奥氏体-贝氏体球墨铸铁在曲轴等其它结构件上的应用

奥氏体-贝氏体球墨铸铁在曲轴等其它结构件上的应用曲轴是奥氏体-贝氏体球墨铸铁的另一个非常引人注目的应用领域。设计汽车发动机时，力求在增加功率输出的同时减小其尺寸，这样就使得对零件材质的要求日益提高。为此，人们考虑用铸铁代替高价的锻钢件以求降低成本，如果球墨铸铁的抗拉强度到700MPa仍不能满足要求时，就可采用奥氏体-贝氏体球墨铸铁代替锻钢。在确认技术上的可行性后，进行了曲轴制成品的跑车实验，并完善了生产线上的大量生产技术问题。ADI曲轴与锻钢曲轴性能比较，屈服强度提高40%，抗拉强度提高30%，而硬度和伸长率与锻钢相同，同时重量可减轻10%。进行300km跑车试验之后，ADI曲轴与感应淬火和滚压硬化的锻钢曲轴有同样优异的性能。在生产方面对比，ADI具有许多优点，制造容易，加工工具的寿命提高10倍，生产中的燃料消耗减少60%，由于尺寸重量等的减少可使曲轴成本较之锻钢降低80~160美元。现在已有许多种曲轴用ADI制造。例如沃尔沃轿车上的曲轴；载货车上汽油发动机、柴油发动机曲轴；福特汽车公司的各种发动机曲轴等。奥氏体-贝氏体球墨铸铁还被成功应用于大型结构件的生产。瑞士Sultzer公司生产了壁厚150mm的结构件，可在-40℃下工作。高应力热轧辊是在空气中冷却后，于300~320℃进行等温转变，轧辊直径超过1m，重达50t，它含有ωNi2%~3%和ωMo0.5%~1.0%。我国李雄杰采用金属型，在铸造状态下直接获得针状组织（贝氏体）球墨铸铁轧辊，具有较高的耐磨性和抗热裂性，辊身工作层硬度落差小。在同等使用条件下，使用寿命是中镍铬球墨铸铁无限冷硬轧辊的3~5倍。用奥氏体-贝氏体球墨铸铁制造矿山车轮和火车车轮，已取得良好的效果，现已在芬兰国营铁路上运行。用奥氏体球墨铸铁制造的大型柴油机的卡盘扳手，重15.6kg，与34CrNiMo6钢材相比，成本降低了50%；用于大型柴油机牵引装置的扳手，重2.8~3.4kg，成本下降了80%；用于制造钢轨保养机上的摇臂也取得了成功。我国用奥氏体-贝氏体球墨铸铁制造重型汽车换档拨叉，金属消耗降低了3倍，制造工时降低θ车拖钩座、拖钩套上的应用。拖钩座、拖钩套主要承受冲击载荷和由冲击形成的凿削式磨损，此外，这两个零件处于载货车尾部，汽车扬起的粉尘形成了严重的磨料磨损。设计人员曾考虑用铸钢制造拖钩座、拖钩套，之后进行调质处理。由于这两个零件均属薄壁小件，最小壁厚仅8mm，拖钩座毛坯单重1.3kg，铸件废品率高达60%~70%。钢液利用率极低。如采用高频淬火，则因拖钩座的摩擦面在内孔，高频淬火难度大。为此，原来的拖钩座、拖钩套一直采用铸态铁素体球墨铸铁制造，但存在严重的早期磨损。奥氏体贝氏体球墨铸铁应用于这两个零件后，表现出优异的耐磨性能，万km磨损量为0.30~0.83mm，是铸态铁素体球铁拖钩座、拖钩套使用寿命的50倍之多。又如，用奥氏体-贝氏体球墨铸铁制造柴油机内燃机的刹车片，估计使用寿命可达4000h，而原来的GRS26合金刹车片，其平均寿命只有180h。此外，奥氏体-贝氏体球墨铸铁的应用已不是只局限在它能以铁代钢，以铁代铝的前景也十分广阔。奥氏体-贝氏体球墨铸铁比优质铸铝或锻铝件强度高3倍，但重量只增2.6倍，由于铝的单位重量/单位屈强比奥氏体-贝氏体球墨铸铁要高2倍，设计好的奥氏体-贝氏体球墨铸铁结构可以替代铝结构达到轻量化的要求。如ADI汽车轮毂比铝的轻15%。铝的单位重量成本约是奥氏体-贝氏体球墨铸铁的10倍，而且奥氏体-贝氏体球墨铸铁的成本与σ0.2的比值也低,因而具有明显的优势。1984年，美国的ADI产量已达4000~6000t/a，而1986年达12000~16000t。美国对潜在市场的分析指出，全世界奥氏体-贝氏体球墨铸铁年产量将达1000万吨。此外，在美国有32%的小型铸造厂和16%的大型铸造厂生产奥氏体-贝氏体球墨铸铁。因此可以说，奥氏体-贝氏体球墨铸铁做为一种性能优异的工程材料，将会在更多的领域得到实际应用。