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、有深度地调整和改造。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），以降碳、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。


（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。


（3）高硅碳比 把硅碳比控制在0.57~0.62 ，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。


（4）控制锰硫比 在生产灰铁件时，应该考虑锰硫比即Mn=1.71S+（0.2~0.3）。实际生产过程中把锰硫比例稍作提高，尤其对HT250、HT300等材质。


（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wCu＝0.4%~0.6%或wCr＝0.2%~0.35%，也可以加入其他合金元素如Sb、Sn、Mo等。但是，实际生产中很少用一种元素，都是组合使用如Cu 与Cr、Cu 与Sb、Cu 与Sn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


孕育使能够促进石墨化，可以减少机床铸件白口，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等的特点。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石墨，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，已改为下面的几种孕育方法：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孕育量都是相同的，只是孕育方式不同所获得的金相图片。


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，曾有热处理的过程中18t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。为了防止铸件在热处理的过程中不出现裂纹、变形等缺陷，应注意以下几点。


（1）装炉温度 装炉温度应小于150℃。


（2）升温不能过快 升温速度一般取30~100℃/h，复杂铸件控制在20℃/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500~600℃，保温时间一般为2~6h，保温时间可以按壁厚来计算25mm/h。


铸件时效处理的温度可按下式选择：


t=480+0.4σb，式中 σb——直径30mm标准试棒的抗拉强度（MPa）。


铸件保温时间和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100mm的铸件保温4h就是。


（4）降温速度快 降温速度快，应力消除效果差。随炉冷却速度应控制在30℃以下，得出如表4所示的数据。


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。


结语


通过对机床铸件的化学成分、炉料配比、孕育方法、时效处理的控制，已取得明显的效果。目前，已经生产了156件产品（820t），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。

关键词：行业动态，技术资料，金属加工