球墨铸铁及应用与研究进展.pdfVIP

球墨铸铁的应用与研究进展 周力威，李文辉，陈维平 51 (华南理工大学广州 0640) 摘要：球墨铸铁以其综合力学性能高、价格便宜而得到越来越多的应用。本文介绍了国内外球墨铸铁的生产应用情况及目 前球墨铸铁的研究重点：奥一贝球墨铸铁、厚大断面球铁、低温韧性球墨铸铁等的相关情况，指出了球墨铸铁发展与研究重 点。 关键词：球墨铸铁；应用现状；研究进展 1引言 从20世纪30年代开始，美国国际镍公司、英国铸铁研究协会、德国亚琛工业大学铸造研究所等机构 分别针对铸铁中石墨球化的工艺及机理进行了大量研究，促使加Mg、Ce处理铁液制备球墨铸铁工艺的成 功；20世纪40年代中期，现代球墨铸铁正式诞生[11。由于球墨铸铁的综合性能优良，相对于铸钢生产成 本较低，因此获得了广泛的应用，产量迅速上升，并在一些行业中部分取代了传统的灰铸铁及铸钢件。目 前，已广泛应用到如汽车、机械、大型机床、核燃料储运和风电设备等重要领域。 2国内外球墨铸铁生产应用现状 的25．6％，预计今后还将以每年2％-4％的速率递增，最终将超过灰铸铁的年产量[2-4]； 球墨铸铁在我国发展较早，稀土镁合金球化剂的使用大大提高了我国球墨铸铁产量和质量，而且，20 世纪70年代初，我国与芬兰、美国等国几乎在同一时问研制成功了贝氏体球铁。从球墨铸铁件的产量来 件略有增长，铸钢件无增长[4】。在这些球墨铸铁件中，铸管件产量约350万吨，占球铁产量的35％；汽车 铸件，主要为底盘保安零件和曲轴等，约350万吨，占35％，若不包括铸管件，则占我国工程结构球墨铸 铁产量的50％；其他如工程机械、农机、机床、建筑、冶金、矿山、能源工业部门等约占30％【81。 作者篾介：陈维平(1959一)，男，博士，教授，主要从事金属材料制备与成形研究工作。 Tel：020Email：mewpchen@scut．edu．cn 75 图1球墨铸铁世界年产量 3球墨铸铁的研究与应用 球墨铸铁的应用越来越广泛，新产品、新技术也在不断的出现。其中，奥．贝球墨铸铁、厚大断面球墨 铸铁、低温韧性球墨铸铁等的研究与应用是当前的几个热点。 3．1奥．贝球墨铸铁(ADI) 等温淬火球墨铸铁，亦称奥．贝球铁(ADI)，其应用前景引人注目。奥．贝球铁的铸造性能、耐热性、耐蚀性、 耐磨性、减振性、切削性、经济性等都优于铸钢，且具有高强度、高韧性的特点，因此被认为是“真正的廉 价新材料”而受到重视【9】。2003年，美国已有50多个厂生产奥贝球墨铸铁件，而且德国大众公司、克莱 斯勒汽车公司、IVECO、通用汽车、康明斯发动机等都将奥贝球铁应用在曲轴和发动机齿轮等重要传动件 中。以东风汽车有限公司采用ADI替代某些铸钢件生产某品牌的越野车为例，替换后，在保证质量的情况 机磨球、挖掘机齿条、锥齿轮、压块机模具、高铁机车制动系统等也有较大应用，图2是奥．贝球墨铸铁制 作的一些典型零部件。 枣，e 齿轮 曲轴 地铁车轮 图2奥一贝球墨铸铁的典型应用实例 我国作为世界上最早研究奥贝球铁的国家之一，在此领域已经取得了一定成绩，并于2009年11月30日 76 铸铁铸件》国家标准发布，该标准于2010年9月1号实施。 虽然学者们对奥．贝球铁已经进行了大量研究，但为了获得性能更为优良的奥．贝球铁，业界还在不断 地对其理论和工艺进行相关的探索研究。 4厚大断面球铁件的研究与应用 近年来，由于核电、水电、风电发电机组的大型化以及其他机械设备的重型化发展【1们，大断面球墨铸 铁件的应用日益广泛，需求也迅速增长。核乏燃料容器、大型机床底板、大型注塑机模板、船用件、燃气 轮机铸件等都属于厚大断面球墨铸铁的典型代表。但是，大断面球墨铸铁件热节部分或中心部位由于凝固 速度缓慢、凝固时间长，经常出现变态石墨、缩松、缩孔等组织缺陷，导致铸件力学性能下降，其中碎块 状石墨的产生对性能的恶化尤为明显，这严重制约了大断面球铁在机械工业