會員登錄
MEMBER LOGIN
技術論壇
TECHNOLOGY FORUM
國家標準《蠕墨鑄鐵件》解讀
發布時間:
2013-05-28 00:00
來源:
(山東省淄博蠕墨鑄鐵股份有限公司,山東淄博256401)
1 標準的概況
我國是世界上生產應用蠕墨鑄鐵最早的國家之一,是生產應用蠕墨鑄鐵的大國。早在20世紀80 年代制定了JB/T 4403-1987《蠕墨鑄鐵件》行業標準,并于1999 年進行了修訂。此外,鐵道部于20 世紀90 年代制定了TB/T 2444-1993《鐵道機車車輛用蠕墨鑄鐵件通用技術條件》行業標準。截止GB/T 26655-2011《蠕墨鑄鐵件》以前,一直沒有國家標準。隨著蠕墨鑄鐵生產技術的不斷進步,國外工業發達國家都制定了蠕墨鑄鐵國家標準,并陸續將蠕墨鑄鐵作為一種材質在汽車內燃機等重要零件上得到了廣泛的應用。除了美國SAE J1887 - 2002 標準中兩個牌號(C300HN、C500HN)蠕化率為50%~80%外,美國ASTM A842 - 2004、德國W50 - 2002、國際標準ISO 16112: 2006 以及歐洲等國外標準要求的蠕化率均為≥80%。
國外標準大多以蠕墨鑄鐵在汽車及內燃機上的應用為基礎,而標準的實施又極大地促進了蠕墨鑄鐵在汽車及內燃機上的應用。同時,也極大地促進了蠕墨鑄鐵生產技術的進步。2005 年以前,寶馬汽車公司(BMW)、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司(Daimler Chrysler)、達夫公司(DAF)就分別用蠕墨鑄鐵批量生產了V8 柴油發動機缸體、12 升排量的8 缸發動機缸體、功率為390KW 的6 缸發動機缸體。弗里茨一維特公司( Fritz Winter)年產3 萬噸發動機薄壁蠕墨鑄鐵缸體,德國阿烏哥斯特·坎潑公司(August Kuepper GmbH)年產3 萬噸蠕墨鑄鐵排氣管與增壓器殼體。美國福特公司( Ford)與辛特( Sinter Cast)合作,1999 年在巴西已生產出10 萬個蠕墨鑄鐵V6 缸體。瑞典達勞斯(Daros)活塞環廠選用蠕墨鑄鐵生產活塞環。在這方面,我國落在了后面。因此,制定《蠕墨鑄鐵件》國家標準,是提升我國蠕墨鑄鐵技術水平及擴大應用領域的迫切需要,也是與國際標準接軌的需要。
2 標準的主要內容
本標準修改采用ISO 16112: 2006《蠕墨鑄鐵分類》,參考了美國ASTM A842 - 2004、美國汽車工程師學會SAE J1887 - 2002 及歐洲相關標準的有關內容。同時,在標準的編制過程中,結合我國國情,參考國外其他先進標準,增加了與鑄件生產和貿易的相關內容,以適應市場的需要。
2.1 牌號
根據單鑄或附鑄試塊的最小抗拉強度、屈服強度、伸長率等技術指標,規定了5 個牌號。
2.2 與ISO 16112:2006 的技術性差異
(1)在表l、表2 每個牌號前增加了基體組織的內容;
(2)增加了7.6~7.10 條;
(3)增加了第11~13 章的內容,提高了標準的實用性;
(4)刪除了資料性附錄B“蠕墨鑄鐵球化率的測定”;
(5)刪除了資料性附錄E“蠕墨鑄鐵ISO 16112 中的牌號與其他標準相似的牌號的對照”;
(6)刪除了ISO 16112:2006 中重復性的表述。
2.3 力學性能
單鑄試樣與附鑄試樣的力學性能見表l、表2。
標準充分考慮了鑄件的壁厚對附鑄試塊力學性能的影響,更符合生產實際。
當蠕化率≥90%時,RuT450 與RuT500 鑄態不添加促進珠光體合金元素條件下達到所規定的力學性能有一定的困難。建議添加促進珠光體合金元素或正火、回火熱處理。特別是RuT500 既添加合金元素,同時又進行正火、回火及熱處理。
2.4 附錄
ISO 16112: 2006 資料性附錄A“蠕墨鑄鐵力學和物理性能”詳細列舉了蠕墨鑄鐵的物理性能和力學性能。同時,列出了溫度對這些性能的影響,給設計人員提供了參考依據。
布氏硬度(指導值)僅供參考。
采用附鑄試塊時,牌號后加字母“A”。
從附鑄試樣測得的力學性能并不能準確地反映鑄件本體的力學性能,但與單鑄試棒上測得的值相比更接近于鑄件的實際性能值。
力學性能隨鑄件結構(形狀)和冷卻條件而變化,隨鑄件斷面厚度增加而相應降低。布氏硬度值僅供參考。
隨著工業的發展,對蠕墨鑄鐵機加工性能的要求越來越嚴格。主要包括:切削速度、刀具壽命、機加工的尺寸及形位公差精度。因此,增加ISO 16112:2006 資料性附錄B“工藝因素對蠕墨鑄鐵機加工性能的影響”,以引起鑄造工程技術人員的注意。增補了ISO 16112:2006 資料性附錄C“蠕墨鑄鐵的性能特點和典型應用”。
3 標準的特點
3.1 牌號設置的區別
考慮到單鑄試塊與附鑄試塊的結晶及冷卻條件對力學性能的影響,GB/T 26655-2011 將蠕墨鑄鐵的牌號分為單鑄試塊力學性能與附鑄試塊力學性能。對附鑄試塊尺寸與鑄件壁厚的關系以及鑄件壁厚與力學性能的關系作了界定。這樣的變化更符合實際鑄件的情況,更合理。牌號的力學性能數值與ISO 16112:2006 相統一,便于國際交流。
3.2 蠕化率的設置
包括ISO 16112: 2006 在內的歐美國家標準中大多將蠕墨鑄鐵的蠕化率定為≥80%。本標準也將蠕墨鑄鐵的蠕化率定在≥80%,而且明確規定其余20%為球狀石墨或團狀石墨,不允許有片狀石墨。在標準的調研過程中,大多數汽車零部件生產廠及科研單位都認為出現片狀石墨,其鑄件的力學性能明顯下降。試驗驗證的結果也證明這一點。80%蠕化率是爭議最大的指標。定80%的蠕化率是與國際接軌的要求,也是蠕墨鑄鐵在內燃機零部件上推廣應用的需要。實踐證明,隨著近幾年蠕墨鑄鐵生產技術的引進、開發,
蠕化率達到80%是完全可以實現的。但是,考慮到國際標準中所說的蠕化率指的是蠕墨鑄鐵的蠕化率,而GB/T 26655-2011 所說的蠕化率指的是蠕墨鑄鐵件。具體到鑄件隨著壁厚的差別及用途的不同,其蠕化率也是不同的。因此,本標準規定“由于鑄件的復雜性,蠕墨鑄鐵件應根據工況、服役條件,由供需雙方商定蠕化率(≥50%)”。
3.3 力學性能的提高
與JB/T 4403-1999 相比,GB/T 26655-2011 普遍將每個牌號的力學性能提高了40~80MPa,是否符合中國國情?為此,起草小組進行了充分的試驗驗證和廣泛的調研。試驗結果為:在極端蠕化率(≥95%)條件下,合理設計化學成分與原材料質量,是完全可以達到力學性能的,而且重現性很好。
4 標準的應用
隨著國際標準及歐美各國標準的發布,截止2005 年,歐美發達國家已逐步將蠕墨鑄鐵廣泛應用到汽車發動機缸體、缸蓋、排氣管、活塞、活塞環等領域,而且形成了大批量的生產能力。由于汽車發動機的需要,蠕墨鑄鐵件穩定而可靠的蠕化率生產技術、高蠕化率(≥80%)薄壁蠕墨鑄鐵件(2~5mm)生產技術,在歐美國家早已成熟穩定。而我國近幾年剛剛起步,蠕墨鑄鐵生產技術已經落在了后面。
本標準既與ISO 16112:2006 接軌,又充分考慮了中國國情,實用性強。它的發布實施,必將推動我國蠕墨鑄鐵的開發應用和技術水平的提高,也為蠕墨鑄鐵生產技術的國際交流奠定了基礎。本標準推薦了蠕墨鑄鐵的性能特點和典型應用,見表3。
4.1 焦爐護爐鐵件(爐門、爐框、保護板)上的應用
由于蠕墨鑄鐵導熱性優于球墨鑄鐵,在冷熱交變應力條件下體積穩定性優于球墨鑄鐵,抗熱疲勞強度大大優于灰鑄鐵(見圖1)。用蠕墨鑄鐵制作焦爐護爐鐵件是最佳選擇。
實踐證明,用蠕墨鑄鐵制造焦爐護爐鐵件,其壽命比耐熱灰鑄鐵提高1~2 倍,比球墨鑄鐵提高50%。
4.2 鋼錠模上的應用
隨著鋼鐵行業連鑄連軋短流程的普及,鋼錠模的需求量急劇減少。目前,只有特鋼及鍛造廠需要鋼錠,鋼錠模的用量可想而知。根據冷卻方式(水冷、風冷)的不同,國外及國內大多數大型鋼鐵企業選用球墨鑄鐵材質的鋼錠模,以及用高爐鐵液直接澆注的灰鑄鐵鋼錠模,也有部分企業采用蠕墨鑄鐵鋼錠模。
4.3 鋁錠模、玻璃模具上的應用
由于鋁錠模、玻璃模具這兩種模具要求導熱性以及抗熱疲勞性能要好。因此,部分企業開始采用蠕墨鑄鐵材質,其模具壽命較灰鑄鐵可提高近1 倍左右。但其化學成分要適當調整,嚴格控制組織偏析。
4.4 鐵路機車、風電、汽車等制動系統上的應用
制動系統對鑄鐵材質的要求是:導熱性好、具備一定的力學性能,特別是抗熱疲勞性能與耐磨性能要好。由于蠕墨鑄鐵在這些方面性能優良(如表4、圖2、圖3 所示),在制動系統上的推廣應用正在迅速增加。
附件下載:

-
地址:濟南市解放路134號 電話:0531-86401781 / 86952422 傳真:0531-86465075
郵箱:foundry-shandong@163.com 郵編:250013
版權所有 © 山東省鑄造協會 魯ICP備2021002429號

官方公眾號