淺談球墨鑄鐵的性能及在汽車上的應(yīng)用

趙生蓮

摘要：球墨鑄鐵其綜合性能接近于鋼，球墨鑄鐵的成本比鑄鋼低，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的汽車零件。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵；汽車

球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。

1球墨鑄鐵的性能

1.1球墨鑄鐵與鑄鐵（灰鑄鐵）的比較

與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是60k，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度是40k，而鑄鐵并沒(méi)有顯示出屈服強(qiáng)度，并且最終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強(qiáng)度一成本比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵。球墨鑄鐵在耐腐蝕性方面與鑄鐵相同。

1.2球墨鑄鐵與鑄鋼的比較

球墨鑄鐵的強(qiáng)度和鑄鋼的強(qiáng)度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度最低為40k，而鑄鋼的屈服強(qiáng)度只有36k。在水、鹽水、蒸汽中的抗腐蝕性能方面，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過(guò)鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。

2球墨鑄鐵的熱處理

2.1退火。得到鐵素體基體，提高塑性、韌性，消除應(yīng)力，改善切削性能。

2.2正火。得到珠光體基體，提高強(qiáng)度和耐磨性。

2.3調(diào)質(zhì)。獲得回火索氏體的基體組織，以及良好的綜合力學(xué)性能。

2.4等溫淬火。使外形復(fù)雜且綜合性能要求高的零件獲得下貝氏體的基體組織，以及高強(qiáng)度、高硬度、高韌性等綜合力學(xué)性能。

3代表產(chǎn)品：等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）

等溫淬火球墨鑄鐵（Austempered Ductile Iron，簡(jiǎn)稱ADI）通常稱為奧一貝球鐵，具有很高的綜合力學(xué)性能。與普通球鐵相比，在相同韌度下，強(qiáng)度可提高1倍；與鋼相比，具有更好的耐磨性能，在很多應(yīng)用場(chǎng)合可取代鍛鋼制造機(jī)械（汽車）零件。

ADI是20世紀(jì)70年代末芬蘭、中國(guó)和美國(guó)幾乎同時(shí)研究成功的一種性能優(yōu)異的工程結(jié)構(gòu)材料。我國(guó)研究成功的ADI基體組織為奧氏體+下貝氏體，也是世界上最早應(yīng)用ADI材料的國(guó)家之一，鄭州機(jī)械研究所在1979年的46屆國(guó)際鑄造年會(huì)上發(fā)表了相關(guān)的論文。美國(guó)研究成功的ADI基體組織為馬氏體+貝氏體組織，具有更高的抗拉強(qiáng)度，并迅速在各行業(yè)領(lǐng)域得到研究應(yīng)用。

ADI具有強(qiáng)度、塑性和韌性都很高的綜合力學(xué)性能，特別具有很高的彎曲疲勞強(qiáng)度，和良好的耐磨性，顯著優(yōu)于鐵素體球鐵和珠光體球鐵，也優(yōu)于傳統(tǒng)的經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的球鐵以及貝氏體球鐵，可與合金鍛鋼相媲美，因此被譽(yù)為是近30年來(lái)鑄鐵冶金方而的重大成就之一。

由于其基體為奧氏體，當(dāng)受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，即奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，從而產(chǎn)生更好的耐磨性能。

4球墨鑄鐵在汽車上的應(yīng)用

球墨鑄鐵常用于生產(chǎn)受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性等要求較高的零件，如汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的曲軸、凸輪軸。ADI還可以用做齒輪，在國(guó)內(nèi)，東風(fēng)汽車公司引進(jìn)的康明斯B系列柴油發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪采用ADI材料制造。

5結(jié)束語(yǔ)

等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）較鍛鋼可減小質(zhì)量10%左右，制造成本亦可大大降低，作為一種新型的曲軸材料具有很好的應(yīng)用推廣前景。

（作者單位：攀枝花學(xué)院）