隨著現代化工業向自動化、高速化和精密化的加工方向發展,要求鋼材具有良好的切削工藝性能,提高生產效率,以適應大批量生產。因此需要更多地采用提高和改善切削性能的鋼材,便于自動切削機床加工。
一、易切削鋼的定義
易切削鋼是指在鋼中加入一定數量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素,以改善其切削性的合金鋼。隨著切削加工的自動化、高速化與精密化,要求鋼材具有良好的易切削性是非常重要的,這類鋼主要用于自動切削機床上加工,故亦屬專用鋼。
二、易切削鋼的發展史
我國從1953年開始生產硫易切削鋼,由于易切削鋼質量要求高,生產難度大,因而造成了特殊鋼廠不愿意生產和普通鋼廠無能力生產局面,致使我國易切削鋼需要大量進口。根據有關統計數據,2002年我國共進口易切削鋼16.37萬噸,而我國國內年產量僅3萬噸左右。隨著機械加工業的發展,尤其是汽車工業的發展,我國易切削鋼需求量將快速增加。根據我國汽車產量的年增加量并以日本汽車工業用易切削鋼的需求比例進行估算,2015年我國汽車產量2400萬輛左右,我國易切削鋼年需求量將達到40萬噸-50萬噸,由此可見我國易切削鋼還有很大的發展空間。
三、主要的易切削鋼及其特性
根據易切削組成元素不同,可分為硫易切削鋼、鉛易切削鋼、鈣易切削鋼以及復合易切削鋼。根據其用途的不同,易切削鋼又分為自動機用鋼、結構用易切削鋼和特殊易切削鋼(耐熱鋼、不銹鋼、工具鋼等)。根據易切削性能的不同,又可分為一般易切削鋼,超易切削鋼等。下面小編帶大家一起了解按照組成元素的劃分的易切削鋼種類及特性:
1、硫易切削鋼
硫在鋼中與錳和鐵形成硫化錳夾雜,這類夾雜物能割裂基體金屬的連續性,在切削時促使斷屑形成小而短的卷曲半徑,而易于排除,減少刀具磨損,降低加工表面粗糙度,提高刀具壽命。通常鋼的被切削性隨鋼中硫含量的增多而提高。但鋼的縱向和橫向的力學性能差別大,橫向塑、韌性差,疲勞及耐蝕性能也有所降低。鋼中硫含量過高時,會導致熱脆性,對鋼的熱加工造成困難,惡化鋼的力學性能。通常硫含量為0.08%~0.30%,有的可提高到0.4%,易切削工具鋼和不銹鋼中的硫含量均應在0.06%~0.10%之間。磷多與硫復合加入鋼中,通常磷含量在0.04%~0.12%,磷固溶于鐵素體中會提高硬度和強度,降低韌性,使切屑易于折斷和排除,從而獲得良好的加工表面粗糙度,但磷含量過高會顯著降低塑性,提高硬度,反而對鋼的切削性起有害作用。
2、鉛易切削鋼
鉛在鋼中呈細小金屬顆粒形態,均勻分布或附著于硫化物的周圍。由于鉛的熔點較低,切削時融熔滲出起潤滑作用,降低摩擦,提高切削性,但并不影響常溫力學性能。鋼中鉛含量一般在0.10%~0.35%。因為鉛的比重大,如含量過高,容易引起嚴重的偏析并形成大顆粒夾雜物,反而降低鉛對切削加工的有利作用。鉛和硫復合加入低碳結構鋼中,改善鋼材被切削的效果更為顯著。
3、鈣易切削鋼
鋼中鈣與鋁、硅結合形成低熔點的復合氧化物(主要是CaO.Al2O3.SiO2),高速切削時,鈣系氧化物附著于切削工具表面起潤滑和減摩作用,從而提高刀具使用壽命。如果同時含硫、鉛等元素,它們的復合作用會使切削效果更好。
4、硒、碲、鉍易切削鋼
碲、鉍含量約為0.03%~0.10%,硒的含量可達0.15%。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形態存在于鋼中,其作用與硫相似,對于既要求高的切削性,又要求較好塑性的鋼,在鋼中加硒要比硫好。碲可單獨加入,也可與鉛或硫同時加入鋼中,形成復合夾雜物,以降低切削抗力和切削熱,使切屑容易排除,顯著提高鋼的切削性,得到良好的加工表面粗糙度,不過加碲后會使鋼的塑性、韌性稍有降低。硒和碲一般多用于合金鋼。鉍在鋼中的作用與鉛相似,呈細小的金屬顆粒夾雜物,均勻分布或附著于硫化物周圍。
表1:我國的易切削鋼牌號
四、國內易切削鋼市場情況
2024年以來,對于國內易切削鋼市場來說,現貨市場價格整體偏弱運行,鋼廠基本直供終端為主,市場經銷商越來越少。在國內生產易切削鋼的大中型鋼廠中,其中貴陽特鋼價格波動較小,其它鋼廠價格處于弱勢調整狀態,價格整體波動幅度在200-300元/噸不等;由于易切削鋼市場需求量較少,鋼廠出臺的調價政策相對較少,多數鋼廠根據客戶的訂貨量,實行一單一議的定價政策。市面上,由于下游企業對易切削鋼的訂貨采取直接對接鋼廠,使得貿易商備現貨量越來越少。
由于易切削鋼工藝的特殊性,使得國內多數鋼廠沒有生產能力,因此國內生產易切削鋼的鋼廠相對較少。目前我的鋼鐵網樣本企業中生產易切削鋼的大中型企業8家左右,12L14由于含鉛,污染性比較大,目前國內主要由貴陽特鋼生產;濟源鋼鐵、華菱湘潭鋼鐵、韶關鋼鐵集團、山西安泰集團等鋼廠均以生產1215為主。
根據Mysteel調研統計的樣本鋼廠企業產量數據來看,每月整體產量大概在5.68萬。大部分鋼廠產量較穩定,但個別鋼廠因為地理位置等外部因素,加之目前汽車和家電行業表現欠佳,導致產量較不穩定,采取以銷定產政策。
五、易切削鋼的的特性和應用
表2:易切削鋼的的特性和應用
六、易切削鋼行業合作發展策略
首先,加強易切削鋼行業上下游的交流和互信。加強與供應鏈上下游合作伙伴間的溝通交流,加強理解、互信和支持,共商解決方案。其次,打通易切削鋼行業價值鏈。通過易切削鋼行業商協會、產業聯盟等載體,及時了解價值鏈上出現的堵點,共同采取措施解決原材料供應、物流運輸等問題。最后,分散供應鏈存在的風險。共同探索供應鏈多元化發展的最佳路徑,分散不可抗力的風險,同時盡可能平衡各方的期望與訴求;并打造主要區域內的易切削鋼行業完整供應鏈內循環,提升抗風險能力。(我的鋼鐵)