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。
奥氏体-贝氏体球墨铸铁在曲轴等其它结构件上的应用(精)
