蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲(chóng)狀的鑄鐵，是20世紀(jì)60年代中期研制成功的。它的石墨形態(tài)介于片狀石墨和球狀石墨之間，所以力學(xué)性能也介于普通灰口鑄鐵和球墨鑄鐵之間。蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分(％)通常為:C3.5～3.9,Si2.2～2.8,Mn 0.4～0.8,P<0.06,S<0.06,R(稀土)0.04～0.06。它的物理性能和鑄造性能優(yōu)于球墨鑄鐵，接近普通灰口鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛用來(lái)制作鋼錠模、排氣管、汽缸等。 蠕墨鑄鐵 - 組織成分 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵 1、成分 化學(xué)成分和球墨鑄鐵基本相同，一般為wC=3.0％～4.0％，wSi=2.0％～3.0％，wMn=0.4％～0.8％，wP<0.08％，wS<0.04％。其成分特點(diǎn)也是高的碳和硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，低的錳、磷和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 2、組織 蠕墨鑄鐵的組織為鋼的基體上分布著蠕蟲(chóng)狀石墨。蠕蟲(chóng)狀石墨為互不連接的短片狀，其石墨片的長(zhǎng)厚比較小，端部較鈍，其形態(tài)介于片狀石墨和球狀石墨之間。 2 性能 蠕墨鑄鐵的性能優(yōu)良，具有灰鑄鐵和球墨鑄鐵的一系列優(yōu)點(diǎn)。 1)力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，如抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彎曲疲勞強(qiáng)度優(yōu)于灰鑄鐵，而接近于鐵素體球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵的斷面敏感性較普通灰鑄鐵小得多，故其厚大截面上的力學(xué)性能仍比較均勻。此外它的耐磨性?xún)?yōu)于孕育鑄鐵和高磷耐磨鑄鐵。 2)導(dǎo)熱性和耐熱疲勞性比球墨鑄鐵高得多，這是蠕墨鑄鐵的突出優(yōu)點(diǎn)?？股L(zhǎng)性和抗氧化性均較其它鑄鐵都高。 3)減振性能比球墨鑄鐵高，而不如灰鑄鐵。 4)良好的工藝性能。切削加工性?xún)?yōu)于球墨鑄鐵，鑄造性能接近灰鑄鐵，其縮孔、縮松傾向小于球墨鑄鐵，故鑄造工藝比較簡(jiǎn)單。 3 熱處理 蠕墨鑄鐵在鑄態(tài)時(shí)，其基體具有大量的鐵素體，通過(guò)正火可增加珠光體，提高強(qiáng)度和耐磨性。為了消除自由滲碳體或提高塑性，可以通過(guò)退火獲得85％以上鐵素體基體的蠕墨鑄鐵。 4 應(yīng)用了、 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵(CGI)在柴油機(jī)和賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件上的應(yīng)用正日益增多。為了有效地切削加工這種極具挑戰(zhàn)性的材料，刀具的選擇至關(guān)重要。 性能強(qiáng)韌的工件新材料的不斷發(fā)展，正在驅(qū)使刀具制造商去開(kāi)發(fā)新的刀具幾何形狀、硬質(zhì)合號(hào)和涂層技術(shù)。 例如，為航空工業(yè)服務(wù)的加工車(chē)間必須找到加工5553鈦合金和復(fù)合材料的有效手段。同樣，醫(yī)用零件加工車(chē)間則需要加工PEEK聚合體、不銹鋼及其他特殊材料。而在汽車(chē)制造業(yè)，一種典型的難加工材料就是蠕墨鑄鐵(CGI)。這種材料主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、氣缸蓋以及通常用于大型柴油機(jī)卡車(chē)的軸承蓋鑄件。由于蠕墨鑄鐵的重量比傳統(tǒng)的灰鑄鐵輕一半，因此對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)具有更高的燃料能效。此外，其強(qiáng)度和剛度比灰鑄鐵高一倍，從而可以設(shè)計(jì)出壁厚更薄的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。因此，一臺(tái)裝配好的蠕墨鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)的重量要比灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)減輕9%左右。 蠕墨鑄鐵的應(yīng)用在歐洲已有較長(zhǎng)時(shí)間，在美國(guó)也已經(jīng)被越來(lái)越多的人所接受。蠕墨鑄鐵能夠承受柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的較高燃燒壓力，而采用鑄鐵氣缸套的鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體則做不到這一點(diǎn)。某些高性能的V型賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)也采用蠕墨鑄鐵制造，不僅因?yàn)榭梢詼p輕重量，而且還可以提高剛性(尤其是氣缸之間凹陷處的剛性)。 蠕墨鑄鐵更難以加工的一個(gè)原因是它的拉伸強(qiáng)度是灰鑄鐵的2~3倍。在銑削加工中，較高的拉伸強(qiáng)度將轉(zhuǎn)化為較高的切削力，加工蠕墨鑄鐵所需要的加工功率比加工灰鑄鐵要高約15%~25%.因此，有些原來(lái)加工灰鑄鐵的車(chē)間需要轉(zhuǎn)產(chǎn)加工蠕墨鑄鐵時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)床功率不足的問(wèn)題。此外，加工蠕墨鑄鐵還會(huì)面臨以下挑戰(zhàn)： (1)蠕墨鑄鐵的熱傳導(dǎo)率相對(duì)較低，因此加工時(shí)產(chǎn)生的切削熱積聚在工件中，反過(guò)來(lái)會(huì)影響刀具的磨損。與此相反，灰鑄鐵具有較好的熱傳導(dǎo)性，加工時(shí)切削熱容易被切屑帶走。 (2)蠕墨鑄鐵零件的鑄造硬皮具有鐵素體結(jié)構(gòu)，容易與刀具切削刃發(fā)生粘結(jié)作用。而灰鑄鐵的鑄造硬皮為珠光體結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)發(fā)生粘結(jié)。 (3)與灰鑄鐵不同，蠕墨鑄鐵中不包含硫化物。灰鑄鐵中的硫化物沉積到刀具切削刃上，可以起到潤(rùn)滑作用，有利于延長(zhǎng)刀具壽命。 (4)在蠕墨鑄鐵的鑄造工藝中，加入了鈦?zhàn)鳛楹辖鹪?，從而產(chǎn)生了強(qiáng)度較高的鑄造外皮，同時(shí)也在整個(gè)鑄件中形成了具有磨蝕性的游離碳化物。蠕墨鑄鐵中的合金元素含量對(duì)其可加工性以及刀具壽命具有很大影響。 由于上述原因，用于切削蠕墨鑄鐵的刀具壽命通常只有切削灰鑄鐵刀具壽命的一半。 銑削與鏜削與灰鑄鐵相比，蠕墨鑄鐵的銑削加工表面光潔度(Rz)可以提高大約50%,這就意味著可以減少可能需要的加工工序，或者可能不需要使用精加工刀具來(lái)獲得要求的表面光潔度。在加工中，當(dāng)?shù)毒咄顺銮邢鲿r(shí)，蠕墨鑄鐵工件的邊緣不會(huì)發(fā)生破損；而灰鑄鐵工件則可能產(chǎn)生崩損，當(dāng)破損嚴(yán)重時(shí)，就可能導(dǎo)致缸體報(bào)廢。蠕墨鑄鐵在這方面的特性與鋼比較類(lèi)似，即會(huì)產(chǎn)生毛刺但不會(huì)產(chǎn)生崩損。 由于利用常規(guī)工藝加工蠕墨鑄鐵時(shí)，必須采用較低的切削速度，因此可能需要花費(fèi)比切削灰鑄鐵幾乎長(zhǎng)三倍的加工時(shí)間。為了確定更的蠕墨鑄鐵加工方法，山特維克公司進(jìn)行了許多試驗(yàn)。對(duì)于銑削加工，確定的刀具材料是涂層硬質(zhì)合金，涂層采用厚層氮碳化鈦(TiCn)和氧化鋁(Al2O3)。厚涂層的厚度為7~10μm,薄涂層的厚度一般為2~3μm. 蠕墨鑄鐵銑削試驗(yàn)結(jié)果如下：加工機(jī)床：HellerPFV2;切削深度：3mm;吃刀長(zhǎng)度：80mm;切削速度：130m/min;轉(zhuǎn)速：414r/min;進(jìn)給率：298mm/min;每齒進(jìn)給量：0.36mm;刀片數(shù)量：2(用于試驗(yàn))；銑削總面積：3.08m2;刀具壽命：130min(全吃刀)；每個(gè)刀片壽命：1.54m2. 該試驗(yàn)采用為加工鑄鐵而設(shè)計(jì)的CoroMill365銑刀加工一個(gè)液體控制零件。所用的厚型刀片為12°正角刀片，但它安裝在負(fù)角度的刀座上，從而形成了較小的正切削角。它也允許采用密度較高的刀片排列方式，以獲得盡可能高的生產(chǎn)率。 對(duì)于蠕墨鑄鐵的車(chē)削和鏜削加工，山特維克公司推薦采用具有高耐磨蝕特性的硬質(zhì)合金基體，加上采用中溫化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝制備的耐磨厚涂層。試驗(yàn)表明，用CBN刀片鏜削蠕墨鑄鐵的刀具壽命僅為鏜削灰鑄鐵時(shí)的1/10.此時(shí)，采用小正角(5°~10°）的刀具幾何形狀比較恰當(dāng)，并推薦在加工蠕墨鑄鐵時(shí)不使用冷卻液。 鏜削工藝能夠通過(guò)一次走刀完成粗鏜缸孔的精加工。為此而開(kāi)發(fā)的多刀片刀具稱(chēng)為長(zhǎng)刃刀具(Long-EdgeTool)。該刀具按螺旋路徑向下進(jìn)給切入缸孔，據(jù)說(shuō)精鏜一個(gè)缸孔所用的時(shí)間與加工灰鑄鐵缸孔大致相當(dāng)。后續(xù)的珩孔加工就是發(fā)動(dòng)機(jī)裝配前的終工序。 在開(kāi)發(fā)這種新的精鏜工藝時(shí)，粗加工較好采用傳統(tǒng)的單頭銑刀，刀片采用Si3Ni4涂層和專(zhuān)為鏜削蠕墨鑄鐵而優(yōu)化的幾何形狀。