D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.12.020 第31卷第12期 北京科技大学学报 Vol.31 No.12 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 低碳高硫含锡锑复合易切削钢 陈列)涂生)陈伟庆) 李联生)陆巧彤) 王庆贤) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000832)青岛钢铁公司技术中心，青岛266043 摘要对复合添加少量S和Sb或Sn和Bi的低碳高硫易切削钢做了切削和高温热塑性实验.结果表明：试样在长时间的 高速切削条件下刀具后刀面磨损很小，其易切削性能明显优于SAE1215钢.含Sn和Sb的钢样在750~950℃温度范围内塑 性较差，在1050~1300℃范围内具有良好的塑性.扫描电镜及能谱分析表明：钢中Sn和Sb元素在晶界、MS夹杂物内及 MS边界处均存在；大部分的Bi元素附着在MnS夹杂物上，一部分弥散分布在钢的基体中；钢中MnS夹杂主要呈球状和纺 锤状. 关键词易切削钢：切削性能：高温拉伸性能：微观结构 分类号TG142.4:TF741.322 Compound low carbon and high sulfur free-cutting steel with Sn and Sb CHEN Lie,TU Sheng),CHEN Wei-qing).LI Lian-sheng).LU Qioo-tong2).WANG Qing-xian2) 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)Technology Center.Qingdao Iron &Steel Co.Lid..Qingdao 266043.China ABSTRACT Cutting tests and high-temperature thermo-ductility experiment were carried out on low-carbon and high-sulfur free- cutting steel with low contents of tin and antimony or bismuth.The results show that the wear at the tool flank face for machining of experimental steel is very small after long'time and high"speed machining tests.The machinability of the new steel is significantly bet- ter than that of SAE1215.The thermoductility of the steel with Sn and Sb is poor within the range from 750 to 950C but good from 1050 to 1300C.It is also showed by SEM and EDS that tin and antimony exist at grain boundaries in the steel.and in or around MnS inclusions.Most of bismuth element are attached to MnS inclusions,some are scattered in the steel matrix.The shapes of MnS inclusions are mainly spherical and spindle. KEY WORDS free cutting steel:machinability:high-temperature tensile properties:microstructure 目前，易切削钢的市场需求量大，尤其是自动机 到Pb的一半，且铋易切削钢在切屑处理性及材料 用易切削钢，每年需要大量进口，自动机用易切削 可锻性方面均优于铅易切削钢一可. 钢化学成分的主要特点是低碳、低硅和高硫，应用广 有关研究发现，易切削钢中的锡含量过高可能 泛的典型钢种是SAE1215.在易切削钢中添加入 引起热脆性及表面质量等问题，锑在元素周期表上 铅，可极大地改善易切削性能，然而，由于生产含铅 与锡相邻，且与锡一样，具有熔点低，在钢中溶解度 易切削钢时环境污染问题突出，其生产和应用受到 小的特点，本文提出在降低易切削钢中锡含量的同 了很大限制，目前易切削钢的生产和研究工作朝着 时添加少量锑或铋，在低碳高硫易切削钢SAE1215 无铅的方向发展，国内外研究比较多的无铅易切削 成分基础上复合加入Sn和Sb或Sn和Bi,以改善 钢主要有加锡和加铋的两种钢.据文献报道，含锡 此类钢种的易切削性能，因此，研究了低碳高硫含 易切削钢可以大大延长刀具的使用寿命，工件的表 锡锑复合易切削钢的易切削性能，并与SAE1215钢 面光洁度明显优于基础钢].神户公司对以代 的易切削性能进行对比，同时研究了实验钢的高温 铅的易切削钢进行了系统研究，发现B;的加入量不 塑性以便为该钢种的轧制提供依据 收稿日期：2009-03-16 作者简介：陈列(1968-)，男，博士研究生；陈伟庆(1951一)，男，教授，博士生导师，E-mail:chenweiqing@mctall.ustb-c-cm低碳高硫含锡锑复合易切削钢 陈 列1） 涂 生1） 陈伟庆1） 李联生1） 陆巧彤2） 王庆贤2） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 2） 青岛钢铁公司技术中心‚青岛266043 摘 要 对复合添加少量 Sn 和 Sb 或 Sn 和 Bi 的低碳高硫易切削钢做了切削和高温热塑性实验．结果表明：试样在长时间的 高速切削条件下刀具后刀面磨损很小‚其易切削性能明显优于 SAE1215钢．含 Sn 和 Sb 的钢样在750～950℃温度范围内塑 性较差‚在1050～1300℃范围内具有良好的塑性．扫描电镜及能谱分析表明：钢中 Sn 和 Sb 元素在晶界、MnS 夹杂物内及 MnS 边界处均存在；大部分的 Bi 元素附着在 MnS 夹杂物上‚一部分弥散分布在钢的基体中；钢中 MnS 夹杂主要呈球状和纺 锤状． 关键词 易切削钢；切削性能；高温拉伸性能；微观结构 分类号 TG142∙4；TF741∙322 Compound low carbon and high sulfur free-cutting steel with Sn and Sb CHEN Lie 1）‚TU Sheng 1）‚CHEN We-i qing 1）‚LI Lian-sheng 1）‚LU Qiao-tong 2）‚W A NG Qing-xian 2） 1） School of Metallurgical and Ecological Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） Technology Center‚Qingdao Iron ＆ Steel Co．Ltd．‚Qingdao266043‚China ABSTRACT Cutting tests and high-temperature thermo-ductility experiment were carried out on low-carbon and high-sulfur free￾cutting steel with low contents of tin and antimony or bismuth．T he results show that the wear at the tool flank face for machining of experimental steel is very small after long-time and high-speed machining tests．T he machinability of the new steel is significantly bet￾ter than that of SAE1215．T he thermo-ductility of the steel with Sn and Sb is poor within the range from 750to 950℃ but good from 1050to1300℃．It is also showed by SEM and EDS that tin and antimony exist at grain boundaries in the steel‚and in or around MnS inclusions．Most of bismuth element are attached to MnS inclusions‚some are scattered in the steel matrix．T he shapes of MnS inclusions are mainly spherical and spindle． KEY WORDS free cutting steel；machinability；high-temperature tensile properties；microstructure 收稿日期：2009-03-16 作者简介：陈 列（1968—）‚男‚博士研究生；陈伟庆（1951—）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：chenweiqing＠metall．ustb．edu．cn 目前‚易切削钢的市场需求量大‚尤其是自动机 用易切削钢‚每年需要大量进口．自动机用易切削 钢化学成分的主要特点是低碳、低硅和高硫‚应用广 泛的典型钢种是 SAE1215．在易切削钢中添加入 铅‚可极大地改善易切削性能．然而‚由于生产含铅 易切削钢时环境污染问题突出‚其生产和应用受到 了很大限制．目前易切削钢的生产和研究工作朝着 无铅的方向发展．国内外研究比较多的无铅易切削 钢主要有加锡和加铋的两种钢．据文献报道‚含锡 易切削钢可以大大延长刀具的使用寿命‚工件的表 面光洁度明显优于基础钢［1—5］．神户公司对以铋代 铅的易切削钢进行了系统研究‚发现 Bi 的加入量不 到 Pb 的一半‚且铋易切削钢在切屑处理性及材料 可锻性方面均优于铅易切削钢［6—7］． 有关研究发现‚易切削钢中的锡含量过高可能 引起热脆性及表面质量等问题．锑在元素周期表上 与锡相邻‚且与锡一样‚具有熔点低‚在钢中溶解度 小的特点．本文提出在降低易切削钢中锡含量的同 时添加少量锑或铋‚在低碳高硫易切削钢 SAE1215 成分基础上复合加入 Sn 和 Sb 或 Sn 和 Bi‚以改善 此类钢种的易切削性能．因此‚研究了低碳高硫含 锡锑复合易切削钢的易切削性能‚并与 SAE1215钢 的易切削性能进行对比‚同时研究了实验钢的高温 塑性以便为该钢种的轧制提供依据． 第31卷 第12期 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．12 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．12．020