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如何防止机床铸件裂纹 青海华鼎齿轮箱有 限责任公司 西宁8 1 0 0 2 1 杨秀兰 随着我 国经济的发展 ，与机床需求 紧密相关 的 领域将进行有规模 、有深度 的调整和改造。在这样 的发展趋势下，对机 床铸件性 能有了更 高的要求。 毛坯生产厂家 为了保证机床铸件性能 如强度 、硬 度 ，采用降低碳 、硅含量 ，以及在时效处理时加快 冷却速度 的方法，导致在生产或时效处理过程 中常 出现铸件变形和裂纹，甚 至断裂 的现象。针对上述 现象 ， 我们在实践 中总结 出防止机床铸 件产生裂纹 的几点措施。 1 ．化 学成分 1 采用高碳低硅 推荐机床铸件的化学成分 如表 1 所示。 表 1 推荐机床铸件的化 学成分 质量分数 ％ 牌号 C S i Mn P S HT 2 5 0 3 ． 2 5～3 ． 3 5 1 ． 8 5 ～2 ． 1 0 0 ． 8～1 ． 2 O ． 1 2 O ． O 6 ～0 ． 1 0 H I ．3 0 0 3 ．1 5～3 ． 2 5 1 ． 8 O 一2 ． O 0 0 ． 8～1 ． 2 0 ． 1 2 0 ． 0 6 一O ．1 O HT 3 5 O 3 ．1 O ～3 ． 2 O 1 ． 7 5 ～1 ． 9 5 O ． 8一1 ． 2 O ． 1 2 O ． O 6 ～0 ．1 O 2 高碳当量在选择碳 当量 时，尽量采用高 碳当量，对防止机床铸件产生裂纹有好处 。国内外 机床铸件碳当量对 比如表 2所示 。 表 2 国 内外机床铸件碳 当量对比 ％ 碳当量 牌 号 国内 国外 H I 2 5 0 3 ． 75 3 ． 9 5 H I 3 0 0 3 ． 5 5 3 ． 8 2 H I 3 5 O 3 ． 4 5 3 ． 7 6 3 高硅碳 比把硅碳 比控制在 O ． 5 7～0 ． 6 2 ， 高碳 、低硅时，机床铸件不 易产生裂纹。国内外机 床铸件硅碳比对比如表 3所示 。 4 控制锰硫 比 在生产灰铸铁件 时，应考虑 锰硫 比即 Mn1 ． 7 1 S 0 。 2～0 ， 3 。实际生产过程 中把锰硫 比例 稍作提 高，尤 其对 H T 2 5 0 、H T 3 0 0等 材质。 表 3 国 内外机床铸件硅碳 比对 比 硅碳比 牌号 国内 国外 HT 2 5 O O ． 5 1 0 ． 5 9 HT 3 O 0 O ． 5 O 0． 5 9 H1 3 5 O O ． 5 O 0 ． 5 9 5 低合金化铁液 中加入合金元素能增加奥 氏体枝 晶数量 ，增加并 细化 珠光体 ，强化铁 素体， 细化石墨及共晶团 ，改善截面敏感性。一般控制 W 0 ． 4 0 ％ ～ 0 ． 6 0 ％或 W 0 ． 2 0 ％ ～0 ． 3 5 ％，也可以 加入其他合金元素如 s b 、S n 、M o 等。但是 ，实际生 产中很少用一种元素，都是组合使用如 c u 与 c r 、c u 与 s b 、C u与 s n等，在使用过程 中应全 面考虑 ，才 能真正起到合金化的作用。 2 ．配料 控制好炉料 配比，减少机床铸件裂纹倾 向，也 能够保证铸件 的 内部质量 。尤其是 采用 电炉 熔化 ， 应该更加注意炉料配 比。实际生产中配料为生铁 废钢 回炉料 增碳剂 按成熟配比加入 。 3 ．孕育处理 孕育能够促进石墨化 ，减少机床铸 件 白口，改 善断面均匀性 ，控制石墨形态，减少其他石墨和铁 素体的形成，以获得较好 的片状 石墨。但是，孕育 方法的选择极 为重要 ，采用不 同的孕育方法，可获 得长短和薄厚不 同的石墨形态 ，它对机床铸件性能 起到决定性 的作用。金相组织是 机床铸件是否产生 裂纹最本质的原 因。 目前 ，应用较多 的几种孕育方 法如瞬时孕育 专用漏斗 、浇 口杯和浮硅孕育等 ， 已经取得了明显的效果 ，图1 和图2所示为使用孕育 剂 的种类和数量都是相同的，只是孕育方式不同所 获得的石墨形态。 争 磊 热 加 工 垫 鬻 琶 要 薹 耋 蠹 蓼 6 3 图1 图2 4 。时效处理 国内铸件时效处 理有热时效、振动时效、 自然 时效三种方式 ，其 中以热时效 为主。在热 时效 的过 程中，常出现机床铸件裂纹 、变形等缺陷。主要是 由于热处理工艺不合理或人为操作原因造成 的，曾 有热处理过程 中 1 8 t 工作台从中间断裂的案例，最后 分析主要是热时效处理 不当造成的铸件断裂。为 了 防止在铸件热处 理过程 中出现裂纹 、变形等缺 陷， 应注意以下几点。 1 装炉温度装炉温度应低于 1 5 0 ℃。 2 升 温 不 能过 快 升 温 速度 一 般 取 3 0 1 o 0 ℃／ h ，复杂铸件控制在 2 0 V , ／ h以下。 3 保温时间不足和温度过高 保温时间不 足 则造成铸造应力消除差，过高则造成强度 和硬度下 降。保温温度一般为 5 0 0 6 0 0 C，保温时间一般 为 2～ 6 h 可按壁厚来计算 ，如 2 5 m m／ h 。 铸件时效处理的最高温度可按下式选择 t 4 8 0 0 ． 4 o “ b 式中， 为直径 3 0 ram标准试棒的抗拉强度 MP a 。 铸件保温时 间和最高温度应综合考虑铸件的壁 厚、大小 、结构 、材质等因素 ，并非壁厚 l O O m m的 铸件保温 4 h就是最好。 4 降温速度快若降温速度快 ，则应力消除 效果差。随炉冷却速度应控制在 3 0 C ／ h以下 ，得 出 如表 4所示的数据。 F 篓 l7 翌 茎 篓 曼 簟 参磊 工 。 热 加 工 b ‘ ． ” ’ I一 ’ 腮 邪 J - 表4 降温速度／ o c h 消除应力幅度 ％ l 3 0 6 ～2 7 5 0 4 2 3 0 8 5 另外 ，延长机床铸件在型 内的冷却时间，对于 防止机床铸件裂纹非常有利。 5 ．采用热处理工艺 我们在生产中采用的热处理工艺如图 3所示。 p 趣 赠 幽3 6 ．结语 通过对机床铸 件的化 学成分、炉料配 比、孕育 方法及时效处理的控制 ，已取得明显的效果。 目前， 已经生产了 1 5 6件产 品 8 2 0 t ，没有发现机床铸件 裂纹缺陷，为生产高强度 和高硬度大型机床 铸件打 下了坚实的基础，解决了困扰多年的疑难问题。 M W 2 0 1 2 0 5 2 0 屯雷 母雷乜雷 电S 中国南车铸钢件标准修改建议 获北美铁路协会认可 日前 ，中国南车长江公 司在应 用 A A R铸钢件 标准 M一2 0 l时发现 问题 ，并提 出修 改建议 ，得 到北 美铁 路 协会 A A R认 可。 凭借 多年来对铸 造 工 艺技 术 的探 索和 国 内外 铸造 技 术标准的研 究经验 ， 中国南车 长江公 司材 料与 冶炼 专家焦辉在应用 A A R M 0 1 标 准时发现 ，第 5 ． 3 ． 2条 款 中所规定 的金 属热 处理 回火工序 中的温度 差控 制数 据计算有误 ，在华氏温度差转换成摄 氏温度差时，误 将温度差值当作一个具体温度值来计算，造成 了与实 际技 术要 求相差 1 7 ． 5 6 ℃的误差 。对 于采 用摄 氏温度 的 制 造商 ，如果采 用该 温度 差 ，生产 的铸钢 件 性 能和 质 量均无法达到标准要 求，不但为制造商生产经营带来 风险 ，也将 为应 用商带来安全 与质量风 险。