高生粉颗粒间的松散性,相同工艺条件下,料厚30 mm即可同时满足硫系易切削钢粉各项性能要求,并有进一步提升的空间。     

Effect of Total Oxygen Content on the Machinability of Low Carbon Resulfurized Free Cutting Steel

The effect of total oxygen content on the machinability of low carbon resulfurized free cutting steel was studied by means of machinability tests, metallographic, and scanning electron microscopy observation. The results showed that the total oxygen content had a notable effect on the machinability of SAE 1215 steel. The best machinability of the steel in terms of tool life and surface roughness could be obtained by controlling the total oxygen content at 0.0105 and 0.0125 wt%. When total oxygen content in the steel was less than 0.0105 wt%, the machinability of the steel was increased with the increase of total oxygen content because of the significant reduction of the aspect ratio of MnS inclusions. However, when total oxygen content in the steel was more than 0.0125 wt%, the machinability of the steel was deteriorated dramatically with the increase of total oxygen content, which was attributed to that the amount and the size of oxide inclusions (MnO–Al₂O₃, MnO–SiO₂, and 2MnO–SiO₂) with high hardness and high melting point both had a significant increase, and some MnS inclusions were also wrapped by the MnO–SiO₂ and 2MnO–SiO₂ hard oxides. Furthermore, the tool wear would reach the maximum when total oxygen in the steel rose to 0.0150 wt%.     

1215易切削钢拉拔表面裂纹形成机制分析

 表面裂纹是1215易切削钢常见的缺陷,为了探究1215易切削钢在拉拔过程产生表面裂纹缺陷的成因,采用非水溶液电解、光学显微镜、扫描电子显微镜等分析检测方法,对1215易切削钢表面裂纹区域进行了分析表征,研究了1215易切削钢在拉拔时产生表面裂纹的原因。结果表明,试样截面裂纹扩展的末端发现大尺寸硫化锰夹杂物;裂纹内壁存在大尺寸的硫化锰夹杂和保护渣颗粒。由分析结果推测,钢中夹渣是裂纹萌生的主要原因,而大尺寸硫化锰夹杂是裂纹扩展的原因。根据裂纹的萌生与扩展机制,通过提高保护渣碱度及还原性和准确控制精炼出站氧质量分数可控制由硫化锰夹杂物与保护渣造成的裂纹,从而改善产品的表面质量。