冷激鑄鐵凸輪軸毛坯
冷激鑄鐵材料凸輪軸具有良好的耐磨性，但是工藝適用性差，這在一定程度上影響了它在汽車市場的應(yīng)用。而通過合理控制其化學(xué)成分，進(jìn)行型砂控制，則可以獲得穩(wěn)定合格的冷激鑄鐵凸輪軸毛坯。凸輪軸的材質(zhì)主要可分為冷激鑄鐵、鋼質(zhì)、合金鑄鐵(可淬硬和亞弧重熔)、球墨鑄鐵、組合式等。各種材質(zhì)的凸輪軸的工藝性、重量、耐久性、市場應(yīng)用情況等各不相同。冷激鑄鐵材料凸輪軸具有良好的耐磨性，逐漸被轎車市場大量應(yīng)用，但是其工藝適用性差，這在一定程度上影響了它的進(jìn)一步發(fā)展。在實際生產(chǎn)中，材料的化學(xué)成份、型砂的控制、過程溫度控制、爐前鐵水孕育和球化的控制、模具及工藝設(shè)計等因素都會影響冷激鑄鐵凸輪軸的工藝使用性。下面從化學(xué)成份和型砂控制這兩方面談?wù)剬浼よT鐵凸輪軸鑄造的影響。
1、合適的碳當(dāng)量
決定冷激鑄鐵性能的主要因素是：冷激層碳化物的數(shù)量和形態(tài)以及石墨數(shù)量和金屬基體的性能。當(dāng)碳當(dāng)量(CE=C+1/3Si)較高時易于形成冷激層，且冷激層中的碳化物量增加，這對于獲得較高的冷激層硬度非常有利；但同時也帶來石墨數(shù)量的增加、石墨形態(tài)惡化、基體組織變得粗大等不利影響。特別是當(dāng)孕育條件不好或存在微量有害元素時，粗大石墨使金屬基體能夠承受載荷的有效面積減少，使金屬基體的強(qiáng)度不能正常發(fā)揮，從而降低鑄鐵的強(qiáng)度。
在鑄鐵材料中，珠光體具有較好的強(qiáng)度和硬度，而鐵素體則較軟，強(qiáng)度也較低。隨著C、Si數(shù)量的提高，會使珠光體數(shù)量減少，形態(tài)變得更為粗大，同時鐵素體數(shù)量增加，這些都會降低材料的抗拉強(qiáng)度。因此，在確保獲得足夠的冷激層后，要將碳當(dāng)量控制在一個較低的水平，以獲得較高的產(chǎn)品機(jī)械性能。但是，當(dāng)碳當(dāng)量過低時，除了不利于獲得好的冷激層以外，還會增加縮孔傾向，造成產(chǎn)品報廢。所以，在熔煉過程中，控制碳當(dāng)量是解決冷激鑄鐵凸輪軸材料性能的一個非常重要的因素。經(jīng)過實踐，筆者認(rèn)為將CE值控制在3.9~4.2通常是比較合適的。
2、合金元素對材料性能的影響
在冷激鑄鐵凸輪軸中，常用的合金元素主要有Cr、Cu、Ni、Mo等，這些元素在鐵水中的作用各不相同。Cr的主要作用是促進(jìn)白口的形成，與C、Fe形成復(fù)合碳化物，以提高冷激層的硬度和耐磨性。但是，Cr的加入會使非冷激區(qū)中的碳化物量增多，使材料脆性增加，鐵素體的數(shù)量減少甚至消失。同時，由于合金元素的加入，在一定程度上也細(xì)化了石墨，而且其中的鐵素體由于有一定量的合金元素而得到固溶強(qiáng)化，使鑄鐵具有較高的強(qiáng)度性能。
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