GB 13895—2018《重負荷車輛齒輪油(GL-5)》國家標準解讀

周軼 杜雪嶺

1中國石化潤滑油有限公司北京研究院

2中國石化潤滑油有限公司上海研究院

GB 13895—2018《重負荷車輛齒輪油（GL-5）》國家標準對于GL-5重負荷車輛齒輪油的黏度設置、試驗方法、剪切穩定性等進行了修訂；并于2018年7月13日正式發布、2019年2月1日實施。本文對GB 13895—2018國家標準的主要變化及變化原因進行了分析和解讀。

GB 13895—1992《重 負 荷車輛齒輪油(GL-5)》國家標準于1992年發布，經過二十幾年的時間，國內外產品標準、試驗方法等發生了很大變化，新的GB 13895—2018《重負荷車輛齒輪油（GL-5）》國家標準于2018年7月13日正式發布，并將于2019年2月1日實施，替代1992版標準。本文對GB 13895—2018國家標準的主要變化及變化原因進行了分析。

標準采標的依據

為了適應汽車工業的升級換代，重負荷車輛齒輪油規格也在不斷更新。目前，國際上尚無統一的重負荷車輛齒輪油規格標準。這主要是由于歐洲與北美的汽車在設計上有所不同，反映在汽車制造商對車輛用油的要求各有側重，在油品規格上存在一些差異，難以統一。但世界各國基本上都認可美國石油學會標準API 1560—2012《汽車手動變速器、手動驅動橋和輪軸的潤滑油服務設計》的使用分類，黏度等級采用美國汽車工程師協會標準SAE J306—2005《汽車齒輪潤滑油黏度分類》，產品規格以美軍齒輪油規格（MIL-L-2105B、MIL-L-2105D、MILPRF-2105E等）、美國材料與試驗協會ASTM D7450—2013《API類GL-5后軸齒輪潤滑油性能規格》以及SAE J2360—2012《多用途（公制）齒輪潤滑油，軍用》最有代表性。國內外重負荷車輛齒輪油相關標準概要情況見表1。

GB 13895—1992標準參照美軍規格MIL-L-2105B（單級油）和MIL-L-2105D（多級油）制定。GB 13895—2018標準則是參照美國材料與試驗協會ASTM D7450—2013標準、國家標準GB/T 17477—2012以及結合生產和實際使用需求的情況進行修訂。

表1 國內外重負荷車輛齒輪油相關標準概要情況

標準主要修訂的內容

適用范圍

GB 13895—2018標準適用范圍為“所屬產品主要適用于汽車驅動橋，特別適用于在高速沖擊負荷、高速低扭矩和低速高扭矩工況下應用的雙曲面齒輪”。原GB 13895—1992標準適用范圍為“所屬產品適用于在高速沖擊負荷，高速低扭矩和低速高扭矩工況下使用的車輛齒輪特別是客車和其他各種車輛的準雙曲面齒輪驅動橋，也可用于手動變速器”。GB 13895—2018標準參照ASTM D7450標準刪除了原GB 13895—1992標準“適用于手動變速器”的范圍。

黏度等級和黏度范圍

黏度等級修訂主要根據GB/T 17477—2012標準、市場主流需求和重負荷車輛齒輪油的應用范圍來確定。

GB/T 17477—2012《汽車齒輪潤滑油黏度分類》標準是針對汽車驅動橋和手動變速器的黏度進行分類，只對高溫和低溫的黏度等級進行分類（見表2），對多級油的組合沒有展開說明（例如列出75W-80、85W-250等）。

市場調研情況顯示，目前國內市場上重負荷車輛齒輪油以多級油為主。在市場服務油方面，主要的重負荷車輛齒輪油黏度級別有75W-90、80W-90、85W-90、85W-140、80W-140以及90、140單級油；在裝填油方面，除以上黏度級別外，極少數OEM（原始設備制造商）會采 用75W-80、75W-85、75W-110、75W-140等黏度級別油品，原GB 13895—1992標準中75W黏度級別沒有市場應用。

重負荷車輛齒輪油一般用于各類汽車的驅動軸（前、后橋）、工程機械驅動橋的潤滑，尤其是配有雙曲線齒輪車輛的潤滑，對于此類驅動橋總成來說，需要油品具有優異的抗磨和承載能力，在摩擦副表面形成潤滑油膜來保持潤滑性能，低黏度級別75W單級油在摩擦副表面形成的潤滑油膜很難充分保護驅動橋。

表2 汽車齒輪潤滑劑黏度分類（GB/T 17477—2012）

因此，在GB 13895—2018標準中，刪除GB了 13895—1992標準中的75W單級油黏度級別，增加了75W-90、80W-110、80W-140、85W-110、110共5個黏度級別，共設置10個黏度等級：75W-90、80W-90、80W-110、80W-140、85W-90、85W-110、85W-140、90、110、140。

同時，根據GB/T 17477—2012標準的要求，修訂了各黏度級別的運動黏度的范圍，具體見表2。

低溫性能

GB 13895—1992標準中采用成溝點、表觀黏度和傾點來表征油品的低溫性能。而GB 13895—2018標準刪除了GB 13895—1992標準中的成溝點指標，修訂了表觀黏度項目的指標描述，同時修訂了90、110和140這3個黏度級別的傾點要求。

成溝點曾作為齒輪油低溫特性的重要表征。這主要源自于美軍1962年發布的MIL-L-2105B規格、1987年發布的MIL-L-2105D規格以及1997年發布的MIL-PRF-2105E均有成溝點要求。1998年SAE J2360規格頒布時也規定了成溝點的要求，隨后MIL-PRF-2105E規格被SAE J2360規格替代，在2012年，SAE J2360規格更新時取消了成溝點項目。GB 13895—2018標準修訂參照的ASTM D7450規格也未要求該項目。成溝點的測試方法源自美國聯邦測試方法FTM 3456，而表觀黏度測試儀器是根據心軸轉速（剪切速率）來計算表觀黏度值，該方法更適合模擬齒輪油在低溫下呈現非牛頓流體特征的情形。從測試數據來看（見表3，以80W-90為例），同一油品成溝點測試合格的情況下，表觀黏度數據的差異非常明顯。

同時，為了更好地區分不同油品低溫性能的差異性，GB 13895—2018標準要求列出油品低溫下表觀黏度的具體數值。以75W-90黏度級別為例，GB 13895—2018要求將GB 13895—1992標準規定的“表觀黏度達150 Pa·s時的溫度≤-40 ℃”，修訂為“-40 ℃表觀黏度≤150 000 mPa·s”。

GB 13895—1992標準采用成溝點來表征90和140這2個單級油的低溫性能，GB 13895—2018標準刪掉了成溝點指標要求，同時規定了90、110和140這3個黏度級別的傾點來表征單級油的低溫性能，對應的傾點要求分別為“≤-12 ℃、≤-9 ℃和≤-6 ℃”。

剪切安定性

剪切安定性評價為GB 13895—2018標準的新增項目。

車輛齒輪油的使用工況條件越來越苛刻，經過劇烈的剪切，油品中高分子組分會被剪切導致油品黏度降低。車輛齒輪油的黏度下降會導致齒輪磨損以及設備異響等問題。因此，需要油品在使用過程中具有較好的黏度保持性, 使最低黏度保持在黏度等級范圍內，以提供充足的油膜保護，降低因摩擦造成的磨損，才能達到較長的換油周期。

早在1998年美國汽車工程師協會對SAE J306—91標準進行修訂時，增加了油品的KRL剪切安定性試驗（CEC L-45-A-99方法，20 h），對油品的抗剪切性能進行了規范要求，最新的SAE J306—2005規格仍然延續了此項目的要求，GB 13895—2018標準參照的ASTM D7450和GB/T 17477標準也均要求測試該項目。部分汽車OEM也將此項目列入自己的OEM規范要求。鑒于此，GB 13895—2018標準增加了KRL剪切安定性的要求，規定20 h剪切試驗后油品100 ℃的運動黏度仍在在黏度等級范圍內。

臺架試驗

銹蝕試驗

ASTM D7450標準采用的是L-33方法或 ASTM D7038（原L-33-1法）2種方法來評價銹蝕試驗。L-33-1為新增方法，該方法與L-33的差異在于將紙質的板狀墊片變為特富龍墊片 (比紙質更為統一化），試驗開始時對硬件進行清潔/噴砂處理進行了嚴格規定，并要求試驗結束后對硬件的評分必須由經過認證的評分員進行等，通過更新程序，希望能減少或消除不同的實驗室之間的差異。由于原GB 13895—1992標準中的SH/T 0517方法（L-33）已經參照ASTM D7038方法（L-33-1）進行了修訂，修訂后的方法為NB/SH/T 0517。

表3 GL-5 80W-90重負荷車輛齒輪油不同批次油品的成溝點和表觀黏度數據

因此，GB 13895—2018標 準采用NB/SH/T 0517方法來測試油品的銹蝕試驗，同時參照ASTM D 7450標準對銹蝕試驗的質量指標描述，將原標準GB 13895—1992要求“蓋板銹蝕面積≤1%；齒面、軸承及其他部件銹蝕情況≤無銹” 修訂為“最終銹蝕性能評價≥9.0”。

承載以及抗擦傷能力

由于齒輪部件的材質大多為金屬,工作中齒面接觸壓力大，容易產生摩擦和磨損以及齒輪斷裂失效,為確保油品具有良好的抗磨損性能和承載能力，需要進行油品的承載以及抗擦傷能力試驗。

GB 13895—1992標準中分別采用SH/T 0518方法（L-37法）和SH/T 0519（L-42法）測定油品的承載以及抗擦傷能力。ASTM D7450標準里面也同樣要求了此試驗，分別采用的是ASTM D6121（L-37法）和ASTM D7452（L-42法）。目前，SH/T 0518已經參照ASTM D6121方法（L-37）進行了修訂，SH/T 0518與ASTM D6121方法在質量指標描述上有所差異。

GB 13895—2018標準參照修訂后的SH/T 0518方法和ASTM D 7450標準對承載能力試驗的質量指標描述，將原標準GB 13895—1992承載能力試驗要求“通過”修訂為“螺脊≥8；波紋≥8；磨損≥5；點蝕/剝落≥9.3；擦傷≥10”；同時參照ASTM D 7450標準對抗擦傷試驗的質量指標描述，將原標準GB 13895—1992要求“通過”修訂為“優于參比油或與參比油性能相當”。

同時，需要注意的是，在ASTM D7450中ASTM D6121（L-37法）和ASTM D7452（L-42法）均有2個版本，即標準版和加拿大版。加拿大版試驗主要針對低溫單級油和低溫多級油進行設置，與標準版區別主要在于試驗溫度更低，并設有額外的溫控裝置，具體情況見表4。

因此，新版GB 13895—2018標準對于新增黏度級別75W-90油品，需要同時通過標準版和加拿大版ASTM D6121和ASTM D7452臺架試驗。

熱氧化穩定性

GB 13895—1992標準中采用的是SH/T 0520方法（L-60法）來測試油品的熱氧化穩定性，ASTM D7450標準里面采用的是L-60方法或ASTM D5704（原L-60-1法）2種方法。L-60-1方法詳細規定了試驗臺架各部件的確切尺寸、空氣流量計如何校準等細節，目的是為了消除不同實驗室臺架結果的差異。目前SH/T 0755（L-60-1法）是參照ASTM D5704方法來制定的。

表4 ASTM D7450—2013（與黏度等級相關的API GL-5類齒輪油測試要求）

新版GB 13895—2018標準仍要求油品需要通過該臺架試驗，采用SH/T 0520方法（L-60法）或SH/T 0755（L-60-1法）來測定油品的熱氧化穩定性，要求油品100 ℃運動黏度增長≤100%，戊烷不溶物≤3%（質量分數），甲苯不溶物≤2%（質量分數）。

其他

同時，與GB 13895—1992相比，GB 13895—2018標準對多級油連接符號，黏度指數和閃點的指標，硫元素等項目的方法以及檢驗規則等方面進行了修訂，具體差異點見表5。

結束語

GB 13895—2018標 準 在GB 13895—1992標準的基礎上，參照ASTM D7450—2013標準、國家標準GB/T 17477—2012以及結合生產和實際使用需求的情況對黏度等級、相關指標進行了修訂。GB 13895—2018標準實施后，將對規范市場秩序、提高產品質量，進一步滿足車輛齒輪，特別是客車和其他各種車輛的準雙曲線齒輪或雙曲面齒輪驅動橋對油品的潤滑需求，促進重負荷車輛齒輪油產品升級換代發揮非常重要的作用。

表5 GB 13895—2018標準與GB 13895—1992相比的主要差異