6、金属材料处理工艺研究：灰铸铁与弹簧钢的优化探索

金属材料处理工艺研究：灰铸铁与弹簧钢的优化探索

1. 灰铸铁的实验评估

1.1 灰铸铁在车床床身中的应用

车床床身位于工作空间下方，从床头箱到尾座区域，为工具和其他部件提供稳定支撑。其顶面是滑动或导轨的基础，床头箱、尾座和拖板组件是安装在床身上的重要部件。由于床身承受重载荷和振动，所用材料需具备高振动阻尼性能。通常，床身采用高级铸铁铸造，以获得良好的机械性能。为生产高质量铸件，常使用米汉纳工艺。床身的硬度约为 210 BHN，抗拉强度约为 27 kg - f/mm²，硬度是决定床身是否合格的重要因素。床身的制造过程包括制模、造型、喷砂、清理，最后进行机械加工和涂装。之后，通过感应或火焰淬火工艺进行热处理，使床身硬度达到约 45 HRC。

1.2 灰铸铁的特性

ASTM A48 35 级（GD 250）灰铸铁是最常用的铸铁等级，是一种铁 - 碳 - 硅合金。其主要成分包括 2.5 - 4%的碳、1 - 3%的硅，其余为铁，还含有微量的锰、硫和磷。它坚硬、易碎且不可锻造，制造方法和成分决定了其特性。断裂时，由于石墨的存在，表面呈灰色。其微观结构表现为铁素体或珠光体基体，呈片状石墨形式。灰铸铁的化学成分（重量百分比）如下表所示：
| 金属 | C | Mn | Si | Cr | Ni | Mo |
| — | — | — | — | — | — | — |
| 灰铸铁 | 3.2 | 0.7 | 2 | 1 | 1 | 0.4 |

1.3 火焰淬火与淬火介质

火焰淬火使用氧 - 乙炔气体进行表面硬化，通过短时间的高强度加热火焰，随后进行淬火过程。常用的淬火介质有聚合物淬火剂金属加工油