淬火铸件的配料分析

淬火铸件的配料分析

对于此种材料一般按照HT300~HT350配料，现有的主料配料两种:

1│废钢│生铁│回炉铁│

│60% │5% │35% │

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2│废钢│生铁││

├──┼──┼───┤

│80％│20％││

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由于第1种配料充分的利用了回炉铁，所以有效地降低了成本。需要注意的是，如果使用第二种配比，由于后序需要加入辅料炭精比例较大。所以，一定要选择经过高温处理的石墨，C(碳)成片状排列的高质量炭精。否则，未溶的石墨会在铸件的加工面上留下质点，影响加工后铸件的质量和美观。

现有的HT300料级配料单（如下），每批料827kga。

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│生铁│废钊│回炉铁│炭精│75SiFe│65MnFe│

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│32 │480 │288 │18 │6 │3 │

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废钢的作用是提供一定量的微量元素，如N,等，这些元素虽然含量特别低，但对于铸铁的作用却不可忽视，它的另一个作用是降碳。生铁的作用是增碳和增加核心，且提供一部分的微量元素。回炉铁可以有效的降低成本，并且有利于环境保护。一般来说，炉料配比的选择可以根据材料的市场价格及铁级决定，这样既可以降低成本，又可满足要求。

HT300料级的炉前，炉后成分(见表3) 。

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││C │Si │Mn │

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│炉前％│3.02-3.22 │1.4-1.5 │0.8-0.9 │

├───┼─────┼────┼────┤

│炉后％│3.06-3.15 │1.7-1.8 │0.8-0.9 │

└───┴─────┴────┴────┘

此种成分对于一般厚度为在45mm以下的机床铸件导轨，可以使其硬度达到170HBS以上，基体组织珠光体大于95％。但对于那些厚大导轨铸件且需要后序淬火处理的床身和立柱，显得不足。所以就要选择一些能促进和细化珠光体的合金。

机床淬火铸件的物理学分析

机床淬火铸件在机床类铸件中占有非常重要的地位，因为其处的位置及工作状态。这类铸件主要是床身和立柱，其重要的部分为导轨，要求材料力学性能Rm≥300N/mm2,布氏硬度≥180HB或肖氏硬度≥30HS，珠光体数量≥95%。由于机床的导轨为经常性滑动面，要求耐磨性能好，以满足机床的加工精度。一般的材料物理学认为材料硬度越高，耐磨性越好。对于这类铸件的导轨后序处理，目前主要采用两种方式:

一种为直接在导轨面上进行高频淬火，使其金相组织转化为马氏体。

另一种为镶导轨，把高频淬火后的钢导轨镶在铸件导轨表面。

对于第一种方式，铸件导轨质量要求较高，因为要在导轨表面直接淬火，要求淬火后得到高的硬度。第二种镶导轨的铸件，导轨的硬度要求比第一种低，目前多数机床厂家使用第一种方式。由于淬火是把铸件加热到奥氏体状态(A),快速冷却(大于临界淬火冷却速度)，使奥氏体(A)转化为马氏体(M)淬火后的马氏体(M)硬度取决于马氏体的含碳量，而马氏体的含碳量取决于基体组织，基体组织中含碳量依次为:渗碳体C％>珠光体C％>铁素体C％。

渗碳体(FeC3)不容易溶于奥氏体，且由于是硬质点，顾客不允许存在，也不利于加工。所以铸件导轨面的微观组织中珠光体的含量和质量决定了导轨面淬火后的硬度，也就决定了导轨的耐磨性能。由于此种原囚，一般的顾客要求导轨面的金相组织中珠光体数量大于95％。合金元素的加入选择和用量

材料物理学认为:锡Sn，铜Cu,铬Cr,锰Mn等元素可以促进珠光体的产生。他们在相同量的条件下促进珠光体产生的能力由大到小为:

Sn>Cr>Cu>Mn

锡(Sn)

Sn的加入量一般为0.03%-0.07％，不但能促进珠光体生成，而且可以使石墨细化分布均匀。但对于珠光体数量很多的铸铁，加入Sn元素，效果不明显，但不会促成自由渗碳体。Sn元素还可以提高珠光体的高温稳定性。一般不在球墨铸铁中使用，因为其为反球化元素。铬&铜(Cr&Cu)

Cr是所知的最强烈的碳化物稳定元素之一。普通的铸铁中加入少量的Cr，其组织就可以发生显著的变化，其加入量一般为0.1%一0.25％。如果目的只是促进珠光体的量增加，一般选用Cu- Cr, Cu- Cr- Mo组合使用，即可增加珠光体的量，也不会产生自由碳化物。因为Cu是石墨化元素，其石墨化能力约为硅的三分之一至五分之一。它可以使块状的碳化物质点分解成较柔软的组织，也能强化基体。为了获得得强度和硬度，又不损占加工性能，需要加入Cu来消除C:的有占影响。一般情况下Cu: Cr= 3~4:1，使用过程中在不加Cu的前提下，Cr增加0.1硬度提高lOHB- 12HBa。

锰(Mn)

Mn能溶于铁素体和渗碳体，增强碳的亲和力，所以它是阻碍石墨化元素，但不强烈。Mn还能综合S，间接的增加石墨核心。Mn可以促进珠光体生成，并使其细化。一般的灰铸铁控制量在0.8%-1.0%之间。Mn在球墨铸铁中使用较少，一般在0.3%以下。近年来有资料显示, Mn在球墨铸铁中有严重的偏析倾向。球墨铸铁凝固时，Mn主要富集在共晶团界上。Mn的这种偏析高温退火也不能消除，其对冲击韧性和韧脆转变温度l一分不利。

总结