第7期 王毓男等：BN型易切削钢的冶炼工艺及其切削加工性 ,873· YF4OMV-4切削后的刀具后刀面磨损宽度及其平件下，切削添加BN钢的刀具后刀面平均磨损宽度 均值如表4所示.由表4中数据可知，相同切削条 为0.035mm,远小于切削未添加BN钢的刀具，表 表3BN2试样与YF40MnV-4试样力学性能对比 Table 3 Comparison of mechanical properties between sample BN2 and sample YF40MnV-4 试样 抗拉强度，Rm/MPa 伸长率，A/% 断面收缩率，Z/% 洛氏硬度，HRC BN2 852 13.5 23.0 YF40MnV-4 821 9.0 13 21.5 明在钢中添加BN可以明显改善钢的切削性能.如 一定的治炼条件下，可以在A12O3等周围形成包 前所述，BN改善钢的切削性能的机理主要可以归 裹，将这些高熔点夹杂物包裹起来，在切削时避免 纳为如下几个方面：(1)润滑作用.由BN的摩擦 刀具与A12O3等硬质点直接接触，从而减轻超硬 因数及与石墨对比可知，BN添加在钢中可减轻刀 夹杂物质点的磨损，这样就可使钢的可切削性得到 具与切屑的外摩擦，降低刀具的磨损.（②）应力集 改善。 中源的作用.BN粒子与基体相比强度很低，质地 很软，因此可以近似地把BN粒子看成是裂缝或孔 表4切削试样后刀其后刀面磨损宽度及其平均值 洞.BN粒子破坏了基体的连续性，由于质软而起 Table 4 Flank wear widths of tools after cutting samples 着内部缺口作用，引起应力集中并改变BN粒子缺 and their average value 口前沿附近基体的应力状态，从而使切屑易断.(3) 试样 后刀面磨损宽度/mm 平均值/mm BN2 0.05,0.03.0.03,0.03 0.0350 覆盖膜的作用.切削BN型易切削钢时，在工具磨 YF40MnV-4 0.12,0.08,0.11,0.08 0.0975 损面生成附着以AN为主要成分的非氧化物系保 护膜一“Belag”.AlN同作为镀覆工具的被覆膜 图4是加工后的试样BN2易切削钢试样 所用的TC或氧化铝相比，是一种较柔软的氨化 和YF40MnV-4试样的切屑照片.由图片可以看 物，它对防止扩散反应效果非常出色.同时，“Belag” 出，BN2易切削钢试样切屑主要为短小的C型屑， 也有减摩作用，降低切削力.（④）包裹作用.钢中 含有少量长紧螺卷屑，而YF40MnV-4试样切屑主 有些硬度很高的质点，特别是A12O3等对刀具起 要为长紧螺卷屑，说明切削BN2试样时刀具的断 磨料磨损作用，将严重降低刀具寿命.BN粒子在 屑性能较好 (b) 图4加工后试样BN2(a)及YF40MnV-4(b)的切屑照片 Fig.4 Photos of chips from BN2 (a)and YF40MnV-4(b)after processing 3结论 由B元素扩散所决定的.B元素与N结合析出顺 (1)理论计算表明，BN夹杂物的析出量及开始 序在A1元素之前，且B元素扩散系数远远高于A1 析出温度与试样中B和N元素的含量成正比.本 元素，故AN在钢中的析出严重被BN抑制. 文试样成分条件下A12O3最先析出，其次为BN和 (2)BN夹杂物在钢中常与MnS和Al2Og复合 MnS,AlN最后析出.试样中BN夹杂物在钢液凝 析出，与A1203复合析出时以Al2O3为核心，与 固过程中析出，其开始析出温度最高为1440℃.在 MnS复合析出时无核心.BN夹杂物经锻造易变形 钢中B和N浓度差距不大的条件下，BN的成长是 为长条状，MnS也易受热加工变形，Al2O3受热加第 7 期 王毓男等：BN 型易切削钢的冶炼工艺及其切削加工性 873 ·· YF40MnV-4 切削后的刀具后刀面磨损宽度及其平 均值如表 4 所示. 由表 4 中数据可知，相同切削条 件下，切削添加 BN 钢的刀具后刀面平均磨损宽度 为 0.035 mm，远小于切削未添加 BN 钢的刀具，表 表 3 BN2 试样与 YF40MnV-4 试样力学性能对比 Table 3 Comparison of mechanical properties between sample BN2 and sample YF40MnV-4 试样 抗拉强度, Rm/MPa 伸长率, A/% 断面收缩率, Z/% 洛氏硬度, HRC BN2 852 13.5 2 23.0 YF40MnV-4 821 9.0 13 21.5 明在钢中添加 BN 可以明显改善钢的切削性能. 如 前所述，BN 改善钢的切削性能的机理主要可以归 纳为如下几个方面：(1) 润滑作用. 由 BN 的摩擦 因数及与石墨对比可知，BN 添加在钢中可减轻刀 具与切屑的外摩擦，降低刀具的磨损. (2) 应力集 中源的作用. BN 粒子与基体相比强度很低，质地 很软，因此可以近似地把 BN 粒子看成是裂缝或孔 洞. BN 粒子破坏了基体的连续性，由于质软而起 着内部缺口作用，引起应力集中并改变 BN 粒子缺 口前沿附近基体的应力状态，从而使切屑易断. (3) 覆盖膜的作用. 切削 BN 型易切削钢时，在工具磨 损面生成附着以 AlN 为主要成分的非氧化物系保 护膜 ——“Belag”. AlN 同作为镀覆工具的被覆膜 所用的 TiC 或氧化铝相比，是一种较柔软的氮化 物，它对防止扩散反应效果非常出色. 同时，“Belag” 也有减摩作用，降低切削力. (4) 包裹作用. 钢中 有些硬度很高的质点，特别是 Al2O3 等对刀具起 磨料磨损作用，将严重降低刀具寿命. BN 粒子在 一定的冶炼条件下，可以在 Al2O3 等周围形成包 裹，将这些高熔点夹杂物包裹起来，在切削时避免 刀具与 Al2O3 等硬质点直接接触，从而减轻超硬 夹杂物质点的磨损，这样就可使钢的可切削性得到 改善. 表 4 切削试样后刀具后刀面磨损宽度及其平均值 Table 4 Flank wear widths of tools after cutting samples and their average value 试样 后刀面磨损宽度/mm 平均值/mm BN2 0.05, 0.03, 0.03, 0.03 0.0350 YF40MnV-4 0.12, 0.08, 0.11, 0.08 0.0975 图 4 是加工后的试样 BN2 易切削钢试样 和 YF40MnV-4 试样的切屑照片. 由图片可以看 出，BN2 易切削钢试样切屑主要为短小的 C 型屑， 含有少量长紧螺卷屑，而 YF40MnV-4 试样切屑主 要为长紧螺卷屑，说明切削 BN2 试样时刀具的断 屑性能较好. 图 4 加工后试样 BN2 (a) 及 YF40MnV-4 (b) 的切屑照片 Fig.4 Photos of chips from BN2 (a) and YF40MnV-4 (b) after processing 3 结论 (1) 理论计算表明，BN 夹杂物的析出量及开始 析出温度与试样中 B 和 N 元素的含量成正比. 本 文试样成分条件下 Al2O3 最先析出，其次为 BN 和 MnS，AlN 最后析出. 试样中 BN 夹杂物在钢液凝 固过程中析出，其开始析出温度最高为 1440 ℃. 在 钢中 B 和 N 浓度差距不大的条件下，BN 的成长是 由 B 元素扩散所决定的. B 元素与 N 结合析出顺 序在 Al 元素之前，且 B 元素扩散系数远远高于 Al 元素，故 AlN 在钢中的析出严重被 BN 抑制. (2) BN 夹杂物在钢中常与 MnS 和 Al2O3 复合 析出，与 Al2O3 复合析出时以 Al2O3 为核心，与 MnS 复合析出时无核心. BN 夹杂物经锻造易变形 为长条状，MnS 也易受热加工变形，Al2O3 受热加