中重来解答锻造易切削化结构钢的选用与关键技术

  锻造在钢中添加S或S-Ca是改善结构钢切削性能的常用合金化手段。转炉炼钢使用80%以上的铁水，即使是电弧炉也可以使用超过60%的铁水，冷轧钢板或高纯净钢要求的铁水预脱硫技术以及其它高纯净钢冶炼技术被用于锻造热轧棒、线材或铸锭的生产，此时，如果不在钢包精炼或真空脱气后实施回硫工艺，钢中硫含量降到0.01%以下，材料的切削性能将大幅降低。根据切削性能和零件性能的综合要求，回硫钢中硫含量分为0.015%~0.035%、0.040%~0.065%、0.050%~0.070%等区间，硫含量越高，钢的切削性能越好。

  实践证明，如果渗碳齿轮钢20CrMnTiH的硫含量由0.008%提高到0.015%，齿轮高速干切刀具的耐用度可提高1.67倍；如果将曲轴用非调质钢48MnV的硫含量由0.015%提高到0.045%，则曲轴内铣（干铣）刀片的耐用度将提高49%~66%。硫含量越高，钢或锻件的锻造流线越严重，横向性能下降越明显。以半轴用40MnBH为例，淬火和低温回火状态下，硫含量为0.0057%和0.064%的40MnBH的扭转强度和拉伸强度比值分别为0.82和0.74，前者的扭转断口断面与轴线垂直，为切应力断口，而后者则出现纵向开裂。因此，承受扭转载荷的零件，如汽车驱动桥半轴、传动轴叉等不宜采用回硫钢。在热模锻件分模面对应部位，如果金属产生激烈的横向流动，将导致丝线状、棒状硫化物的扁平化，加剧硫化物分割基体的作用，使零件在该部位的横向性能进一步恶化，增加零件淬火开裂和磨削开裂的倾向。

  为防止回硫钢模锻分模面产生缺陷，减轻硫易切削化对钢材或锻件横向性能的影响，可从工艺和材料两个方面采取措施。其一是采用楔横轧、闭式锻模等锻造工艺，代替模锻工艺，因为前二者不产生分模面；其二是通过控制夹杂物形态，防止钢中硫偏聚和硫化物的过分粗化，是降低硫化物对回硫钢及其锻件上述危害的有效措施。硫化物变质处理技术、连铸工艺的末端搅拌或轻压下技术，是冶炼此类钢必要的关键技术。采用大截面铸坯，增加棒材轧制比，减小硫化物的横向尺寸，也有益于改善回硫钢的横向性能。

      锻造钢坯断面尺寸应满足轧制变形量和成品质量的要求，还要考虑轧辊强度和咬入条件的限制。一般钢坯断面高度H与轧辊辊径D之比 (即H/D) 应小于或等于0.5。钢坯长度受终轧温度、轧制时间和产品的定尺或倍尺的限制。加热时钢坯过长容易产生撞炉墙事故，过短则炉底利用率不高，影响加热炉产量。为生产各种钢材而选用钢坯时，应尽量考虑钢坯的共用性，以提高开坯机的生产力，以便简化车间的坯料管理。