易切削鋼是在鋼中加入某一種或某幾中元素,使其有易切削性能,以適于切削加工自動化生產用的熱軋、冷拉條鋼和鋼絲。通常使用的易切削元素有硫、磷和鉛,必要時也可使用鈣、硒等元素。我國現行標準規定的易切削鋼,是以碳素鋼做為基礎鋼,加入硫元素,且適當增加磷含量而生產的硫系易切削鋼,主要用于制造螺栓和螺母等標準件及受力很小,要求易于機械加工的大批量零件。
80年前易切削鋼的偶然誕生與戰爭(第一次世界大戰)的急需和鋼的粗制濫造有關(高硫和高磷含量鋼)。80年后的今天,硫易削鋼、鉛易切削鋼、鈣易切削鋼和復合易切削鋼被廣泛地應用于各工業部門。隨著加工自動化程度增大,對材料的可切削加工性能要求提高。切削加工的費用占零件成本的50%左右。因此,降低切削加工費用,環保鐵使易切削鋼能適應自動化生產線,并提高勞動生產率是鋼鐵材料用戶的迫切需要。磷對鐵素體基體的脆化作用和硫化物的內部缺口效應是硫系易切削鋼可切削性高的根源。
直至今日,硫系易切削鋼仍然是應用最廣泛和數量最大的易切削鋼。鉛系易切削鋼的生產已有50余年歷史。近年來采用鋼包精煉、吹氬處理和連鑄方法生產的鉛系易切削鋼成分穩定,鉛顆粒分布均勻,減少了化學成分偏析。環保鐵易切削鋼中添加鉛在鋼中以球狀形態存在,因此鉛幾乎不影響鋼的力學性能。鈣作為特殊脫氧劑,與原有的氧化鋁形成復合鈣鋁氧化物,在此基礎上包裹一層較軟的鈣錳硫化物,有利于提高切削性能和力學性能。因此,一般復合添加元素均選擇鈣。此外,鋯、鈦和稀土元素也可用于控制硫化物形態。
低硫復合易切削鋼目前用于生產齒輪、轉向齒條、閥簧座、連桿、曲軸等。除了低硫的非調質鋼和齒輪鋼之外,日本根據不同需求,生產和應用了SUM系、SC系、合金系和非調質鋼系的含鉛、含硫、含鈣和復合多種元素的易切削鋼,環保鐵廣泛用于生產各種汽車零件。日本易切削鋼的年產量超過100萬噸,其中SC系的含鉛易切削鋼的產量最大,約35萬噸。而我國每年的易切削鋼產量還不到2萬噸。
易切削鋼的研究和生產動向為:開發經濟、可靠、簡便易行的硫化物形態控制新方法;研究易切削鋼的冶金學和金屬學因素與切削性能的關系;開發新的多無復合易切削鋼;開發適用于各種刀具加工的新型易切削鋼;把被切削材料、刀具和加工機械結合在一起研究,提高鋼的易切削性能。