[发明专利]一种改善铸铁高速切削性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种改善铸铁高速切削性能的方法。

背景技术

现代工业生产中，为保证机件的生产效率和加工精度，通常采用如下两方面的技术手段：一方面是不断提高机床主轴的转数进行高速切削，如精镗汽车缸体缸孔时，需要机床的转数高达两万转；另一方面是不断增加不换刀一次加工的零件数量。

上述的技术手段对铸铁材料的高速切削加工性能提出了更加苛刻的要求。对于铸铁材料本身而言，由于其耐磨性等使用性能和高速切削加工性是相互矛盾的，保证耐磨性则加工性差，保证加工性则耐磨性差，解决这样的矛盾至关重要。

铸铁的高速切削加工性能主要由加工时断屑情况和铸铁的组织决定。

加工时断屑情况良好时可以满足高速切削加工性能，S元素是影响断屑的主要元素，当S元素含量低于0.09%时加工时不易断屑，满足不了高速切削加工的要求，现有技术中只控制铸铁中S元素的上线，不控制下线。

组织中决定高速切削加工性能好坏的是组织中硬质点形态、大小、分布、数量，影响它们的主要是杂质元素的种类和含量，现有技术中的控制方法是分别独立控制每一个元素的含量，不让他们生成硬质点。

但是，为保证高速切削加工性能，各元素允许存在的含量非常低，对铸铁材料来说这样低的量根本达到，只有选用高纯材料，即使选用高纯的材料达到了要求，生产成本也非常高无法生产。

现有技术中还没有一种将铸铁中的各元素看作一个整体，综合利用它们之间的交互作用，控制让其生成能改善加工性的特殊化合物，或不让生成影响加工性的化合物，从而改善铸铁高速切削性能的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善铸铁高速切削性能的方法，该方法通过利用铸铁各元素之间的交互作用，控制让其生成能改善加工性的特殊化合物，或不让生成影响加工性的化合物，从而改善铸铁高速切削性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种改善铸铁高速切削性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、控制铸铁C、Si、Mn、P、S以外的其他元素的总量不超过铸铁的0.7%； 

步骤二、分析铸铁各元素的成分，分别确定Cr、Mo、Ti、N、S元素的含量；

步骤三、计算Cr和Mo的比值，Ti和N的比值；

步骤四、判断Cr和Mo的比值是否大于2，Ti和N的比值是否在0.5%至1.5%的范围，S元素的含量是否低于0.09%；

步骤五、如果步骤四的条件全部满足，则浇铸铸件；如果步骤四的条件没有全部满足，则采用如下方式的一种或多种，使铸铁满足步骤四的全部条件：

（1）、Cr和Mo的比值小于等于2时，则增加Cr量使Cr和Mo的比值大于2；

（2）、Ti和N的比值小于等于0.5时，则增加Ti量使Ti和N比值落在0.5%至1.5%的范围；

（3）、Ti和N的比值大于1.5时，则增加N量使Ti和N比值落在0.5%至1.5%的范围；

（4）、S元素的含量低于0.09%时，则增加FeS将S量提高至大于0.09%，但最高不得超过0.12%。

本发明利用铸铁各元素之间的交互作用，不必刻意控制材料中微量元素存在的量，放宽对材料中微量元素的要求，不需用高纯净材料即可保证高速切削加工性能，可节约资源、扩大了材料的使用范围，显著地降低成本。

 

具体实施方式

铸铁的高速切削加工性能主要由加工时断屑情况和铸铁的组织决定。

从铸铁元素交互作用的角度，整体考虑元素存在的范围，则可以将其控制在较大的范围。

当Cr: Mo的比值大于2时，Cr、Mo可以高出独立控制量很高的含量存在，但其高速切削加工性能却非常好，是因为他们形成复杂结构的碳化物，由于结构复杂它们不易扩散，析出非常困难，故只能在原位弥散析出，不易形成较大尺寸的硬质点，则对高速切削加工性能不产生影响。

当Cr: Mo的比值小于2时，Cr、Mo则形成简单结构的碳化物，他们的显微硬度HV达2500以上，由于结构简单很容易扩散析出，在晶界或凝固较慢结晶偏析的地方形成，相当于在软的基体上布上了硬的质点，高速切削加工时对刀具产生抗力增加刀具的磨损。

同样，合金中的Ti、N相遇可生成TiN氮的化合物，TiN的显微硬度则高达HV3000，熔点也高。结晶时，如果生成TiN它们可作为铸铁组织的外来晶核，起到细化组织消除碳化物的作用，有利于改善机械加工性能。