再谈等温淬火球墨铸铁

老翻砂匠

      再谈等温淬火球墨铸铁

      等温淬火球铁（ADI）的几个基本认识及性能特点

　　1．几个基本认识

　　1）等温淬火球铁是把健全的球墨铸铁件进行等温热处理，以获得优异的综合力学性能，因此其前提是健全的球墨铸铁件。

　　2）合金元素对球铁力学性能有重要影响，但对等温淬火球铁（ADI）没影响。等淬的目的是就是利用热处理技术改变铸铁的基体组织，提高力学性能，节省合金元素。加入合金元素的目的是提高淬透性。

　　3）球铁原始基体组织对等淬球铁的力学性能没影响，但对变形有影响，因铁素体和珠光体变形量是不一样的，其线性增长量是铸态基体组织和等温温度的函数。

　　为了提高加工刀具寿命和控制变形，美国通用汽车公司在生产ADI后桥齿轮时，铸件经退火以获得100%的铁素体。试验表明，在试样热透后保温15分钟，已足以使基体完全奥氏体化。

　　4）球化率、球数对ADI冲击、疲劳等动态力学性能影响很大，强度愈高，影响愈显著。因此，对球化率及石墨球数的要求比普通球铁高，球化率要求90%以上（见表1、表2）。

　　表1 石墨球化分级对稀土球墨铸铁疲劳极限和小能量多冲性能的影响

球化分级 力学性能		1级(>95%)	2级(>90%)	3级(>80%)	4级(>70%)	5级(>60%)
疲劳极限/MPa		286	274	265	251	222
不同冲击功的冲断次数×103	冲击吸收功为2.453J	8.0	6.05	3.89	2.51	1.02
	冲击吸收功为1.962J	11.7	10.5	8.8	4.7	0.99
	冲击吸收功为1.472J	17.7	16.0	15.8	9.8	3.5
	冲击吸收功为0.981J	94.3	99.0	74.9	29.7	6.66

　表2 石墨球大小、球数对等温淬火球墨铸铁弯曲疲劳强度的影响

炉号	500个石墨球中大小分布（％）							平均球径/×10-3 mm	球数/mm2	奥铁体显微硬度HV	弯曲疲劳极限/Mpa
	<0.01mm	0.01～0.02mm	0.02～0.03mm	0.03～0.04mm	0.04～0.05mm	0.05～0.06mm	>0.06 mm
63	1	14.7	48	22	14	0.3		28.43	170.69	512	250～260
64	2.2	36.3	42.8	10.2	5.3	1.7	1.5	25.88	172.01	551	280
65	12.8	38.2	39.8	8.5	0.7			19.64	262.08	548	350

    　5）等温淬火球铁各牌号主要靠不同等温温度获得，与化学成分关系不大，即同一成分球铁用不同等温淬火温度可生产不同牌号ADI。化学成分主要决定于铸件大小，壁厚和结构。

　　6）等温淬火球铁的某些组织也可通过加入合金元素、空气中强化冷却获得，但因需要加入大量的Ni、Mo、Cu等合金元素，成本太高且不稳定，因此不加以讨论，主要讨论经盐浴等温淬火处理的ADI。

　　2. 性能特点

　　等温淬火球墨铸铁具有以下性能特点：

　　（1）强度高、塑性好。在同等伸长率情况下，ADI的抗拉强度是普通球铁的2倍,而在同等抗拉强度情况下,伸长率是普通球铁两倍以上,ADI抗拉强度也优于调质处理的碳钢,与低合金钢相当。

　　（2）质量轻。表3是一些材料的单位抗拉强度所需零件重量（w/y）。

　　                                                                                                  表3 几种材质的w/y

材料	铝合金(普通)	铝合金(高强度)	ADI	普通球铁	20CrMnTi调质	ZnAl合金	普通锻钢
密度/抗拉强度	0.022～0.095	0.0056	0.0044～0.0084	0.010～0.018	0.0072	0.017～0.011	0.014

　　（3）弯曲疲劳强度和接触疲劳强度等动载性能高。旋转弯曲疲劳强度可达400～500MPa，与调质处理低合金钢相当；接触疲劳强度可达1600～2100MPa，比低合金钢氮化处理的接触疲劳强度高。

　　（4）吸振性好。ADI由于弹性模量低，加上基体中存在石墨球，能迅速吸收振动并增大噪声阻尼，使部件的运行更安静和平稳。

　　（5）极好的耐磨、抗磨性。试验表明，硬度为45～48HRC的等温淬火球铁齿轮，其寿命比具有马氏体组织、硬度为58～62HRC的锻钢齿轮更长。CADI（含碳化物18％）的耐磨性能胜过许多高合金耐磨铸铁（AR），其无缺口冲击韧性则是耐磨铸铁的2～10倍，适宜用于要求优异耐磨性能和足够韧性的场合。

　　（6）表面强化效果显著。试验和生产实践均证明，ADI具有很好的表面强化效果，能显著提高构件的疲劳强度。例如2007年11月7日修订的ASTM897M各牌号典型性能中，通过概率50%单齿弯曲疲劳强度喷丸的比不喷丸的提高50%左右（见表4）。

　　表4 喷丸对单齿弯曲疲劳的影响

球铁等级	750	900	1050	1200	1400	1600
不喷丸（MPa）	325	350	365	350	335	320
喷丸（MPa）	650	700	770	700	665	630

　　曲轴经圆角滚压后弯曲疲劳强度也显著提高。据美国联合收割机的一项研究报告，型号为202重载货车V-8柴油机ADI曲轴，滚压前后弯曲疲劳强度分别为414MPa和986MPa，提高138%；而普通球铁曲轴滚压后的弯曲疲劳强度只提高50～60%左右。

　　此外，ADI的力学性能根据等温淬火工艺的不同，可以在较大范围内变化，以满足零件在不同工作条件的要求。

（来源：山东省铸造协会）

高山流水

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99giddens

现在主要研究 CADI 所以楼主还得介绍介绍CADI