易切削不锈钢.doc

易切削不锈钢的种类及特征
前言
不锈钢多用于被切削加工的机械构件，其被切削性且不说铝和黄铜，就连一般的结构钢都不如。另外，对不锈钢要求高的产品生产率，在大量生产时使用的自动旋床等机械，切削处理性也是很重要的。近年来，在要求加工精度极为严格的电子装置等构件方面，为确保尺寸精度非常需要工具磨耗量少的钢种。
易切削不锈钢就是按上述的要求加入易切削元素使切削性提高的不锈钢。本文在对一般使用的易切削元素的种类及特征说明后，还将介绍实际使用的易切削不锈钢的种类及主要用途还有其最新动向。
易切削元素的种类及特征
表1表示现在广泛使用的不锈钢的易切削元素及其特征。
表1主要的切削元素的种类及特征
切削元素存在形态主要利用特征硫(S)以MnS等硫化物形式存在，轧制方向伸长应力集中粘性体润滑最一般的切削元素耐蚀性、焊接性、冷加工性、电磁特性恶化硒(Se)以MnSe等化合物形式存在应力集中粘性体润滑与硫同样的效果
耐蚀性稍有影响，对人体有害碲(Te)以MnTe等化合物形式存在应力集中液体润滑使MnS球状化的效果大
低熔点，改善钻孔性效果好铅(Pb)金属单体及黏附于硫化物、氧化物液体润滑熔融脆化低熔点，改善钻孔性效果好，耐蚀、冷加工、电磁特性影响小，对人有害铋(Bi)金属单体及附着于硫化物、氧化物液体润滑熔融脆化与Bi的效果相同
对人体的影响也小钙(Ca)低熔点氧化物（钙铝黄长石、钙长石）工具保护膜改善超硬旋削性的效果好，
对耐蚀性的影响小S是最广泛使用的易切削元素，一般它与含在钢中的Mn结合以MnS形式存在钢中，MnS在切削加工时起到刃具与材料间的润滑剂作用，并且由于作为应力集中源提高切屑破碎使切削性得到改善。另一方面，MnS除了影响不锈钢的最大特长耐蚀性外，还使焊接性恶化。MnS的延展性大，在热轧等加工时变形，多以在加工方向细长延伸的形状存在，所以钢的压缩冷加工性也降低。
Pd在钢中仅为数微米大小，以单独存在或附着在硫化物、氧化物等其他夹杂物的形态存在。它的熔点低，由于切削加工时的发热而软化、熔融，有效的起着润滑剂的作用。因此，对切削细的、润滑效果小的钻孔加工来说，改善特性的效果很好。另一方面，在超硬旋削加工时，由于铅使超硬刀具腐蚀，使切削性改善的效果降低。此外，还使含铅的钢种在300摄氏度以上的机械性能降低。铅对人体有害，根据产品已出台了规范铅的使用动向。
Se和S同样形成锰的化合物MnSe，切削效果也良好。在耐蚀性方面与MnS相比影响较小，但Se本身是有害的，它与S相比使钢的热加工性更加恶化，不像硫应用得那么广泛。Te也与Mn形成化合物MnTe，并且能控制硫化物自身的形态。故切削性良好，但大量添加时效果饱和，钢的热加工性也大为降低，所以大生产的钢中，Te的加入量不得超过0.1％。此外，还有具有与铅同样效果的铋（Bi）和形成低熔点氧化物并在刀具面上形成保护层的Ca等元素也可作用易切削元素使用。
易切削不锈钢的种类及主要用途
表2JIS标准中制定的易切削不锈钢的种类
钢种系钢号基础钢主要成分(重量％)马氏体系SUS410F2SUS410Fe-0.1C-13Cr-(0.05~0.30)PbSUS416SUS410Fe-0.1C-13Cr-≥0.15SSUS420FSUS420J2Fe-0.3C-13Cr-≥0.15SSUS420F2SUS420J2Fe-0.3C-13Cr-(0.05~0.30)PbSUS440FSUS440CFe-le-17Cr-≥0.15S铁素体系SUS430FSUS430Fe-17Cr-≥0.15S奥氏体系SUS303SUS304Fe-18Cr-8Ni-≥0.15SSUS303SeSUS304Fe-18Cr-8Ni-≥0.15SeSUS316FSUS316Fe-17Cr-12Ni-2Mo-≥0.10S易切削不锈钢
易切削不锈钢大致有两种钢种，即以不锈钢为基加入了S或Pb的制定了JIS标准的钢种和各厂家独立根据产品要求特性，单独或复合加入易切削元素而开发的钢种（以下称独立开发钢种）。JIS标准钢种如表2所示，目前共有9种，作为通用易切削钢用于各种紧固件和小型轴等。独立开发钢种根据要求存在很多种类，很难详细报导，本文将以改善切削性的钢种及重视耐蚀性的钢种为主，对其种类及用途给予介绍。
首先是为改善切削性的钢种，而使用的最一般的手法就是加大易切削元素量的加入，这只适合易切削成分的规格范围下限的JIS标准钢种，例如：SUS303、430的硫含量提高到0.3%以上，就是为了改善被切削性的。但是，这样单纯的提高硫含量会使耐蚀性等其他的特性降低。为此，在独立开发钢种中把各易切削元素最佳组合加入，在增加易切削元素总量的同时，把特性的恶化抑制到最低限度。使用最多的是S与Pb复合加入的钢种，在铁素体系、马氏体系为了进一步提高被切削性也有把Se、T