抗拉强度铸铁的切削性能比照.docx

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1、抗拉强度铸铁的切削性能比照浇铸了种球墨铸铁、种蠕墨铸铁和种灰铸铁，测试了这种具有不同抗拉强度试样的主切削力，并分析了抗拉强度与主切削力之间的关系，以及抗拉强度、主切削力与组织的关系。研究结果表明：种石墨形态的铸铁，其抗拉强度和主切削力均受石墨形态和基体组织的影响，但石墨形态对抗拉强度的影响更为显著，而基体中的珠光体含量对主切削力影响更为显著。不同种类的铸铁，抗拉强度与主切削力之间没有严格的对应关系。关键词：抗拉强度；铸铁；石墨形态；切削性能随着汽车行业的发展，对发动机缸体比强度断开时单位面积所受的力的要求越来越高。一般来讲，提高缸体的比强度，能使发动机缸体所允许的最大燃烧压力提高，进而使燃油能

2、够充分燃烧，提高燃油利用率。同时，比强度的提高，能够实现汽车轻量化，进而进一步降低油耗，到达节能环保的目的。对铸铁材质的发动机缸体，若提高发动机缸体的比强度，则其他性能如导热性和消震性就会相应下降，尤其是机加工性能会大大降低，进而不利于进行机加工，也影响批量化的流水线作业生产。因而，抗拉强度与加工性能一直是发动机缸体用铸铁件性能方面的重要指标。对于铸铁来讲，一般抗拉强度越高，切削加工时刀具所受作用力及磨损越大，寿命越短。到目前为止，国内外对铸铁加工性能已有很多研究。文献从切削合力和刀具磨损方面描绘了两种孕育剂对灰铸铁加工性能的影响。文献研究了蠕墨铸铁中添加合金元素、，对蠕墨铸铁显微组织、力学性

3、能以及加工性能的影响。文献比照研究了一种蠕墨铸铁在不同等温淬火温度和时间下的切削力大小。文献研究了蠕墨铸铁合金元素质量分数对刀具磨损、切削力和外表粗糙度的影响。但目前对不同抗拉强度且有不同石墨形态铸铁不同铸铁种类的加工性能比照研究却未见报道。本试验浇铸了种不同抗拉强度的铸铁种球墨铸铁、种蠕墨铸铁和种灰铸铁，比照研究了它们的主切削力大小，并分析了主切削力与组织形态的关系。试验材料及方法抗拉强度试验所浇铸的种试样编号及抗拉强度如表所示。表中，号样为球墨铸铁，号样为蠕墨铸铁，号样为灰铸铁。将不同抗拉强度的根切削力测试试棒加工至同一直径。在机床上对根试棒进行切削试验，机床转速为，轴向进给量为。切削经过

4、中通过测量装夹车刀的八角环应变来实现主切削力的测量。本次试验标定的与的关系为。石墨形态及基体组织用金相显微镜，配合金相图像分析软件进行测定和分析。试验结果及分析铸铁试样的微观组织种试样的石墨形态如图所示。从图中能够看出：号样石墨形态呈不规则球状，为球墨铸铁，比照国家标准可知，球化级别为级；号样石墨呈蠕虫状，为蠕墨铸铁，比照国家标准可知，其蠕化率分别为、和；号样石墨形态呈片状，为灰铸铁，比照国家标准可知，石墨片为型分布，级别为片状级。种试样的球化级别、蠕化率、片状石墨级别以及珠光体的体积分数如表所示。从表中能够看出：号样的基体中珠光体体积分数比拟接近；号样基体中珠光体体积分数很低；号样基体中基本

5、全部为珠光体。铸铁试样微观组织与抗拉强度间的关系石墨形态、数量、尺寸大小以及分布情况对铸铁抗拉强度的影响非常大。种试样的抗拉强度如表所示，其抗拉强度顺序为：号样号样号样号样号样，其原因主要在于石墨形态。在球墨铸铁中石墨形态为团球状，外表比拟圆润，石墨外表的应力集中作用相对于蠕虫状和片状来讲小得多。同样，蠕虫状石墨端部圆钝，且石墨长度比片状石墨短得多，故蠕虫状石墨比片状石墨应力集中作用及对基体的分割作用要小得多。灰铸铁中的石墨形态呈针片状，石墨细长且其端部尖锐，对基体的割裂作用很大且与基体界面处应力集中效应很大，在外界拉应力作用下很容易构成裂纹源并进行扩展。石墨形态从球状到蠕虫状再到片状，石墨的

6、比外表积增大，对基体的分割作用越来越大，石墨边缘越尖锐，石墨端部的应力作用越大。因而，相对于石墨呈片状的灰铸铁，球墨铸铁需要吸收更大的能量，即需要更大的外界拉应力才能够构成裂纹源。故在基体组织差异不是非常大的情况下如：号样和号样的基体组织主要为珠光体，从石墨形态来讲，球墨铸铁的抗拉强度要大于蠕墨铸铁，也大于灰铸铁。号样为同一类铸铁蠕墨铸铁，石墨形态虽都是蠕虫状，但其抗拉强度差异较大。种石墨分布都比拟均匀，号样的石墨相对较短较粗，即石墨长宽比拟小，石墨比拟致密，而号样和号样的石墨相对较细长，致密性较差。在基体和蠕化率基本的一样条件下号样和号样，石墨致密度越大，蠕墨铸铁抗拉强度就越高，与文献结论一

7、样。号样蠕化率比号样的低，出现了部分球状石墨，仅从蠕化率大小来讲，号样抗拉强度应高于号样，但号样基体中珠光体含量只要，比号样少得多。珠光体抗拉强度比铁素体抗拉强度高得多，珠光体体积分数越高，蠕铁抗拉强度越高，故号样抗拉强度比号样的低。铸铁石墨形态对切削加工性能的影响切深，测得的种试样主切削力随时间变化的关系曲线如图所示。图中，主切削力取负值表示刀具受力向下。从图中的切削曲线能够看出：种试样的切削曲线都很不稳定。文献以为：材料组织不均匀性对加工性能的稳定性有明显影响。在铸铁中，相对于基体组织来讲，石墨构造比拟软，相对于珠光体和铁素体基体来讲，能够看作是空隙，且在铸铁的浇铸经过中容易产生偏析或构成

8、硬质颗粒，所以灰口铸铁组织的均匀性较差，造成其主切削力不稳定。表为不同切深条件下的主切削力绝对值，下同。在切深情况下，球墨铸铁号样的主切削力大约是灰铸铁号样的倍。珠光体体积分数到达的号样和号样的主切削力，分别大约是灰铸铁号样的倍和倍。从表和表中能够看出：随着试样抗拉强度的递减，其主切削力并非也呈递减的趋势。号样的抗拉强度分别约是号样的倍、倍、倍和倍，切深为条件下的主切削力分别约是号样的倍、倍、倍和倍。同样，在切深为时，号样的主切削力分别是号样的倍、倍、倍和倍，可见在不同切深条件下，种试样的主切削力具有一致的趋势。因而，能够看出抗拉强度跟主切削力并没有相对应的关系，而是受基体的影响较大。从石墨形

9、态来分析，蠕虫状石墨尖端比灰铸铁圆钝的多，产生的应力集中效应要小得多，因而，需要更大的外力才能使石墨基体界面处产生裂纹源，这就是蠕墨铸铁号样比灰铸铁号样抗拉强度高的主要原因。固然蠕墨铸铁号样珠光体体积分数只要，而号样基体组织中珠光体体积分数到达，但号样抗拉强度却比号样的高，可见在抗拉强度方面，石墨形态的影响要比珠光体体积分数的影响显著。从主切削力来看，号样珠光体体积分数远比号样的高，在外力作用时片状石墨与蠕虫状石墨相比，更容易在应力作用下剥落。号样的切削加工性能却比号样的差，可见基体中珠光体体积分数的差异是蠕墨铸铁号样的主切削力小于灰铸铁号样的主要原因。从号样和号样能够看出：珠光体体积分数基本一样的条件下，抗拉强度与主切削力呈现出一样的变化趋势。铸铁的抗拉强度与石墨形态、紧实度和基体中珠光体体积分数密切相关。石墨不致密倾向越小即石墨的长宽比越小，石墨越紧实，石墨尖端的应力集中和分割基体作用越小，抗拉强度越高。对各种石墨形态的铸铁来讲，其抗拉强度与主切削力没有很好的对应关系，种铸铁试样的抗拉强度之比约为，而切深时的主切削力之比约为，并非抗拉强度越高其主切削力越大。石墨形态对铸铁抗拉强度的影响显著，而基体中的珠光体体积分数对铸铁的主切削力影响显著。