4. Сталі підвищеної та високої оброблюваності різанням (автоматні сталі)

Для поліпшення оброблюваності різанням застосовують вуглецеві сталі з підвищеним вмістом сірки (0,08–0,3 %) та фосфору (0,06 %). У цих сталях сірка знаходиться у виді сульфідів марганцю, витягнутих уздовж напрямку прокатки, що сприяють утворенню короткої та ламкої стружки. При підвищеному вмісті сірки зменшується тертя між стружкою й інструментом через дію сульфіду марганцю, що змазує. Фосфор, підвищуючи твердість, міцність та поріг холодноламкості, сприяє утворенню ламкої стружки й одержанню гладкої блискучої поверхні при різанні. Вуглецеві сталі з підвищеним вмістом сірки і фосфору – автоматні сталі маркують буквою А з цифрами на ній: A11, А12, А20, А30, А35. Зі сталі А12 на швидкохідних автоматах виготовляють гвинти, болти, гайки та різні дрібні деталі складної конфігурації, а з А20, А30, А40М – деталі, що працюють в умовах підвищених напруг. Ці сталі випускають без термічної обробки, у виді каліброваних високо відпущених (відпалених) і каліброваних нагартованих профілів.

Сталі з підвищеним вмістом сірки мають велику анізотропію властивостей, схильні до крихкого руйнування і мають знижену межу витривалості. Поліпшення оброблюваності сталі досягається в результаті легування сталі Pb, Ca, Se, Ті, що утворюють у структурі металеві і неметалічні включення. Ці включення створюють у разі різання внутрішнє змащення - найтонший шар, що перешкоджає схоплюванню матеріалу інструмента з матеріалом оброблюваної деталі, унаслідок чого легше відокремлюється стружка.

Свинець поліпшує оброблюваність сталі при знижених та середніх швидкостях різання і поліпшує якість оброблюваної поверхні. Легування сталі 0,15–0,3 % Рb підвищує швидкість різання на 20–35 %, а при збереженні постійної швидкості різання збільшує стійкість інструмента в 2–7 разів. В автомобільній промисловості для деталей, що виготовляються з прутків на металорізальних і холодновисадкових автоматах, широко застосовують поліпшуванні та цементуємі (нітроцементуємі) автоматні сталі, що містять свинець (АС – автоматний, утримуючий свинець). Сталі АС12ХН, АС14ХГН, АС19ХГН призначені для виготовлення осі сателітів диференціала, фланця масляного насоса, тяги, гайок, муфт, деталей типу проміжної шестірні заднього ходу та ін. Сталі, що містять свинець, поставляють після поліпшення або ізотермічного відпала. Сталі для деталей, що піддаються складній механічній обробці (колінчаті вали, шатуни та ін.), а також нержавіючі для поліпшення їхньої оброблюваності різанням мають підвищений зміст сірки (0,06–0,10 %); крім того, їх легують селеном (0,04–0,10 %); сталі А35Е, А40ХЕ (Е – селен) застосовують після нормалізації. Вони менш схильні до крихкого руйнування та дозволяють збільшити швидкість різання в 1,5–1,8 рази, а стійкість інструмента більш ніж у два рази. Кальцій містні (Ц –кальцій) сталі (0,002–0,008 % Са) дешеві та нетоксичні, можуть бути рекомендовані для широкого використання (АЦ20, АЦ30, АЦ40, АЦ40Х, АЦ40М, A1X30XM, АЦ20ХНЗ та ін.).

Кальцій та селен знижують механічні властивості сталі, особливо в поперечному напрямку. Виплавка сталей з підвищеною оброблюваністю зв'язана з погіршенням екологічної обстановки.