合金元素對鑄鐵件硬度影響研究

柳艷李貴茂

（沈陽汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系 沈陽 110015 遼寧科技學(xué)院 冶金工程系 遼寧本溪 117004）

國外高端市場對灰鑄鐵鑄件外觀質(zhì)量，內(nèi)部缺陷，機(jī)械性能，加工性能，要求比較嚴(yán)格，特別是鑄件不能有裂紋、表面和內(nèi)部不能有縮松、縮孔，機(jī)械性能中硬度要求很高。在此要求下，不僅要從鑄件生產(chǎn)的圖紙、造型工藝上對這些問題進(jìn)行改進(jìn)，鑄件材質(zhì)方面也要進(jìn)行改進(jìn)，來減少這些問題的產(chǎn)生。

目前高端市場鑄件趨近于合金化，通過合金提高性能來滿足客戶需求。目前部分企業(yè)生產(chǎn)此類鑄件采用的思想是降低CE的同時，再通過加入合金來達(dá)到機(jī)型性能滿足客戶需求的工藝。但是這種方法往往不穩(wěn)定，時常達(dá)不到客戶需求，而且還使鑄件發(fā)生裂紋，縮松、縮孔等問題，不良品，廢品率較高。通過提高CE可以減少此類缺陷的發(fā)生傾向，但是很多工廠擔(dān)心鑄件機(jī)械性能（硬度）達(dá)不到客戶要求。本課題就是針對這種疑問，結(jié)合實際，研究在合金成分不變的情況下，提高CE對灰鐵鑄件的硬度以及裂紋、縮孔傾向的影響。希望能夠?qū)τ蓄愃魄闆r的工廠提供一定的參考依據(jù)。

一、試驗材料和方法

1.試驗材料

試驗選著的是德國一家公司提供的灰鑄鐵鑄件，床身1重820kg、導(dǎo)軌壁厚42mm；滑塊重350Kg、關(guān)鍵部位壁厚50mm；床身2重1080kg、導(dǎo)軌壁厚42mm。硬度測量在這三個鑄件的重要部位進(jìn)行。

2.試驗方法

對以上三類鑄件取樣做本體硬度的試驗，CE提高前的數(shù)據(jù)與提高后的數(shù)據(jù)各取6組，提高前的試驗結(jié)果和提高后的試驗結(jié)果進(jìn)行比較，分析在合金成分基本不變時，CE對灰鑄鐵鑄件硬度的影響。

二、試驗結(jié)果與分析

圖1、2、3是三類高端市場灰鐵鑄件在CE提高前后的硬度變化曲線，從曲線圖中我們可以看出，三種鑄件在合金成分基本不變的情況下，提高CE后硬度都有所提高，而且還可以看出低CE時硬度波動較大，高CE時硬度值趨于穩(wěn)定。

灰鑄鐵的硬度取決于基體，這是由于硬度的測定方法是用鋼球壓在本體上，鋼球的尺寸相對于石墨裂縫而言是相當(dāng)大的，所以外力主要作用在基體上[1]。因此，雖然基體內(nèi)珠光體數(shù)量減少，但是硬度反而略有提高，這主要是因為隨著C含量的增加，Si含量增加的更快，Si/C的比值由0.37左右增大到0.57左右，增加了0.2，導(dǎo)致了珠光體的片層間距的減小，提高了鑄鐵的硬度。當(dāng)然，CE的提高并不是無限制的，而是應(yīng)該在一定的范圍，在CE提高到某一值時，既能保證機(jī)械加工性能，還能減小裂紋、縮孔傾向。這樣就可以相對減少一些合金的加入量，例如減少一部分Cu的加入量，可以有效的降低成本，提高工藝出品率。所以，在工廠生產(chǎn)時，應(yīng)該選擇一個合適的碳當(dāng)量，設(shè)計一套穩(wěn)定的工藝，去適應(yīng)高端市場的要求，提高鑄件質(zhì)量，滿足客戶需求。

結(jié)論

（1）在保證合金成分變化不大的情況下，提高CE后灰鐵鑄件的硬度提升且趨于穩(wěn)定。

（2）Si/C比的增加導(dǎo)致珠光體片層間距的減小是硬度提高的主要原因。

[1]陸文華，李隆盛，黃良余.鑄造合金及其熔煉.機(jī)械工業(yè)出版社[M].2002,8:7-34.