球墨铸铁的发展概况及发展趋势分析，值得收藏！

球墨铸铁的发现已有 60 多年的历史。 由于其综合性能好、制造方便、成本低，不仅可以替代灰铸铁，提高铸铁材料质量，而且可以替代铸钢、锻钢和焊接件，降低生产成本。 据美国统计，其球墨铸铁总产量的40%用于替代锻钢件、冲压件、焊接件，25%用于替代可锻铸铁件，20%用于替代灰铸铁件，15%用于替代灰铸铁件。 %用于代替铸钢件。 国际上将球墨铸铁占铸件总量的比例和球墨铸铁/铸钢的比例作为衡量一个国家工业化水平的重要指标（表1-2）。

国外一些学者声称球墨铸铁、蠕墨铸铁和等温淬火球墨铸铁（ADI）的发展使世界进入了“新铁时代”。

工业发达国家之所以能保证球墨铸铁的质量，是因为球墨铸铁生产的原辅材料质量好、稳定，工艺设备先进，检测技术完善。 因此，它们长期应用于汽车、轨道交通设备、风电、核电等重要零部件上，可以替代锻钢、铸钢件。 1964年至1965年，美国通用汽车公司采用球墨铸铁整体式转向节替代了原来由13块锻件、冲压件组装而成的转向节。 这是球墨铸铁件在汽车底盘安全件应用的突破。 从那时起，球墨铸铁越来越受欢迎。 快速发展。 近年来，我国球墨铸铁发展迅速。 球墨铸铁产量和铸件总产量连续12年位居世界第一（2010年我国球墨铸铁产量990万吨，占世界球墨铸铁总产量的42.2%）。 但球墨铸铁产量已连续12年位居世界第一。 产量占铸件和铸钢总产量的比例仍低于世界平均水平，重要零部件的应用还不够广泛，表明我国球墨铸铁仍有很大的发展空间。

2、球墨铸铁的特性及与钢（锻钢、铸钢）的比较

与钢相比，球墨铸铁具有以下特点：

1. 机械性能范围广

国家标准《球墨铸铁件》（GB/T1348-2009）规定了球墨铸铁12个牌号，抗拉强度（Rm）范围为0～100，延伸率范围为2%～22%。 等温淬火后，球墨铸铁的强度和韧性都有很大提高。 国家标准《奥氏体球墨铸铁件》（GB/-2009）——国际上俗称ADI——规定了6个等级球墨铸铁，抗拉强度（Rm）范围从 到 ，伸长率最大为10%，弯曲疲劳强度为至，接触疲劳强度至（表3）。

2、屈服强度高、比强度高

钢的屈服强度/抗拉强度比一般为0.5-0.6，而一般球墨铸铁的屈服强度/抗拉强度比为0.6-0.7，等温淬火球墨铸铁的比值更高，为0.7-0.8，即相同的阻力球墨铸铁的抗拉强度可以承受比钢更高的应力。

在考虑材料比重的同时，还必须考虑材料的强度。 人们希望使用比重（W）与屈服强度（YS）（即单位抗拉强度成分的重量——“比强度”（W/YS））较低的材料。 比强度低，材质轻而强，可满足产品轻量化的要求。 表 4 显示了一些材料的比强度 (W/YS)。

从表4可以看出，球墨铸铁的比强度与锻钢相近，而等温淬火球墨铸铁（ADI）与高强度铝合金和低合金高强度钢大致相同，且为一种优良的轻质结构材料。

3、（冲击功小于临界冲击功时）冲击疲劳性能优于钢材

球墨铸铁的一次冲击韧性不如钢，特别是珠光体球墨铸铁。 但一般物体所承受的动载荷并不是一次较大的冲击，而是多次小能量的冲击。 20世纪50年代和1960年代，在用球墨铸铁曲轴替代锻钢曲轴的试验过程中，对两种材料进行了小能量多重冲击试验。 结果如图1所示。

从图1可以看出，存在一个临界冲击能量（24kg.cm）。 如果冲击功大于此，球墨铸铁的疲劳性能就比钢差。 如果冲击功小于此，球墨铸铁的冲击疲劳比钢差。 在实际应用中，一般物体所承受的冲击能远小于临界冲击能。

4、铸造性能好

由于球墨铸铁的碳当量较高，接近共晶成分，因此其流动性和成形性都很好。 可铸造壁厚2-3mm的薄壁、形状复杂的大型铸件，使零件更薄、更轻。 创造了良好的条件。 图2显示了球墨铸铁的流动性。

球墨铸铁的收缩倾向比钢小。 表5为球墨铸铁和铸钢的自由线收缩率比较。 钢的液态收缩率和凝固收缩率都比球墨铸铁大。 冷却过程中内应力大，变形大，易形成裂纹等缺陷。

由于铸钢的熔化和浇注温度比球墨铸铁高得多，因此对耐火材料和涂料等材料的要求也更严格，生产成本一般高出20%左右。

5、耐腐蚀性能好

球墨铸铁在大气和土壤中比钢具有更好的耐腐蚀性。 表6为球墨铸铁和钢在大气中耐腐蚀性能的比较。 球墨铸铁在土壤中的耐腐蚀性能远优于钢，是钢的30倍，与灰口铸铁相似。 因此，球墨铸铁广泛应用于水、煤气管道。

6、降噪效果好

由于石墨的存在，球墨铸铁具有良好的减震性，可以降低零件运转时的噪音。 例如，无锡柴油机厂K系列滚齿机在AK机上加工的ADI和40Cr正时齿轮的噪声对比试验表明，ADI齿轮的噪声比40Cr齿轮低1.92dB，齿轮侧面噪音降低了5.3dB。 AKI系列磨削加工的ADI齿轮，噪音比滚齿齿轮和40Cr氮化钢齿轮低2.5dB。 由于石墨本身具有自润滑能力，因此可以提高零件的耐磨性。

7.减肥

由于石墨的存在，球墨铸铁的比重比钢轻10%左右。 使用球墨铸铁可以减轻零件和设备的重量。

8、成本低

由于原材料来源广、生产流程短、生产设备简单，与同级别材料相比，球墨铸铁的价格较低，比铸钢低30%左右，比锻钢低50%左右。 此外，球墨铸铁的生产开发周期与钢（特别是锻钢）相比也有不同程度的缩短。

3、球墨铸铁在高端铸铁件中的应用

随着球墨铸铁的性能不断提高，质量更加稳定，其应用范围不断扩大。 许多高端铸件都是使用球墨铸铁生产的。 喜欢：

1、大马力增压柴油机曲轴

发动机曲轴是我国球墨铸铁应用最典型的零件。 它研究开发最早、应用范围最广、产量最大。 据统计，我国有一定规模的球墨铸铁曲轴生产厂30余家，年产发动机用各种球墨铸铁曲轴约45万吨，即1000万件以上。 随着增压技术的发展和普及，普通牌号的球墨铸铁曲轴已不能满足大马力增压柴油机的性能要求。 已开发出高强度、高韧性球墨铸铁和ADI。 榆林柴油机厂QT800-6、QT900-6球墨铸铁曲轴性能及安装使用情况见表7、表8。

2、大型机床球墨铸铁件

图3为北一重机铸造有限公司生产的双立柱主汽复合加工中心横梁，牌号为QT600-3。 单件重135吨，长19.5米。 后来工厂还生产了单件重145吨、长20.0米的产品。 米长的球墨铸铁主梁。

3、大型风电（低温铁素体）球墨铸铁件

2010年，我国新增风电机组12904台，容量1893万千瓦。 大型低温铁素体球墨铸铁件年需求量约30万吨。 图4为江苏吉鑫风能科技有限公司生产的7MW海上风力发电机球铁件。

4、大型超超临界转速汽轮机球墨铸铁件

我国已具备批量生产大型超超临界转速汽轮机关键球墨铸铁件的能力。 图5为上海机床铸造一厂（苏州）生产的F级燃气联合循环排气缸。 上海宏港、宁夏共享集团等也采用QT400-18L生产轴承座、中压外筒等球墨铸铁件。

5、轨道交通、高速列车装备用（低温铁素体）球墨铸铁件

近年来，轨道交通、高铁装备发展迅速。 国内不少铸造厂已开始向国内外知名轨道交通公司批量提供球墨铸铁件，其中包括-20℃、-40℃甚至-60℃的低温铁素体。 球铁零件。 图6、图7为常州华德公司生产的高速铁路转向架轴箱和齿轮箱。 图8为北京Femed公司为美国生产的火车制动器主副梁铸件。

4、我国已具备生产高端球墨铸铁件的基本条件

综上所述，采用包括等温淬火球墨铸铁（ADI）在内的优质球墨铸铁来替代钢铁生产的一些重要设备的零部件是合理、经济、可行的。 对此，社会已基本形成共识。 但一些产品设计和应用部门仍然对球墨铸铁质量的稳定性和一致性感到担忧。 这个问题也是铸造行业迫切需要解决的关键问题。 经过十多年的努力，我国球墨铸铁生产技术和控制水平取得了长足进步。 球墨铸铁件的质量和稳定性得到了很大的提高。 具有生产高品质球墨铸铁和等温淬火球墨铸铁（ADI）的能力。 基本条件：

1、球墨铸铁诞生60多年来，国内外专家基本完成了对其化学成分、组织转变、力学性能和使用性能的基础理论和基础技术工作，其应用范围也已确定； 一些铸造企业和国家球墨铸铁标准也已多次公布、实施和修订； 这些都标志着球墨铸铁技术已从实验研究、开发应用进入工业化生产阶段；

2、原辅材料质量有保证。 球化剂、孕育剂、生铁、废钢的质量有保证，特别是优质铸造生铁、高纯生铁供应充足，为生产优质球墨铸铁提供了物质基础；

3、引进或消化吸收国外先进技术和设备，保证球墨铸铁件的质量。 例如，感应电炉可以提供满足球墨铸铁生产要求的高温、低硫原料铁水，静压造型自动生产线设备可以满足球墨铸铁生产的高致密性。 、高精度铸造模具等；

4、采用先进的铁水预处理、净化、球化处理、孕育处理技术、铸件凝固模拟等计算机应用技术，保证了球墨铸铁、球化、覆盖球化、送丝球化、分挤压的内在质量。 化学化等； 妊娠包括多胎妊娠、流产妊娠等； 凝固模拟包括MAGMA等国内外知名软件；

5、先进、可靠、配套的检测技术保证了球墨铸铁生产过程和出厂产品的质量。 炉前设有CE分析仪、碳硫分析仪、直读光谱仪； 炉后有金相显微镜、硬度计、万能强度试验机、低温冲击试验机、各种无损检测仪器；

6、涌现一批以质量管理为中心的现代化铸造生产企业。 他们严格、科学的管理保证了球墨铸铁产品质量的稳定性和一致性，赢得了国内外客商的信赖。 例如，江苏吉鑫风能科技有限公司生产750KW至7MW系列风电产品，国外市场占有率达20%。 其主要客户有：西门子、GE、三菱重工、三星等，国内市场占有率50-60%。 2010年风电铸件产量16.8万吨。 是中国乃至全球最大的风电球铁铸件生产企业。 拥有1400、18001、5项国际船级社认证，2项发明专利，江苏省风电产品工作站、技术中心，是江苏省高新技术企业，自2012年7月起聘请外籍专家2名； 又如常州华德公司，是一家生产低温铁素体球墨铸铁的专业厂家。 他们生产的QT400-18（-40℃）1100多炉的成分控制、工艺控制、加工性能指标等数据都具有很好的稳定性。 生产的高铁列车转向架轴箱在哈大高铁线上使用，得到铁道部相关部门的好评。 目前能供应优质球铁件的有吉新、华德等企业，还有上海红港电站设备铸锻公司、宁夏共享集团有限公司、宁波日月集团有限公司等十余家厂家。 ., 有限公司

质量稳定性和一致性仍然是我国球墨铸铁生产中值得注意的问题。 提高优质球墨铸铁和等温淬火球墨铸铁生产企业的门槛，只有拥有精良的工艺装备、先进的生产工艺技术和检测设备、严格的科学管理的合格企业，才有资格生产重要、关键的球墨铸铁件。 另外，重要零部件的替代在应用中不应盲目推广和扩大。 必须根据零件的具体受力情况以及球墨铸铁和ADI的性能特点，采用有限元方法改进设计，才能达到最佳效果。