球墨铸铁、蠕墨铸铁和奥氏体球墨铸铁的应用日益增加，对加工它们的工具提出了更高的要求。多年来，灰铸铁一直是汽车制造业的主要原材料之一。用于制造各种零件，包括发动机缸体、气缸盖、差速器壳、轴、飞轮、制动鼓和制动盘等。汽车制造业对灰铸铁的绝对消耗是惊人的。然而，没有什么是一成不变的。汽车市场的变化趋势表明灰铸铁的使用在减少，原因包括：燃料成本的上升，汽车排放的监管，各种新材料的应用。为了获得更好的燃油经济性，人们对汽车零部件轻量化的要求不断提高，球墨铸铁和奥氏体球墨铸铁的用量也在增加。此外，预计蠕墨铸铁(CGI)在汽车制造业中的应用将增加，特别是在主要依赖柴油发动机的卡车制造业中。汽车零部件材料的这种变化是由政府和环保的压力推动的。为了减少废气颗粒的排放，制造商必须采用更高的燃烧室温度和压力。然而，目前的灰铸铁发动机强度不足以承受满足政府要求所需的更高温度和压力。此外，通过减轻各部件的重量，也有助于提高汽车的燃油效率。美国环保局(EPA)于2007年开始监管更清洁柴油发动机的合规性要求。为此，美国卡车制造业积极参与蠕墨铸铁(CGI)的开发。然而，2004年在美国销售的新车中只有0.4%使用柴油发动机。20年前首次推向市场的柴油发动机给人们留下的记忆是轰鸣的噪音、阵阵黑烟和难闻的气味。所以美国车市对它的需求一直很小。与此相比，目前在欧洲销售的汽车有60%配备柴油发动机。然而，如果燃料价格继续上涨，我们可能会看到消费者将转向柴油发动机。除了这些变化之外，加工技术还有一个模式的变化。在过去的10年里，制造和加工的速度一直在稳步提高。直到最近，很少使用特殊的加工工具，大多数加工工具很少有多个可选主轴。高速切削非常适合成本驱动的零件大批量生产，这是汽车制造的特点。蠕墨铸铁的优点是结合了灰铸铁的散热性和球墨铸铁的强度和弹性模量。然而，它具有形状类似于珊瑚虫的石墨结构，并且它具有公认的难以控制的化学成分。由于制造商(尤其是卡车制造业)使用蠕墨铸铁作为柴油发动机的材料，他们面临着各种加工挑战，如工件质量、不可预测的工具寿命和停机时间，所有这些都可能扼杀他们的盈利能力。但如果使用合适的工具对这些材料进行加工，可能证明蠕墨铸铁的切削加工性极不稳定的说法有些言过其实。虽然聚晶立方氮化硼(PCBN)已被证明是一种优异的刀具材料，但在切削灰铸铁时，它几乎可以达到无限的刀具寿命。遗憾的是，在用于加工球墨铸铁和蠕墨铸铁时，会受到化学溶解的影响。在这些过程中，工具材料与铸铁中较高的铁含量相互作用，这将导致工具快速磨损。这个问题促进了开发能够抵抗化学作用的工具品牌的需要。为了加工这些新型铸铁材料，要求刀具既要提高耐磨性，又要有非常好的韧性3354，这两种性能很难同时兼顾。为了应对这一挑战，许多工具制造商正在尽一切努力开发能够提供这两种性能的最佳组合的工具。这些刀片多为涂层级，完美结合了高硬度CVD多层涂层、抗变形硬质基体、富钴基体/涂层界面(提高切削刃韧性)。
这些等级的用于粗加工的多层CVD涂层旨在提高耐磨性和切削速度，从而可用于加工具有高研磨性的铸件，这些铸件可能含有夹砂、表面夹杂物、氧化物和其他会导致工具快速磨损的物质。这种CVD涂层的现场试验结果很有意义。与ISO-P20粗磨刀片相比，间歇粗磨球墨铸铁支撑件时，CVD涂层牌号的刀具寿命提高2倍。在切削离合器零件的试验中，将高珊工具公司生产的TK2000铸铁与该公司生产的老式TP100铸铁进行了对比。结果表明，每台TK2000刀具加工的工件数量增加了67%。如果将刀具成本和换刀时间考虑在内，刀具性能的提高可能意味着每年可以节省2万美元的加工成本。尽管球墨铸铁和蠕墨铸铁的应用日益增加，但灰铸铁的应用仍然强劲。在汽车制造业中，大量的灰铸铁加工(尤其是制动鼓和制动盘)将继续保留。但今天的加工条件与过去不同，切削速度比10年前提高了305m/min左右。高速切削产生的较高温度可以溶解切削刀片的涂层硬质合金，其方式非常类似于PCBN和铁氧体之间的化学反应。为了防止涂层硬质合金受损和切削热进入基体，刀具制造商正在增加刀具涂层中氧化铝层的厚度。此外，更重要的是改善这些多层涂层的结构，使其具有更好的韧性和耐磨性。专门为灰铸铁高速加工(切削速度可高达550m/min)而设计的耐热新品牌已投放市场。这些用于高速切削的多层涂层包括厚氧化铝(Al2O3)涂层和高硬度碳氮化钛(TiCN)涂层(可以长时间保持刀具的高耐磨性以提高生产率)。当使用新涂层耐热时牌号粗加工灰铸铁制动盘零件的现场加工试验中（切削速度范围：400－658m/min），与使用氮化硅陶瓷刀片相比，刀具寿命提高了一倍，生产率提高了20%。这种生产率的提高是因为耐热牌号具有更好的切削刃韧性，使其能够采用比陶瓷刀片更高的进给率。 总之，所有这些因素都增加了对性能更优异的切削刀具的需求，人们要求这些刀具能够加工强度更高、磨蚀性更大的工件材料、可以采用更高的切削速度，同时能够提供一致的刀具寿命和确保零件质量——对于一枚刀片来说，这确实是很高的要求。 使用球墨铸铁使制造商有可能生产出重量更轻、体积更小的零件，同时又不会牺牲零件的强度；而与灰铸铁相比，蠕墨铸铁的机械强度和疲劳强度可以提高一倍。但遗憾的是，这些优点同时也带来了加工上的挑战。 与灰铸铁相比，球墨铸铁和蠕墨铸铁中含有更多的硅，而硅会增加材料的磨蚀性，并大大加快刀具的磨损速度。此外，这些铸铁的结构也与灰铸铁不同，灰铸铁中的石墨颗粒呈片状，使其比较容易切削。而球墨铸铁中包含的石墨颗粒呈球形，周围则是铁素体。在某些情况下，加工球墨铸铁需要消耗的刀片数量可能是加工灰铸铁时的3倍。 加工灰铸铁时需要考虑的另一个因素是，加工车间喜欢使用冷却液来控制由铸铁中的石墨产生的粉尘和污物，同时防止切削温度过高。因为大量切削热传入工件会使其产生热膨胀，从而造成过切。但不利的是，使用冷却液造成的温度波动可能会引起热裂纹，从而缩短刀具寿命。适合干式切削的耐热涂层牌号可以采用更高的切削速度和进给率，使工件在产生过多切削热之前就完成切削，而且它可以替代陶瓷刀片。在加工灰铸铁制动盘的干式切削现场试验中，与以前使用的陶瓷刀片相比，使用山高公司的TK1000牌号可使刀具寿命提高60%，生产率提高20%。 在整个汽车制造业，从整车装配厂直到三级零部件供应商，都存在增加“熄灯生产”（即无人值守加工）的趋势，这种加工方式在大批量生产中相当常见。用户希望能在机床上装载工件后，就让它整晚自动运行进行加工，只需一台机器人来照管它。因此，刀具必须具有足够的可靠性，能使每次加工出来的工件有很好的一致性，尺寸变动量极小。 过去，用户的最大抱怨之一是各个批次铸铁工件的可加工性不一致。对于他们来说，加工第一批工件时，刀片的每个刀尖可加工100件，而加工第二批工件时，每个刀尖只能加工50―60件的情况并不鲜见。这种情况有些与铸铁成分的变化有关，有些则与气候有关——这些因素都是加工人员无法控制的。不过，许多刀具制造商都在努力开发能够解决工件材料可加工性不一致问题的刀具。目的是为用户提供能始终保持可加工的工件数量稳定——即使工件的可加工性存在差异——的刀具。提高韧性、强度和耐磨性将使这些新的刀具牌号能够适应工件材料的变化，同时能够解决近净成形零件加工的断续切削问题。如果刀具本身具有很高的可靠性，就不需要对工件材料的可变性进行监测与调整。 对于美国汽车制造业来说，对灰铸铁加工的绝对需求量使其仍然是一个至关重要的细分市场，尽管事实上这种加工很多已经转移到了海外。为了与这种趋势相抗衡，刀具制造商将继续开发有助于创新加工工艺的专用刀具。这些新型刀具将满足重量更轻、强度更高的工件材料（如球墨铸铁、蠕墨铸铁，乃至铝合金和镁合金）的加工需求，而这些材料的加工市场正在快速增长。
