易切削钢在世界范围内越来越受到广泛的应用,主要用于对零部件加工性能要求高的精密仪器和汽车的传动轴上。现有的易切削钢大多存在这样或那样的缺陷,比如硫系和铅系易切削钢在生产的过程中会对环境造成污染,石墨化易切削钢作为一种新型的环保型易切削钢,越来越受到世界各国研究者的关注。在实际生产中,石墨化易切削钢的生产工艺一直是技术难题。因此,很有必要针对工艺参数对石墨化工艺进行实验室研究,为实际生产此类易切削钢奠定基础和提供参考。本文以45号钢为研究对象,利用4种不同的热处理工艺路线对实验钢的石墨化程度进行研究,采用光学显微镜、扫描显微镜来观察微观组织的形貌,用维氏硬度计来测量第二相的硬度,用能谱来分析第二相的成分,用数控机床来对实验钢的切削性能进行测试。通过理论与实验相结合的方法分别研究了过冷度和预先塑性变形对实验钢石墨化过程的影响,分析了石墨析出的组织演变规律,总结了石墨的形貌,形核位置,尺寸大小和其对实验钢切削性能的影响,并提出最优的石墨化工艺路线。实验钢进行直接退火处理的试验结果表明,退火温度从680 ℃升高到780℃,实验钢中石墨的析出量逐渐增多,石墨的硬度逐渐降低,尺寸越来越大,大部分分布在晶界,少部分布在晶粒内部,所有石墨点的形状基本都接近圆形。随着石墨含量的增多,切屑越易断,不易粘连,形貌会从螺旋型逐渐变成C型,切削性能逐渐升高。最优石墨化退火温度为7800℃。变形对实验钢石墨化影响的研究结果表明,预先压缩处理可以在低温达到与未压缩高温退火处理相同的石墨化程度。相同压缩量下,随着退火温度的升高,实验钢的切削性能逐渐提高,780℃的时候达到最好的水平。相同退火温度下,随着实验钢的压缩量从15%增加到30%,石墨的析出量逐渐增加,压缩量到达40%石墨的形态发生变化,尺寸变小,形核位置大量增加,形成弥散性较好的石墨颗粒,当压缩量达到50%时候,石墨会产生偏聚,4种不同压缩量下石墨颗粒平均尺寸分别为8.68,12.65,3.32和5.75μm,大多数呈不规则的圆形,并分布在晶界处,随着压缩量的增多,切屑的形貌从由螺旋型、C型、到近似长方形再到由螺旋型和C型混合组成,切削性能先升高再降低,在压缩量在40%下切削性能达到最好。