浅谈球墨铸铁的性能及在汽车上的应用

赵生莲

摘要：球墨铸铁其综合性能接近于钢，球墨铸铁的成本比铸钢低，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的汽车零件。

关键词：球墨铸铁；汽车

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

1球墨铸铁的性能

1.1球墨铸铁与铸铁（灰铸铁）的比较

与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度一成本比远远优于铸铁。球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。

1.2球墨铸铁与铸钢的比较

球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。在水、盐水、蒸汽中的抗腐蚀性能方面，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也较少了球墨铸铁的机加工成本。

2球墨铸铁的热处理

2.1退火。得到铁素体基体，提高塑性、韧性，消除应力，改善切削性能。

2.2正火。得到珠光体基体，提高强度和耐磨性。

2.3调质。获得回火索氏体的基体组织，以及良好的综合力学性能。

2.4等温淬火。使外形复杂且综合性能要求高的零件获得下贝氏体的基体组织，以及高强度、高硬度、高韧性等综合力学性能。

3代表产品：等温淬火球墨铸铁（ADI）

等温淬火球墨铸铁（Austempered Ductile Iron，简称ADI）通常称为奥一贝球铁，具有很高的综合力学性能。与普通球铁相比，在相同韧度下，强度可提高1倍；与钢相比，具有更好的耐磨性能，在很多應用场合可取代锻钢制造机械（汽车）零件。

ADI是20世纪70年代末芬兰、中国和美国几乎同时研究成功的一种性能优异的工程结构材料。我国研究成功的ADI基体组织为奥氏体+下贝氏体，也是世界上最早应用ADI材料的国家之一，郑州机械研究所在1979年的46届国际铸造年会上发表了相关的论文。美国研究成功的ADI基体组织为马氏体+贝氏体组织，具有更高的抗拉强度，并迅速在各行业领域得到研究应用。

ADI具有强度、塑性和韧性都很高的综合力学性能，特别具有很高的弯曲疲劳强度，和良好的耐磨性，显著优于铁素体球铁和珠光体球铁，也优于传统的经调质处理的球铁以及贝氏体球铁，可与合金锻钢相媲美，因此被誉为是近30年来铸铁冶金方而的重大成就之一。

由于其基体为奥氏体，当受到外力作用时，会发生加工硬化现象，即奥氏体向马氏体的转变，从而产生更好的耐磨性能。

4球墨铸铁在汽车上的应用

球墨铸铁常用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，如汽车、拖拉机、内燃机等的曲轴、凸轮轴。ADI还可以用做齿轮，在国内，东风汽车公司引进的康明斯B系列柴油发动机正时齿轮采用ADI材料制造。

5结束语

等温淬火球墨铸铁（ADI）较锻钢可减小质量10%左右，制造成本亦可大大降低，作为一种新型的曲轴材料具有很好的应用推广前景。

（作者单位：攀枝花学院）