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快削鋼の分類と特徴

2024-07-17 13:34

快削元素の含有量の違いにより、硫黄快削鋼、鉛快削鋼、カルシウム快削鋼、複合快削鋼に分けられます。快削鋼は、用途の違いにより、自動機用鋼、構造用快削鋼、特殊快削鋼(耐熱鋼、ステンレス鋼、工具鋼など)に分けられます。易削性の違いにより、一般快削鋼、超快削鋼などに分けられます。




(1)硫黄快削鋼。硫黄は鋼中のマンガンや鉄とともに硫化マンガン介在物を形成し、母材の連続性を切断し、切削中に小さく短いカール半径の形成を促進し、除去しやすくし、工具の摩耗を減らし、加工面粗さを減らし、工具寿命を向上させます。通常、鋼の被削性は鋼中の硫黄含有量の増加とともに増加します。しかし、鋼の縦方向と横方向の機械的性質には大きな差があり、横方向の可塑性と靭性が悪く、疲労と耐食性が低下します。鋼中の硫黄含有量が高すぎると、熱脆性を引き起こし、鋼の加熱加工が困難になり、機械的性質が劣化します。硫黄含有量は通常0.08%〜0.30%ですが、0.4%まで増やすこともできます。易切削工具鋼とステンレス鋼の両方の硫黄含有量は0.06%〜0.10%である必要があります。リンと硫黄の組み合わせが鋼に添加され、リン含有量は通常 0.04% ~ 0.12% です。フェライト中のリン固溶体は硬度と強度を高め、靭性を低減し、切りくずの破断と除去を容易にし、良好な加工面粗さを実現します。ただし、リン含有量が多すぎると、可塑性が大幅に低下し、硬度が上昇し、実際に鋼の切削性能に悪影響を及ぼします。




(2)鉛フリー切削鋼。鉛は鋼中で小さな金属粒子の形で存在し、硫化物の周囲に均一に分布または付着しています。鉛は融点が低いため、切削中に溶けて染み出し、潤滑性を提供し、摩擦を減らし、切削性能を向上させますが、室温での機械的性質には影響しません。鋼中の鉛含有量は一般に0.10%〜0.35%です。鉛の割合が高いため、含有量が多すぎると深刻な偏析を引き起こしやすく、大きな粒子介在物を形成し、実際には鉛の切削加工に対する有益な効果を低下させる可能性があります。低炭素構造用鋼に鉛と硫黄を複合添加すると、鋼の切削効果が大幅に向上します。




(3)カルシウム快削鋼。鋼中のカルシウムはアルミニウムやシリコンと結合して低融点の複合酸化物(主にCaO・Al2O3・SiO2)を形成します。高速切削時には、カルシウム系酸化物が切削工具の表面に付着して潤滑と摩擦低減の効果を発揮し、工具寿命が向上します。硫黄や鉛などの元素が同時に存在すると、それらの複合効果で切削効果が向上します。




(4)セレン、テルル、ビスマス快削鋼。テルルとビスマスの含有量は約0.03%〜0.10%で、セレンの含有量は0.15%に達することがあります。セレンは鋼中にFeSeやMnSeなどのセレン化物の形で存在し、その効果は硫黄に似ています。高い切削性と良好な可塑性の両方を必要とする鋼の場合、鋼にセレンを添加する方が硫黄よりも優れています。テルルは単独で、または鉛や硫黄と一緒に添加して鋼中に複合介在物を形成し、切削抵抗と切削熱を低減し、切りくずの除去を容易にし、鋼の切削性能を大幅に向上させ、良好な加工面粗さを実現します。ただし、テルルを添加すると、鋼の可塑性と靭性がわずかに低下する可能性があります。セレンとテルルは一般に合金鋼に使用されます。鋼鉄におけるビスマスの役割は鉛の場合と似ており、小さな金属粒子が均一に分布しているか、硫化物に付着しています。



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