金刚石加工铸铁的原理与分析

金刚石加工铸铁的原理与分析

金刚石作为磨料不适于加工铁金属，是基于如下认识：Fe、Co、Ni等Ⅷ族元素金属在熔融状态下是碳的溶剂，因此，加工过程中切削区的局部高温将使构成金刚石的碳原子溶入金属晶格中，金刚石磨粒将因失去切削刃而无法继续工作。同时，金刚石磨具对工件的加工是以工作面上密布的金刚石粒为微切削刃来切削的，这些切刃数量多、出刃低，在磨削强度高、韧性大、塑性大的金属材料时，很容易因堵塞而无法使用。

铸铁虽然也是属于铁金属材料，却具有与普通钢材不同的结构特点。铸铁是含碳量＞2.11%的铁碳合金，含碳量是钢的2倍以上。除白口铸铁外，铸铁中的碳主要以游离石墨的形式存在，因此，铸铁组织可以认为是在钢组织的基体上分布着不同形状、大小、数量的石墨。铸铁的这些特性给金刚石工具的应用提供可能。

首先，高含碳量的基体组织、游离石墨使铸铁在被切削过程中，在金刚石切刃周围产生高碳原子浓度氛围，这种氛围减缓了铁金属与金刚石刃间的亲合、溶解过程，保护了金刚石切刃不受侵蚀；同时，基体组织中高含量的碳以硬脆的Fe3C形式存在，使基体的韧性和塑性指标降低，更加适合金刚石刃的切削加工。

其次，铸铁中游离态石墨的存在使其加工性进一步提高：石墨作为一种软质非金属成分，割裂了其钢基体组织的连续性，缩小了承受载荷的有效截面积，并在石墨与钢组织的连接处微观上导致应力集中，这些都降低了铸铁的强度、塑性指标，使金刚石切刃切削产生的切屑易脆断，并凭借石墨良好的润滑作用迅速脱离切刃表面，减少铁金属与金刚石热接触时间，减小热损伤，同时也避免切屑堵塞切刃间隙。另外，石墨在磨削面的脱落形成微小空隙，通过冷却液的吸附、存储可降低磨削区的温度。

通过上述原理分析可以认为，设计适当的金刚石工具应可以满足铸铁的加工要求，象其他应用领域一样，金刚石工具将改变不如意的现状。

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