特種鑄鐵一般是指具有特殊使用性能的鑄鐵。主要包括耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕鑄鐵。為了使鑄鐵具有這些特殊的使用性能，就必須加入數(shù)量不等的各種合金元素。因此，就化學(xué)成分而言，它們又屬于合金鑄鐵的范疇。通常加入的合金元素有：硅、錳、磷、鋁、鉻、鉬、鎢、銻、硼、釩、鈦等，其中硅、錳、磷是鑄鐵中的常見元素，但在特種鑄鐵中它們的含量往往超出普通鑄鐵中的一般含量，只有這樣，才有明顯的合金化作用。在工程上有些零件是在高溫下工作的，如加熱爐的板和爐柵、熱風管、熔化用鑄鐵坩堝、退火箱、鍋爐配件等。這些零件不但要有一定的高溫強度，而且應(yīng)有一定的抗氧化性和抗生長能力。在石油、化工、化肥等工業(yè)部門中，許多零件和設(shè)備要求有較好的抵抗腐蝕破壞的能力，以保證有較長的使用壽命。
耐磨鑄鐵根據(jù)其工作條件的不同可分為兩大類：在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為減磨鑄鐵；在干摩擦條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為抗磨鑄鐵。在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵的基體組織必須是珠光體，并在基體上鑲嵌有很硬的組織顆粒。石墨應(yīng)是細小均勻分布的，并且不出現(xiàn)晶間石墨。僅就耐磨性來說，球狀石墨比片狀的好，因為它減少了對基體的消弱作用，而保留了有利潤滑的優(yōu)點。加入合金元素可以促進形成珠光體基體，提高基體硬度和強度，保證硬顆粒牢固地鑲嵌在基體上。這種耐磨鑄鐵根據(jù)用途又分為機床用耐磨鑄鐵和動力機械用耐磨鑄鐵兩種。

含鉻耐熱鑄鐵鉻的抗氧化和抗長大的作用很強，鉻加入鑄鐵中能在鑄件表層形成牢固的Cr203。保護膜，使鑄件有很高的耐熱性。由于我國鉻資源少，而且需要加入的鉻量太多，限制了這種鑄鐵的使用。另外還可以將兩種或兩種以上元素按一定配比加入鑄鐵中，也能夠收到很好的耐熱效果。如含硅4.5%、鋁6～8%的耐熱鑄鐵可以穩(wěn)定在1000~1100℃工作。
耐蝕鑄鐵在工業(yè)生產(chǎn)的各部門中，許多零件要求有較好的抗腐蝕破壞的能力。所謂腐蝕，就是金屬表面受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用兩被破壞的過程。金屬材料的腐蝕主要有兩種形式：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。一般說，化學(xué)腐蝕危害較小，而電化學(xué)腐蝕危害性很大。為了提高鑄鐵的耐腐蝕性，主要是加入合金元素而得到有利的組織和形成良好的保護膜。耐蝕鑄鐵的種類很多，主要有以下幾種：高硅耐蝕鑄鐵鑄鐵中加入硅在14.5%以下時，耐蝕性很差，而在14.5%以上時，耐蝕性火大提高，但超過18%以后則耐腐蝕性不再明顯提高，且脆性增加。故高硅耐蝕鑄鐵含硅量一般在14~18%范圍內(nèi)。高硅耐蝕鑄鐵由于形成了堅固致密的SiO2保護膜，在含氧酸(如硫酸、等)中具有良好的耐蝕性；但在和堿液(如NaOH)中，由于SiO2膜被破壞，引起腐蝕加劇。所以高硅耐蝕鑄鐵多用于制造化工用的耐酸泵體、管件等。含鋁耐蝕鑄鐵鋁加入鑄鐵中也能形成氧化保護膜，因此含鋁耐蝕鑄鐵可在氧化氣氛中工作，也可作為耐堿鑄鐵。其含鍋量為4～6%，其余成分同中鋁耐熱鑄鐵。高鉻耐蝕鑄鐵鉻在鑄鐵中可以提高組織的致密性，在鑄鐵的表層形成一層保護膜，能提高鑄鐵的耐蝕性。當鉻含量為12～30%時，可使鑄鐵在酸、堿、鹽等許多介員中具有很高的耐蝕性，但是在中因保護膜破壞而不能耐蝕

球墨鑄鐵以其良好的抗沖擊性、很高的抗拉強度及鑄鐵特有的優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、抗疲勞性及經(jīng)濟性等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于機械制造工業(yè)的各種零部件。本文針對公司球墨鑄鐵件切削加工中存在的問題(如進排氣管過程中產(chǎn)生的毛刺),通過有限元建模分析和切削試驗,探索球墨鑄鐵切削過程中切削毛刺的形成機理,并進一步探索球墨鑄鐵的切削性能,為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低切削成本提供工藝指導(dǎo)。 本文首先基于有限元建模,對球墨鑄鐵的銑削過程進行了仿真分析,仿真表明球墨鑄鐵銑削過程等效應(yīng)變和溫度具有相似的分布規(guī)律。切削毛刺仿真表明,毛刺形成過程中,溫度逐漸升高,毛刺的大小與溫度升高的持續(xù)時間相關(guān)。
進一步的切削試驗表明:速度和進給量對毛刺的影響較小,而切深影響較大。同時對球墨鑄鐵銑削加工性能進行了試驗研究。研究表明:球墨鑄鐵表面粗糙度隨著銑削速度的增大而減小;隨著進給量和切深的增大而增大。切削速度較低時,球墨鑄鐵切屑比較短,呈屑狀。隨著切削速度的提高,切屑呈細長狀。切深與進給量較小時,切屑呈屑狀,隨著切深與進給量的提高,切屑呈細長狀。以硬質(zhì)合金刀具銑削球墨鑄鐵時,其失效形式主要是磨粒磨損。 本文研究表明DEFORM軟件可以有效模擬球墨鑄鐵的銑削過程,基于切削過程等效應(yīng)力、等效應(yīng)變云圖及溫度云圖仿真分析,可為實際切削提供依據(jù)。