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所谓易切削钢是指具有优良切削加工性能的钢材，提高钢材的易切削性能主要是通过往钢中单独或复合加入易切削元素(Ｓ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｒｅ等)。一般通过对刀具寿命、加工表面光洁度、切屑处理性、刀具受力以及能耗等几项综合指标来评价易切削钢切削性能的优越程度。

易切削钢分类及其特性

根据含易切削元素的不同，可分为硫易切削钢、铅易切削钢、钙易切削钢、钛易切削钢以及复合易切削钢。根据其用途的不同，易切削钢又分为自动机用钢、结构用易切削钢和特殊易切削钢(耐热钢、不锈钢、工具钢等)。根据易切削性能的不同，又可分为一般易切削钢，超易切削钢等。

－硫易切削钢

硫易切削钢占世界与我国易切削钢总产量的比例分别为70%和90%。硫易切削钢按硫含量不同，可分为低硫钢、中硫钢和高硫钢：一般低硫钢的Ｓ≤0.025%，有的甚至Ｓ0.01%；中硫钢的Ｓ=0.04～0.09%；高硫钢的Ｓ=0.1～0.3%。其中，中硫钢由于具有良好的切削性能和力学性能，已广泛应用于工业生产，而高硫钢则是为满足特殊切削性能需求的钢材。

一般认为，随着硫含量的增高，钢材的切削性能也越好，但对普通钢而言，微量增硫就能起到改善可切削性的明显效果；加入适当的硫(尤其在硫低于0.1%以下)，对改善钢可切削性的效果都是非常显著的。其作用主要表现在：不仅降低切削力与切削温度，明显提高刀具寿命，而且还降低工件的表面粗糙度，改善切屑处理性。

钢中硫主要以(Ｍｎ、Ｆｅ)Ｓ的形式存在钢中，由于ＭｎＳ夹杂物割断了基体的连续性和应力集中源作用而使车屑易断，润滑作用使刀具的磨损减小，从而改善了钢材的切削性能。为了使钢材具有更好的切削性能，应使钢中的ＭｎＳ具有一定的长宽比(Ｌ/Ｗ)，而研究表明夹杂物成球状和纺锤状比线条状更有利于切削，因此，希望钢中的ＭｎＳ成纺锤状或近似球状。然而ＭｎＳ在热轧过程中沿着轧制方向伸长，使硫易切削钢的横向力学性能明显降低，加剧了钢材的各向异性。通过向易切削钢中加入碲、钙、锆、稀土和钛等元素，使之与钢中的硫生成硫化物，而这些夹杂物高温塑性加工性能差，在压延时的延展变得困难，强度的各向异性也受到抑制，从而达到改变硫化物形状的目的。同时，应保证钢中具有一定锰硫比，以降低因钢中硫含量过高而带来的不利影响，以保证钢材的力学性能。
－铅易切削钢

铅易切削钢是在硫易切削钢基础上发展起来的。1932年人们受到可切削性非常优越的铅黄铜的启发，开始生产含铅易切削钢。但是当时由于冶炼和防止污染(ＰｂＯ有剧毒)等技术问题未得到解决，直到1937年美国一家研究所与内陆钢公司发表了铅易切削钢专利后，日本、德国才相继开始生产。我国从上世纪70年代就开始研制铅易切削钢，主要是在碳素结构钢、合金结构钢、工具钢和不锈钢中加入不同数量的铅，其加铅方法有单独加铅、复合加铅硫和铅-硫-碲。铅易切削钢中铅的含量一般为0.15～0.35%，日本ＪＡＳＯ规定调质和渗碳钢中铅含量为0.04～0.09%。

铅以微小单质金属颗粒分布于钢中并在钢中不固熔，在切削加工过程中，刀具与加工件之间产生强烈的摩擦，使钢中的铅颗粒呈熔融状析出，从而起到润滑作用来改善钢的切削性能，使钢的切屑细碎，降低刀具磨损，最终延长刀具寿命。与不含铅的钢相比，含铅钢的切削性能可提高20～50%，而机械性能与热处理性能基本保持不变，对冷、热加工性和焊接性也无影响。铅易切削钢已广泛用作制造精密仪表零件、汽车零件、各类机械的重要零件。但是铅易切削钢的接触疲劳低，故不宜用于承受疲劳应力负荷大的齿轮、轴承等零部件。

因铅比重大，钢液在凝固过程中容易产生偏析，并且铅有毒，生产过程中产生铅蒸汽所造成的公害难以解决，因此需要采用特殊的加铅工艺。国外冶炼铅易切削钢的加铅工艺均列为专利而保密，我国天津特殊钢厂在长期的生产实践中，对加铅工艺和控制铅污染方面做了大量工作，并在总结生产实践的基础上尝试了四种加铅的方法：1)钢包加铅法；2)电渣重熔加铅法；3)钢包底吹氩加铅法；4)钢包喷吹加铅法。但基于加铅质量和环保的考虑，只有电渣重熔加铅法和钢包喷吹加铅法应用于生产实践。虽然在冶炼铅易切削钢取得了很大的进展，但是从环保角度考虑，铅易切削钢使用范围已受到限制并最终将会被淘汰。

－钙易切削钢

从60年代起人们又从另一种途径来研究提高钢的可切削性，即加入某种特殊脱氧剂，控制生成所需要的氧化物夹杂。1964年联邦德国首先提出用钙脱氧钙易切削钢专利。三年后引入日本并正式投产。我国在80年代研制成功钙易切削钢，也被称为脱氧调整型易切削钢，是指用金属钙和钙-硅合金脱氧剂，来代替金属铝进行脱氧。一般钙易切削钢中只含0.001～0.006%Ｃａ。用钙或钙-硅脱氧后，通常钢中的钙、硅、铝复合氧化，生成ＣａＯ

向钢中加硫的Ｃａ-Ｓ复合易切削钢，其强度、塑性、冲击值、疲劳性能、耐磨性能和调质热处理性能等，同基础钢相当或略有下降。钙易切削钢多用于较重要的结构件，如轴、齿轮和花键轴等。在实际大量生产中，常常硬质合金和高速都使用。

－钛易切削钢

钛易切削钢是在钙易切削钢基础上发展起来的另一种新型易切削钢。1969年12月日本金属材料技术研究所提出了第一项钛易切削钢专利。单独加Ｔｉ的易切削钢特别适合于200ｍ/ｍｉｎ以上的高速切削，为改善其在中、低速的切削性能，加入一定量的Ｓ，也可复合加入其他易切削元素来生产钛复合易切削钢。我国在80～90年代成功研制出钛硫复合易切削钢Ｙ35ＴｉＳ和Ｙ45ＴｉＳ，目前在世界上处于领先水平。同Ｃａ-Ｓ易切削钢一样，Ｔｉ-Ｓ易切削钢在进行高速切削时，在刀具上形成一层Ｂｅｌａｇ覆盖膜，可延长刀具寿命3～9倍。钛易切削钢的淬透性、耐磨性、加工件的变形度，都优于基础钢，而疲劳性能、各向异性和其他性能，相当于或略低于基础钢。Ｔｉ-Ｓ易切削钢横向机械性能降低很小，故可做较重要的结构件，如机床上的丝杠、光杠、轴、齿轮和紧固件等。

按所含易切削元素可分为：

　　(1)硫易切削钢

　　硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢的纵向和横向的力学性能差别大，横向塑、韧性差，疲劳及耐蚀性能也有所降低。钢中硫含量过高时，会导致热脆性，对钢的热加工造成困难，恶化钢的力学性能。通常硫含量为0．08%～0．30%，有的可提高到0．4%，易切削工具钢和不锈钢中的硫含量均应在0．06%～0．10%之间。

　　磷多与硫复合加入钢中，通常磷含量在0．04%～0．12%，磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的加工表面粗糙度，但磷含量过高会显著降低塑性，提高硬度，反而对钢的切削性起有害作用。

　　(2)铅易切削钢

　　铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低，切削时融熔渗出起润滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影响常温力学性能。钢中铅含量一般在0．10%～0．35%。因为铅的比重大，如含量过高，容易引起严重的偏析并形成大颗粒夹杂物，反而降低铅对切削加工的有利作用。铅和硫复合加入低碳结构钢中，改善钢材被切削的效果更为显著。

　　(3)钙易切削钢

　　钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物(主要是CaO·Al2O3·SiO2)，高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用，从而提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素，它们的复合作用会使切削效果更好。

　　80年代以来随着切削工具的改进，在钙易切削钢上涂有T|N涂层的工具，对于工具费用高的滚齿刀、插齿刀等齿轮加工工具，有显著效果。

　　(4)硒、碲、铋易切削钢

　　碲、铋含量约为0．03%～0．10%，硒的含量可达0．15%。硒以硒化物如FeSe、MnSe等形态存在于钢中，其作用与硫相似，对于既要求高的切削性，又要求较好塑性的钢，在钢中加硒要比硫好。碲可单独加入，也可与铅或硫同时加入钢中，形成复合夹杂物，以降低切削抗力和切削热，使切屑容易排除，显著提高钢的切削性，得到良好的加工表面粗糙度，不过加碲后会使钢的塑性、韧性稍有降低。硒和碲一般多用于合金钢。铋在钢中的作用与铅相似，呈细小的金属颗粒夹杂物，均匀分布或附着于硫化物周围。

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