高硬度源于其化学成分和微观组织的优化,这也是后续生产加工的关键依据。
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化学成分控制更严格:
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碳(C)和硅(Si)含量更低:C 控制在 2.8%-3.1%,Si 控制在 1.4%-1.8%(低于普通 HT250),减少石墨含量,增加金属基体比例,从而提高硬度和强度。
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锰(Mn)含量略高:Mn 控制在 0.9%-1.2%,强化珠光体基体,进一步提升硬度,但需控制在合理范围,避免生成硬脆的碳化物。
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微观组织更致密:
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石墨形态以细小的 A 型石墨为主,分布均匀,减少对基体的割裂作用。
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金属基体以细片状珠光体为主(占比≥95%),珠光体片间距小,硬度和耐磨性更优,这也是其加工难度高于普通灰口铸铁的主要原因。
要获得稳定的高硬度,需从配料、熔炼、冷却三方面精准控制,避免出现硬度不足或过硬(导致脆性增加)的问题。
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配料优化:
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增加废钢比例:废钢加入量提升至 30%-40%(普通 HT250 约 20%),降低碳当量(CE 控制在 3.2%-3.4%),减少石墨析出,增加珠光体含量。
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精准选用孕育剂:用 75SiFe 孕育剂,加入量 0.5%-0.7%,细化石墨和珠光体,防止出现白口(白口会导致硬度极高且脆,无法加工)。
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熔炼控制:
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熔炼温度:出铁温度 1450-1480℃(高于普通 HT250),保证金属液流动性,避免因成分偏析导致硬度不均。
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孕育时机:采用 “随流孕育 + 型内孕育” 双重孕育,确保孕育剂均匀分散,防止局部孕育不足产生白口。
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冷却速度调节:
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采用金属型或覆砂金属型铸造(普通 HT250 常用砂型),加快冷却速度,促进珠光体形成,提升硬度;对厚壁件,可在型外喷水辅助冷却,保证壁厚方向硬度均匀。
其高硬度(HB220-260)会加剧刀具磨损,需针对性调整加工设备、刀具和参数,避免加工效率低或表面质量差。
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加工设备选择:
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优先选用高刚性设备:如重型龙门加工中心(主轴功率≥22kW)、数控镗铣床,避免加工时因设备刚性不足产生振动,导致表面出现振纹或刀具崩损。
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精加工用高精度磨床:如数控平面磨床、坐标磨床,磨削能更好适配高硬度材质,保证表面精度(平面度≤0.01mm/m)和粗糙度(Ra≤0.8μm)。
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刀具材质与几何参数:
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粗加工:用超细晶粒硬质合金刀具(如 WC-Co 合金,晶粒尺寸≤0.5μm),耐磨性优于普通硬质合金,能承受高切削力。
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半精加工 / 精加工:必须用超硬刀具,如立方氮化硼(CBN)刀具(硬度 HRC90 以上)或陶瓷刀具,避免刀具快速磨损;CBN 刀具优先选整体聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,刃口稳定性更好。
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刀具几何参数:铣刀前角取 8°-12°(小于普通 HT250 的 12°-15°),增加刃口强度;主偏角取 60°-90°,减少切削抗力。
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切削参数优化:
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切削速度:粗加工 60-90m/min,精加工 120-180m/min(均低于普通 HT250),避免速度过高导致刀具过热磨损。
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进给量:粗加工 0.15-0.25mm/r,精加工 0.08-0.12mm/r,进给量过小易导致刀具与工件摩擦而非切削,过大则会增加表面粗糙度。
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冷却润滑:用极压乳化液(浓度 10%-12%,高于普通 HT250 的 8%-10%),极压添加剂能在刀具表面形成保护膜,减少磨损;精加工可采用微量润滑(MQL),减少冷却剂残留。
高硬度 HT350
铸铁对质量波动更敏感,需重点监控以下指标:
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硬度检测:每批次随机抽取 3-5 件,在加工面不同位置用布氏硬度计检测,确保硬度在 HB220-260 范围内,同一铸件硬度差≤20HB。
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组织检测:对关键件(如重型机床主轴箱),取样检测微观组织,确保珠光体含量≥95%,无白口或游离渗碳体。
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内部缺陷检测:用超声波探伤仪检测内部,不允许存在直径≥2mm 的气孔或夹渣,避免加工时因缺陷导致刀具崩损或成品开裂。
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