D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.041.006 第25卷第4期 北京科技大学学报 Vol.25 No.4 2003年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2003 以锡代铅研制环保型易切削钢 李联生)朱荣)郭汉杰”董杰)李丰功 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)莱芜钢铁股份有限公司技术中心，莱芜271104 摘要以锡代铅研制了一种含锡的环保型易切削钢，并进行了切削及力学性能试验.结果 表明，在含量小于0.05%（质量分数）时，锡能明显改善钢的易切削性能，未发现对钢的力学性 能有不利的影响， 关键词易切削钢：锡：环保 分类号T℉741.322 在易切削钢中，铅系的产量仅次于硫系而居 钢中非金属夹杂物形态和数量的关键因素之一， 于第二位，而且铅系易切削钢有良好的力学性能 要进行严格监控，本实验使用北京科技大学固体 和热处理性，常用于制造各种机械零件和汽车零 电解质研究室生产的快速定氧测头即时监控钢 件，然而由于铅污染环境以及铅在废钢回收熔炼 液中氧活度.熔清后氧活度为100×10~130×10~6. 过程中的有害作用，其应用受到了限制.欧洲共 然后加入130g中碳锰铁(Fe-Mn,Mn69.4%,C 同体有关条例已停止回收再利用含铅的汽车零 1.37%)进行预脱氧，使钢液氧活度保持在70×10 件.美英日等国已开始研制无铅易切削钢，例如 -6-80x10-.然后加入150g硫化亚铁(FeS)、6g增 美国西部钢铁集团公司(Western Steel Group Inc) 碳剂(C)、65g磷铁（含P17%)及1.6-17g的锡. 研制出了DK1205冷拔易切削再硫化和回磷型钢 最后浇铸成直径为60mm,长200mm的圆锭. 以及用铋作为主要添加剂的DK1210易切削钢. 将钢锭在马弗炉中升温至1150℃，保温一段 鉴于锡与铅在化学元素周期表同属一族，物理和 时间后，将其锻成中40mm的圆坯，最后在空气中 化学性质很相近，锡有可能替代铅作为易切削钢 冷却至室温备用， 元素，近年来国外开始了含锡易切削钢的研究工 1.2切削试验 作，但国内尚未见到相关报道.因此，本文以 切削试验在北京科技大学实验工厂的C6130 Q235钢为基础钢研究了锡对钢材的切削和力学 车床上进行.采用高速钢（白钢）刀将锻坯车削 性能的影响. 成36mm,长300mm的圆棒.刀具均在工具磨床 上磨成相同规格：主偏角k=75°，副偏角←75°， 1实验 前角%-6°，后角=16°，刃倾角1，=-3°，副倒 1.1冶炼及热加工 棱0.2mm,刀尖圆弧半径R=0.5mm. 冶炼实验在北京科技大学材料科学与工程 车削时随着工件直径减小，分两次增加车床 学院铸造实验室的20kg感应炉中进行.每次熔 主轴转速（共采用三档：200rmin,320 r/min,550r/ 炼用18kgQ235钢，其主要元素的含量（质量分 min)以保证其平均切削速度在25m/min左右.走 数，%)为：C,0.17；Si,0.31;Mn,0.07;E,0.020:S, 刀速度为0.096mmr,背吃刀量1.0mm.连续车削 0.025.熔清后用100g中性渣(35gCa0,35gSi02, 试样一定时间(3~6min)后停车，取下刀具在读数 30gA12O)覆盖钢液以减少氧化.氧含量是影响 显微镜下观察并测量后刀面的磨损情况， 13力学性能测试 收稿日期200301-23李联生男，57岁，教授 力学性能试样测试段6mm×35mm,两端夹 *国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助项目 持部分为M12的螺柱，试样总长80mm. (No.50274004)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 主 ’ 祖 加 以锡代铅研制环保型 易切 削钢 李联生 ‘， 朱 荣 ” 郭汉 杰 ” 董 杰 ” 李丰功 ， 北 京科技大 学 冶金学 院 ， 北京 莱芜钢 铁股 份有 限公 司 技术 中心 ， 莱芜 摘 要 以锡 代铅研 制 了一 种 含锡 的环 保型 易切 削钢 ， 并进行 了切 削及 力学性 能试验 结果 表 明 ， 在含 量 小于 质量分 数 时 ， 锡 能 明显 改善钢 的易切 削性能 ， 未 发 现对钢 的力学性 能 有 不 利 的影 响 关键 词 易切 削钢 锡 环保 分 类号 作 在 易切 削钢 中 ， 铅 系 的产 量仅 次 于硫 系 而 居 于 第 二位 ， 而 且铅 系 易切 削钢 有 良好 的力 学性 能 和 热 处 理 性 ， 常用 于 制造 各种机械 零件和 汽 车零 件 然 而 由于铅 污 染环 境 以及铅 在废钢 回收熔炼 过 程 中 的有 害 作用 ， 其 应 用 受 到 了 限制 欧 洲 共 同体 有 关 条 例 已 停 止 回 收 再 利 用 含 铅 的汽 车 零 件 美英 日等 国 己 开 始研制 无铅 易切 削钢 ‘ ， 例 如 美 国西 部 钢 铁集 团公 司 几 研制 出 了 冷拔 易切 削再硫 化 和 回磷 型 钢 以及用 秘 作 为主 要 添 加 剂 的 易切 削钢 份， 鉴 于 锡 与铅 在化 学元 素周 期表 同属 一族 ， 物 理 和 化 学性质 很相近 ， 锡 有 可 能替代 铅 作 为 易切 削钢 元 素 ， 近 年 来 国外 开始 了含 锡易切 削钢 的研 究工 作 ‘ 一 ，， 但 国 内 尚未 见 到 相 关 报 道 因 此 ， 本 文 以 钢 为 基 础 钢 研 究 了锡 对 钢 材 的切 削 和 力 学 性 能 的影 响 实验 冶炼 及 热加 工 冶 炼 实验 在 北 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院铸 造 实验 室 的 魄 感 应 炉 中进 行 每 次熔 炼用 钢 ， 其 主 要 元 素 的含 量 质 量 分 数 ， 为 ， ， ， ， ， 熔清 后 用 中性渣 ， ， 覆 盖 钢 液 以减 少 氧 化 氧 含 量 是 影 响 收稿 日期 刁 佗 李联生 男 ， 岁 ， 教授 国 家 自然 科 学 基 金 和 上 海 宝 钢 集 团 公 司 联 合 资 助 项 目 钢 中非 金属 夹 杂物形态 和 数 量 的关 键 因素之 一 ， 要 进行 严 格监 控 本 实验 使用 北 京科 技 大 学 固体 电解 质 研 究 室 生 产 的快 速 定氧测 头 即 时监 控 钢 液 中氧 活度 熔清 后 氧 活度 为 一 “ 然 后 加 入 中碳锰 铁 一 ， ， 进行 预 脱 氧 ， 使钢 液氧 活 度 保 持在 一 一 一 气然 后 加 入 硫 化 亚 铁 、 增 碳 剂 、 磷 铁 含 及 一 的锡 最 后 浇 铸成 直 径 为 ， 长 的 圆锭 将 钢 锭 在 马 弗炉 中升 温 至 ℃ ， 保温一 段 时 间后 ， 将 其 锻 成 中 的 圆坯 ， 最 后 在 空气 中 冷 却 至 室 温 备 用 切 削试 验 切 削试验 在 北 京 科 技大 学 实验 工 厂 的 车床 上 进 行 采 用 高速钢 白钢 刀 将锻 坯 车 削 成 中 ， 长 的 圆棒 刀 具 均在 工 具 磨床 上 磨 成 相 同规 格 主 偏 角无 。 ， 副偏角瓜， 气 前 角 一 ， 后 角 。 ， 刃 倾 角凡 一 ， 副倒 棱 们。 ， 刀 尖 圆弧 半 径 车 削 时 随着 工 件直 径减 小 ， 分 两 次增 加 车床 主 轴转 速 共 采用 三 档 ， ， 以保 证 其平 均切 削速度 在 公 左 右 走 刀 速 度 为 浏耐 ， 背 吃 刀 量 连 续 车 削 试 样 一 定 时 间 一 后 停车 ， 取 下 刀 具在读数 显 微 镜 下观 察 并 测 量 后 刀 面 的磨 损 情 况 力学性 能测 试 力 学 性 能试 样 测 试 段中 幻以 ， 两 端夹 持 部 分 为 的螺 柱 ， 试 样 总 长 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．04．006