蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲狀的鑄鐵，是20世紀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％。其成分特點也是高的碳和硅質(zhì)量分數(shù)，低的錳、磷和硫質(zhì)量分數(shù)。 2、組織 蠕墨鑄鐵的組織為鋼的基體上分布著蠕蟲狀石墨。蠕蟲狀石墨為互不連接的短片狀，其石墨片的長厚比較小，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。 1)力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，如抗拉強度、伸長率、彎曲疲勞強度優(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。此外它的耐磨性優(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。抗生長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。切削加工性優(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，故鑄造工藝比較簡單。 3 熱處理 蠕墨鑄鐵在鑄態(tài)時，其基體具有大量的鐵素體，通過正火可增加珠光體，提高強度和耐磨性。為了消除自由滲碳體或提高塑性，可以通過退火獲得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)在柴油機和賽車發(fā)動機零件上的應(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)使刀具制造商去開發(fā)新的刀具幾何形狀、硬質(zhì)合金牌號和涂層技術(shù)。 例如，為航空工業(yè)服務(wù)的加工車間必須找到加工5553鈦合金和復(fù)合材料的有效手段。同樣，醫(yī)用零件加工車間則需要加工PEEK聚合體、不銹鋼及其他特殊材料。而在汽車制造業(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)動機缸體、氣缸蓋以及通常用于大型柴油機卡車的軸承蓋鑄件。由于蠕墨鑄鐵的重量比傳統(tǒng)的灰鑄鐵輕一半，因此對于汽車來說具有更高的燃料能效。此外，其強度和剛度比灰鑄鐵高一倍，從而可以設(shè)計出壁厚更薄的發(fā)動機缸體。因此，一臺裝配好的蠕墨鑄鐵發(fā)動機的重量要比灰鑄鐵發(fā)動機減輕9%左右。 蠕墨鑄鐵的應(yīng)用在歐洲已有較長時間，在美國也已經(jīng)被越來越多的人所接受。蠕墨鑄鐵能夠承受柴油發(fā)動機的最高燃燒壓力，而采用鑄鐵氣缸套的鋁制發(fā)動機缸體則做不到這一點。某些高性能的V型賽車發(fā)動機也采用蠕墨鑄鐵制造，不僅因為可以減輕重量，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原因是它的拉伸強度是灰鑄鐵的2~3倍。在銑削加工中，較高的拉伸強度將轉(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，有些原來加工灰鑄鐵的車間需要轉(zhuǎn)產(chǎn)加工蠕墨鑄鐵時，可能會出現(xiàn)機床功率不足的問題。此外，加工蠕墨鑄鐵還會面臨以下挑戰(zhàn)： (1)蠕墨鑄鐵的熱傳導(dǎo)率相對較低，因此加工時產(chǎn)生的切削熱積聚在工件中，反過來會影響刀具的磨損。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)，因此不會發(fā)生粘結(jié)。 (3)與灰鑄鐵不同，蠕墨鑄鐵中不包含硫化物?；诣T鐵中的硫化物沉積到刀具切削刃上，可以起到潤滑作用，有利于延長刀具壽命。 (4)在蠕墨鑄鐵的鑄造工藝中，加入了鈦作為合金元素，從而產(chǎn)生了強度較高的鑄造外皮，同時也在整個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獲得要求的表面光潔度。在加工中，當(dāng)?shù)毒咄顺銮邢鲿r，蠕墨鑄鐵工件的邊緣不會發(fā)生破損；而灰鑄鐵工件則可能產(chǎn)生崩損，當(dāng)破損嚴重時，就可能導(dǎo)致缸體報廢。蠕墨鑄鐵在這方面的特性與鋼比較類似，即會產(chǎn)生毛刺但不會產(chǎn)生崩損。 由于利用常規(guī)工藝加工蠕墨鑄鐵時，必須采用較低的切削速度，因此可能需要花費比切削灰鑄鐵幾乎長三倍的加工時間。為了確定更高效的蠕墨鑄鐵加工方法，山特維克公司進行了許多試驗。對于銑削加工，確定的最佳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. 蠕墨鑄鐵銑削試驗結(jié)果如下：加工機床：HellerPFV2;切削深度：3mm;吃刀長度：80mm;切削速度：130m/min;轉(zhuǎn)速：414r/min;進給率：298mm/min;每齒進給量：0.36mm;刀片數(shù)量：2(用于試驗)；銑削總面積：3.08m2;刀具壽命：130min(全吃刀)；每個刀片壽命：1.54m2. 該試驗采用為加工鑄鐵而設(shè)計的CoroMill365銑刀加工一個液體控制零件。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。 對于蠕墨鑄鐵的車削和鏜削加工，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的1/10.此時，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不使用冷卻液。 鏜削工藝能夠通過一次走刀完成粗鏜缸孔的精加工。為此而開發(fā)的多刀片刀具稱為長刃刀具(Long-EdgeTool)。該刀具按螺旋路徑向下進給切入缸孔，據(jù)說精鏜一個缸孔所用的時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)動機裝配前的最終工序。 在開發(fā)這種新的精鏜工藝時，粗加工最好采用傳統(tǒng)的單頭銑刀，刀片采用Si3Ni4涂層和專為鏜削蠕墨鑄鐵而優(yōu)化的幾何形狀。
