淺談球墨鑄鐵的性能及在汽車上的應用

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，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的汽車零件。

關鍵詞：球墨鑄鐵；汽車

球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應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，球墨鑄鐵在強度方面具有絕對的優勢。球墨鑄鐵的抗拉強度是60k，而鑄鐵的抗拉強度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強度是40k，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強度，并且最終出現斷裂。球墨鑄鐵的強度一成本比遠遠優于鑄鐵。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

球墨鑄鐵的強度和鑄鋼的強度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強度，其屈服強度最低為40k，而鑄鋼的屈服強度只有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鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結構，在減弱振動能力方面，球墨鑄鐵優于鑄鋼，因此更加有利于降低應力。選擇球墨鑄鐵的一個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，消除應力，改善切削性能。

2.2正火。得到珠光體基體，提高強度和耐磨性。

2.3調質。獲得回火索氏體的基體組織，以及良好的綜合力學性能。

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

3代表產品：等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）

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

ADI是20世紀70年代末芬蘭、中國和美國幾乎同時研究成功的一種性能優異的工程結構材料。我國研究成功的ADI基體組織為奧氏體+下貝氏體，也是世界上最早應用ADI材料的國家之一，鄭州機械研究所在1979年的46屆國際鑄造年會上發表了相關的論文。美國研究成功的ADI基體組織為馬氏體+貝氏體組織，具有更高的抗拉強度，并迅速在各行業領域得到研究應用。

ADI具有強度、塑性和韌性都很高的綜合力學性能，特別具有很高的彎曲疲勞強度，和良好的耐磨性，顯著優于鐵素體球鐵和珠光體球鐵，也優于傳統的經調質處理的球鐵以及貝氏體球鐵，可與合金鍛鋼相媲美，因此被譽為是近30年來鑄鐵冶金方而的重大成就之一。

由于其基體為奧氏體，當受到外力作用時，會發生加工硬化現象，即奧氏體向馬氏體的轉變，從而產生更好的耐磨性能。

4球墨鑄鐵在汽車上的應用

球墨鑄鐵常用于生產受力復雜，強度、韌性、耐磨性等要求較高的零件，如汽車、拖拉機、內燃機等的曲軸、凸輪軸。ADI還可以用做齒輪，在國內，東風汽車公司引進的康明斯B系列柴油發動機正時齒輪采用ADI材料制造。

5結束語

等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）較鍛鋼可減小質量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用推廣前景。

（作者單位：攀枝花學院）