Ti含量对灰铁铸件切削性影响的研究

董汉云

（芜湖永达科技有限公司，安徽芜湖 241009）

Ti含量对灰铁铸件切削性影响的研究

董汉云

（芜湖永达科技有限公司，安徽芜湖 241009）

在实际生产中，灰铸铁铸件的机械性能、硬度等都达标但切削性能差，客户在进行加工时出现废刀、断刀现象。经过对比试验发现，铁液中Ti元素的含量对铸件的切削性能有很大的影响。生产牌号为HT250的灰铸铁时，必须将Ti元素的含量控制在0.030%～0.035%之间，铸件的切削性能才能得到有效的保障。

切削性；TiN；硬质点；Ti含量

铸件的切削性是衡量铸件品质的重要参数之一。现代高速切削达到800 m/min，在如此高的切削速度下，如果铸件的切削性能差，刀具磨损加剧，严重时会造成废刀、断刀等成本浪费和停线等工时损失。对铸造厂和主机厂来说是一个双输的局面。目前关于这方面的研究还很少，也没有成型的理论支持。根据传统的观念认为，铸件的硬度越低，铸件的切削性越好，越不容易发生废刀。但根据我厂的实际生产经验看，此种观念并不能充分解决切削性差的问题。一般HT250牌号的铸件，本体硬度要求控制在180～220 HB。实际生产中为了既满足客户要求又解决切削性差的问题，经常做到下线即180～190 HB左右。但从客户的反馈来看，切削性能并没有得到明显的提升，刀具的使用寿命也没有明显的提高，相应地为了降低铸件硬度而采取了增加C、Si含量的工艺方法，此工艺方法的调整还带来了副作用，如加工时掉渣、试漏时渗漏等。为此需要找到一个合适的工艺方法来确实有效地提高铸件的切削性又不会因此而产生其它质量废品。

1 现象的描述及影响因素分析

1.1 现象的描述

在实际生产中HT250牌号的铸件，客户对铸件硬度的要求一般为180～220 HB。为此需调整熔炼配方，增加C、Si含量降低合金添加量。由此控制铸件本体硬度在下线即180～190 HB,调整前后参数如表1。但从客户加工后的反馈信息来看，刀具的寿命并没有明显的提高，而且还产生了掉渣、渗漏等质量缺陷（如表2）。

表1 铸件本体硬度控制参数

表2 客户加工后的反馈信息

1.2 现状的影响因素分析

根据公司实际生产经验及查找资料、咨询业内专家，影响切削性主要因素跟铸件的断屑性有关，在灰铸铁铸件中其主要影响因素有以下两点。

①铸件中Ti的含量高使石墨产生过冷倾向，恶化了石墨形态，使铸件断屑性变差。

②硬质点数量多；如TiN，TiC。TiN在灰铸铁中为暗红色方形块片状结构，金相组织见图1。

图1 金相组织

2 实验前准备及实验过程

上述 ①、②两个因素均表明铸件的断屑性与铸件中的Ti元素含量有着直接联系。我厂是电炉熔炼，全废钢加增碳剂工艺生产灰铸铁。铸件中的Ti元素主要来源于废钢。只要控制住了Ti元素的来源，Ti在铁液中的影响就会被遏制住。按照这一思路进行调整试验。我厂原来使用的废钢是车身冲压钢板的边角料，Ti元素含量较高，相关技术要求见表3。根据此次实验的要求采购了1批低钛废钢，技术要求见表4。本次实验全部使用新采购的低钛废钢熔炼。

表3 原来使用的废钢化学成分 %

表4 低钛废钢化学成分 %

2.1 实验过程

按照50%∶50%的废钢与回炉料的添加比例调整熔炼配方，控制Ti≤0.03%；同时将C、Si含量分别控制在3.30%～3.40%和1.80%～1.90%。具体调整后的终铁液成分见表5。按照此方法生产了300件缸体毛坯铸件提供给客户进行加工。从客户的反馈结果看结果令人满意（见表6）。

表5 终铁液成分

表6 客户的反馈结果

通过将Ti元素在铁液中含量控制在0.030%以下，铸件的切削性有了大幅度的提高。对比表6和表2可以看出，每道工序的刀具寿命都提高了70%以上。并且没有出现掉渣、渗漏等缺陷。

3 结论

（1） 控制灰铸铁铸件中Ti≤0.03%可以大幅度提高铸件的加工性。

（2） Ti在铁液中主要以TiN的形式存在是硬度较高的硬质点。

（3）铸件的硬度并不是铸件切削性的主要决定因素。不能为了降低硬度而盲目的调整C、Si含量。这样会产生其它缺陷。适当控制Ti含量可以获得很好的切削性同时兼顾成本的节约。

[1] 逄伟. 灰铸铁几个关键技术问题的探讨[C].中国发动机铸件生产技术研讨会论文集，长春：吉林省铸造技术协会，2005:128-133.

Research on the effects of Ti content on the machinability for castings

Dong HanYun
(Wuhu Yongda Technology Co., Ltd, Wuhu 241009,Anhui,China)

In the actual production，Such as mechanical properties, hardness of the gray cast iron castings are standard but poor cutting performance。Customer waste during processing knife, the cutting knife phenomenon。After adjust smelting formula of contrast test，Ti elements content in hot metal cutting performance has a great infl uence on the casting。When production brand of HT250 gray cast iron，Must control the content of TI element between 0.030% and 0.035%，The cutting performance of castings can be effective protection。

machinability; TiN;hard spots; Ti content;

TG115.5；

A；

1006-9658（2017）01-0014-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.01.004

2016-08-03

稿件编号:1608-1452

董汉云（1983—），男，工程师，主要负责铸件的材质研究及熔炼工艺方案制定.