改善機(jī)床灰鑄鐵鑄件性能的措施

近年來，由于我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，對機(jī)床的需求量不斷增長，但其中高精度機(jī)床基本上全由國外進(jìn)口。造成這種情況的主要原因是我國生產(chǎn)的機(jī)床鑄件不僅外觀不如人意，而且精度控制較差。

1我國機(jī)床灰鑄鐵件生產(chǎn)中存在的問題

(1)碳當(dāng)量低，導(dǎo)致鐵液的流動(dòng)性變差和白口傾向、收縮、鑄造應(yīng)力均增大，同時(shí)鑄件的斷面均勻性降低、彈性模量偏小、加工性能較差。

(2)廢鋼加入量少、生鐵加入量偏多的情況下，熔煉溫度較低，鐵液中的粗大石墨得不到改善，鑄件出現(xiàn)異形石墨的幾率增大，不能保證石墨形態(tài)較終為A型。

(3)利用中頻電爐進(jìn)行熔煉，鐵液中的、一般均小于0.055%，鐵液孕育效果較差，鑄件的內(nèi)在質(zhì)量不能得到保證。

(4)孕育量過大和孕育方法不當(dāng)。

(5)時(shí)效處理時(shí)只注重加熱溫度和時(shí)間，忽略升溫速度、爐內(nèi)溫差、降溫速度等因素，使時(shí)效后的鑄件質(zhì)量大打折扣。

2對機(jī)床灰鑄鐵件的要求

高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度灰鑄鐵是機(jī)床鑄鐵件的發(fā)展方向。因?yàn)闄C(jī)加工設(shè)備的高速切削、輕量化和高精度化，不僅要求鑄件薄壁化和具有良好的切削性能、減振性能、鑄造性能，而且具有較低的鑄造應(yīng)力和較高的彈性模量。高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度灰鑄鐵把強(qiáng)度和石墨化程度結(jié)合在一起，在較高水平上達(dá)到綜合性能的平衡。所以，國內(nèi)機(jī)床灰鑄鐵件通常采用HT250，HT300，HT350等高強(qiáng)度灰鑄鐵，國外發(fā)達(dá)國家一般采用強(qiáng)度等級為300MPa和350MPa的灰鑄鐵。

一般要求機(jī)床灰鑄鐵件的石墨形狀為A型，石墨長度為4~5級；珠光體體積分?jǐn)?shù)超過95%，碳化物體積分?jǐn)?shù)低于3%；關(guān)鍵部位的硬度應(yīng)在190240HBS，導(dǎo)軌的硬度差不超過20HBS。

3影響機(jī)床灰鑄鐵件性能的因素

3.1碳當(dāng)量的影響

低碳當(dāng)量高強(qiáng)度灰鑄鐵的流動(dòng)性較低，使鑄件薄壁化及輕量化受到限制；碳當(dāng)量降低使固態(tài)收縮增大，導(dǎo)致鑄造應(yīng)力增加，鑄件變形及冷裂傾向增大；隨著碳當(dāng)量的降低，鐵液的過冷度加大，鐵液白口傾向增加，機(jī)床鑄件薄壁處與厚壁處的組織、硬度差異加劇，導(dǎo)致斷面敏感性增大；碳當(dāng)量的降低常導(dǎo)致硬度的提高，造成刀具切削量減少、切削速度降低，從而惡化了加工性能[m。因此，在相同強(qiáng)度條件下，應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)更高的碳當(dāng)量水平。

3.2合金元素的影響

灰鑄鐵中的合金元素主要是Mn，Cr，Cu，Sn，Mo等促進(jìn)珠光體生成元素，這些元素含量的多少將直接影響珠光體的體積分?jǐn)?shù)，同時(shí)這些元素在一定程度上細(xì)化石墨和珠光體，并且對鐵素體起固溶強(qiáng)化作用，從而使灰鑄鐵具有較高的強(qiáng)度。因此，在熔煉過程中控制合金元素的含量也是提高鑄件性能的重要手段。

3.3爐料的影響

爐料中某些合金元素和有害元素對鑄鐵性能也有影響。如生鐵是Ti的主要來源，因此生鐵使用量的多少會(huì)直接影響材料中的w(Ti)量，Ti影響灰鑄鐵的切削加工性能及增加薄壁件的滲漏的傾向。又如廢鋼是許多合金元素的來源，所以廢鋼的選擇和加入量對鑄鐵的力學(xué)性能也有直接的影響；增大廢鋼加入量可以減少生鐵粗大石墨遺傳性的影響，但采用全廢鋼感應(yīng)電爐熔煉時(shí)，增碳工藝必不可少，此時(shí)增碳劑的選用是關(guān)鍵。必須選用經(jīng)過高溫石墨化處理的增碳劑，因?yàn)橹挥薪?jīng)過高溫石墨化處理，C原子才能從原來的無序排列狀態(tài)過渡到片狀石墨的有序排列狀態(tài)，這樣的片狀石墨才能成為石墨形核的較好核心，從而起到促進(jìn)石墨化的作用。此外，選用經(jīng)過高溫石墨化處理的增碳劑，可有效防止鑄件產(chǎn)生氮?dú)饪住?/div>