非調(diào)質(zhì)鋼是在鋼材中加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的一種或多種易切削元素（如硫、磷、鉛、鈣、錫、硒、碲、鈦等），以降低機(jī)械加工成本，提高切削質(zhì)量、減少切削力或在機(jī)械加工過程中改善切削處理性能為目的的合金鋼。即將修訂公布的GB/T3098.1-20XX《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》和GB/T3098.2-2000《緊固件機(jī)械性能螺母 粗牙螺紋》均對使用易切削鋼制造緊固件都有所要求，所以需求量還是有一定的市場的。

　　對于緊固件、非標(biāo)、異型件，需要進(jìn)行切削加工時，由于易切削鋼中加入的易切削元素使切削力減小，同時利用易切削元素本身的特性以及所形成的化合物在切削過程中的潤滑作用，使切屑形態(tài)較好，容易斷屑，且可明顯減輕刀具磨損，從而能夠減輕緊固件表面粗糙度，提高刀具使用壽命。在緊固件加工過程中，還可以大幅度提高切削用量，降低成本，從而提高生產(chǎn)效率。

　　據(jù)初步統(tǒng)計顯示，全球易切削鋼的年消耗量為400萬噸以上。我國從20世紀(jì)50年代開始生產(chǎn)硫系易切削鋼，1975年審定了易切削鋼國家標(biāo)準(zhǔn)GB191-1975，經(jīng)過先后幾次修改于1988年制定了易切削鋼國家標(biāo)準(zhǔn)GB8731-1988，該標(biāo)準(zhǔn)包括9種型號的易切削鋼。2008年再次進(jìn)行了修改（GB/T8731-2008），新標(biāo)準(zhǔn)中包括23種型號的易切削鋼牌號，修改了原標(biāo)準(zhǔn)中Y12Pb 的成分范圍,增加了Y08、Y45、Y15Mn、Y45MnS、Y08Pb等國外常用牌號;并添加了專利中的部分牌號Y08Sn、Y15Sn、Y45Sn、45MnSn和國內(nèi) 其他廠家正在生產(chǎn)使用的牌號Y08MnS、Y35Mn、Y45Mn、45MnSPb; 還增加了GB/T222中未規(guī)定的錫及超出其規(guī)定范圍的硫元素的成品成分允許偏差。

　　根據(jù)加入的易切削元素的不同，易切削鋼可分為硫系易切削鋼、鉛系易切削鋼、錫系易切削鋼、鈣系易切削鋼等。

　　表1　硫系易切削鋼的牌號及化學(xué)成分

牌      號	化學(xué)成分      （質(zhì)量分?jǐn)?shù) W%）
	C	Si	Mn	P	S
Y08	≤0.09	≤0.15	0.75-1.05	0.04-0.09	0.26-0.35
Y12	0.08-0.16	0.15-0.35	0.70-1.00	0.08-0.15	0.10-0.20
Y15	0.10-0.18	≤0.15	0.80-1.20	0.05-0.10	0.23-0.33
Y20	0.17-0.25	0.15-0.35	0.70-1.00	≤0.06	0.08-0.15
Y30	0.27-0.35	0.15-0.35	0.70-1.00	≤0.06	0.08-0.15
Y35	0.32-0.40	0.15-0.35	0.70-1.00	≤0.06	0.08-0.15
Y45	0.42-0.50	≤0.40	0.70-1.00	≤0.06	0.15-0.25
Y08MnS	≤0.09	≤0.07	1.00-1.50	0.04-0.09	0.32-0.48
Y15Mn	0.14-0.20	≤0.15	1.00-1.50	0.04-0.09	0.08-0.30
Y35Mn	0.32-0.40	≤0.10	0.90-1.35	≤0.04	0.18-0.30
Y40Mn	0.37-0.45	0.15-0.35	1.20-1.55	≤0.05	0.20-0.30
Y45Mn	0.40-0.48	≤0.40	1.35-1.65	≤0.04	0.16-0.24
Y45MnS	0.40-0.48	≤0.40	1.35-1.65	≤0.04	0.24-0.33

　　表2　鉛易切削鋼的牌號及化學(xué)成分

牌   號	化學(xué)成分      （質(zhì)量分?jǐn)?shù) W%）
	C	Si	Mn	P	S	Pb
Y08Pb	≤0.09	≤0.15	0.75-1.05	0.04-0.09	0.26-0.35	0.15-0.35
Y12Pb	≤0.15	≤0.15	0.85-1.15	0.04-0.09	0.26-0.35	0.15-0.35
Y15Pb	0.10-0.18	≤0.15	0.80-1.20	0.05-0.10	0.23-0.33	0.15-0.35
45MnSPb	0.40-0.48	≤0.40	1.35-1.65	≤0.04	0.24-0.33	0.15-0.35

　　表3　錫系易切削鋼的牌號及化學(xué)成分

牌     號	化學(xué)成分      （質(zhì)量分?jǐn)?shù) W%）
	C	Si	Mn	P	S	Sn
Y08Sn	≤0.09	≤0.15	0.75-1.20	0.04-0.09	0.25-0.40	0.09-0.25
Y15Sn	0.13-0.18	≤0.15	0.40-0.70	0.04-0.09	≤0.05	0.09-0.25
Y45Sn	0.40-0.48	≤0.40	0.60-1.00	0.03-0.07	≤0.05	0.09-0.25
45MnSn	0.40-0.48	≤0.40	1.20-1.70	≤0.06	0.20-0.35	0.09-0.25

　　表4　鈣系易切削鋼牌號與45鋼及化學(xué)成分

牌    號	化學(xué)成分      （質(zhì)量分?jǐn)?shù) W%）
	C	Si	Mn	P	S	Ca
Y45Ca	0.42-0.50	0.20-0.40	0.60-0.90	≤0.04	0.04-0.08	0.002-0.006
45	0.42-0.50	0.17-0.37	0.50-0.80	≤0.035	≤0.035	/

　　Y45Ca易切削鋼與45鋼的化學(xué)成分對比見表4。通過兩種鋼的成分對比可知, Y45Ca易切削鋼中加入了鈣元素,錳元素的含量有所提高。在鋼中加入了鈣，能獲得比普通鋼更緊密的結(jié)構(gòu)。鈣與硫結(jié)合形成SiCa，可增加易切削鋼的強度和韌性。研究表明，由于SiCa化合物阻斷了基體的連續(xù)性和應(yīng)力集中源作用，從而使切屑易斷，其潤滑作用使刀具磨損減小，從而改善了鋼材的切削性能，并可提高切削用量，改善緊固件的加工表面粗糙度。

　　45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，其顯微組織主要為致密、細(xì)小、均勻的回火索氏體，而Y45Ca易切削鋼的組織主要為鐵素體+珠光體，并有細(xì)小的碳化物（CaC）沉淀相分布于鐵素體中。

　　Y45Ca易切削鋼調(diào)質(zhì)處理溫度840℃±20℃，油淬（直徑16mm以下），水淬（直徑≥20mm）,回火溫度580℃±20℃，機(jī)械性能見表5。

　　表5　Y45Ca易切削鋼調(diào)質(zhì)試樣的機(jī)械性能

牌     號	機(jī)械性能 /不小于
	抗拉強度Rm/MPa	下屈服強度ReL/MPa	斷后伸長率A/%	斷面收縮率Z/%	沖擊吸收能量KV2/J
Y45Ca	600	360	16	40	39

　　生產(chǎn)實踐證明：從切削力、表面粗糙度、刀具壽命、斷屑性能等方面比較Y45Ca易切削鋼與45鋼具有更好的機(jī)械性能和更優(yōu)異的切削加工性能。

　　總之，易切削鋼是經(jīng)過精密鍛造或熱軋并控制冷卻后即可達(dá)到通過調(diào)質(zhì)處理才能獲得的良好力學(xué)性能的一種高效節(jié)能鋼材，對緊固件行業(yè)使用具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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