等温淬火球墨铸铁的特性、生产技术及应用(4)
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发布时间：2024-10-23 05:33
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时间：2024-10-23 20:07
在铸造工业中，等温淬火球墨铸铁因其独特的性能而受到广泛重视。原始组织的影响表明，在保温15分钟后，不同基体组织的球墨铸铁其奥氏体化程度和固溶碳量已趋于一致。只要奥氏体化时间足够，不同的基体组织在等温淬火后组织及性能的差别并不明显，但会影响零件的尺寸稳定性。铸态组织中球状石墨的大小和分布，对奥氏体的等温转变和力学性能有影响。细小、球数多且分布均匀的石墨球会加速针状铁素体转变，使淬火组织变细，疲劳强度和冲击韧度也较好。
表14显示了美国ASTM各牌号等温淬火温度与时间的大致关系。牌号与等淬温度和时间的关系如下：750-500-11（等淬温度：380℃，等淬时间：45分钟）、900-650-09（等淬温度：370±10℃，等淬时间：60分钟）、1050-700-07（等淬温度：340±10℃，等淬时间：90分钟）、1200-850-04（等淬温度：320±10℃，等淬时间：90分钟）、1400-1100-01（等淬温度：290±10℃，等淬时间：120分钟）、1600-1300-00（等淬温度：250±10℃，等淬时间：240分钟）。富碳奥氏体量的百分比也给出了相应的数值。
彩色金相技术在等温淬火球铁的金相检验中有很大的优越性，它使各种相显示出不同的颜色，肉眼容易分辨。
等温淬火球铁的应用广泛，特别是汽车领域，占ADI总产量的45%以上。重型卡车的底盘零件是主要应用之一，美国每辆重型卡车中有500公斤以上的ADI零件。北美市场分配中，中重型卡车占25%，轻型汽车占20%，建筑矿山占11%，农机占17%，铁路占12%。经过几十年的生产、应用，积累了丰富的生产经验和数据。ADI的应用已从一般代用发展到按其性能特点及服役条件，利用有限元分析等现代设计技术优化产品结构，以达到减小零件壁厚、减轻重量、节能节材的目的。
在我国，ADI的应用主要集中在抗磨、耐磨零件上，特别是磨球，CADI磨球和奥贝磨球占我国ADI产量的很大一部分。我国ADI（包括CADI）年产量约为13万吨，其中磨球约7万吨，占50%以上；工程结构件（包括齿板、衬板）约占50%以下。工程结构件中，重型卡车悬挂件、支架占50%，抗磨、耐磨件占25～30%，齿轮、曲轴占5～10%，其他占10%。
ADI（CADI）在抗磨耐磨零件上应用取得突破。统计显示，2012年我国耐磨件总消耗量为300多万吨，其中抗磨件占70%，即每年要消耗100多万吨磨球，几十万吨衬板、齿板。ADI具有强度高、韧性好、耐磨性好的特点，一些资料报导，HB300的ADI零件的耐磨性能比HB500的钢件都好。迁西奥帝爱机械铸造有限公司开始使用ADI齿板和衬板代替高锰钢齿板、衬板工作，几年使用结果表明，ADI衬板在ø4米以下球磨机上应用，其使用寿命比高锰钢高1～3倍，ø1200×900mm以下破碎机ADI齿板，也比高锰钢寿命高2倍以上。CADI磨球从研发至今已有6～7年的历史，已经分别于2011年7月和2012年2月在天津和北京召开科研成果技术鉴定会和磨球产品鉴定会，得到较高评价。多年使用结果证明，CADI磨球具有磨耗低、破碎率低和节电、噪音低等优点。
重型卡车底盘零件应用逐步扩大，产量逐年提高。一汽铸造有限公司、东风汽车公司、河南欧迪艾铸造有限公司、河北清河恒基机械铸造有限公司、大连三明重型车制造有限公司等企业都生产或使用ADI卡车底盘零件。产品种类大幅增加，生产能力也从目前的7000～8000吨/年扩大到15000吨/年。使用效果明显，许多磨球厂都开始生产CADI磨球。然而，由于生产工艺、装备不规范，技术要领未掌握，一些“CADI磨球”出现质量波动大，使用效果不理想的问题，必须加以重视。
齿轮是ADI最早用于工业化生产的产品，具有抗弯曲疲劳强度高、抗点蚀能力强、噪音小、重量轻、热处理变形小、加工性能好、刀具寿命长和成本低等优点。在汽车、拖拉机行业中有较多的开发应用，最早用于轻型、中型载重汽车的后桥伞齿轮配件，批量不大。批量生产用于正式产品上为大功率柴油发动机上的正时齿轮。东风汽车公司生产的康明斯发动机正时齿轮、一汽集团解放汽车有限公司锡柴分司生产的6DF1柴油机曲轴正时齿轮，齿轮弯曲疲劳强度安全系数可达3.56倍。
实践证明，用ADI齿轮代替氮化正时齿轮和部分渗碳淬火齿轮在使用中是没有问题的，但主要原因是价格问题。由于我国钢铁工业发展很快，钢材成本大幅降低，ADI齿轮制造费较钢齿轮降低了17%，约124元。如何降低ADI齿轮成本是扩大ADI齿轮应用的关键。原辅材料质量有保证，球铁生产各工艺环节控制加强，球铁件质量稳定，废品率大幅度降低，为降低球铁坯件成本创造了条件。通过提高球铁毛坯件质量降低废品率、控制热处理质量、降低机加工成本等措施，降低ADI齿轮的成本。
SEW公司在中国天津建厂后，积极参加中国ADI行业的各项活动，2013年ADI产量达到900吨，预计今年可超过1000吨。其产品主要为齿轮和轴，他们认为用ADI制造带齿的结构件是最合适的，其他材料无法与之竞争。ADI曲轴的试验开发工作取得较满意的结果，如南京理工大学与淮海机器厂联合试制的368Q三缸曲轴，安全系数在1.7、2.0和1.8以上，但尚未正式投产。江苏万力机械股份有限公司多年来进行多缸柴油机ADI曲轴试验，取得了较好效果。一汽也进行了1.8T和2.0T奔腾轿车增压发动机ADI曲轴的开发，性能试验和疲劳试验已完成，现正等待台架试验结果。
目前的主要问题是ADI曲轴未经过大批量生产和使用，没有突出ADI曲轴的特点。高强度高塑性球墨铸铁（QT800-6，QT900-6）具有高的弯曲疲劳强度。玉柴、天润等厂生产的曲轴已用于大马力增压柴油机，通过比较ADI曲轴与这些曲轴的优缺点，可以确定各自的应用范围。
