[01714512]高强韧铬球墨铸铁研究及其应用

钢和铁都是用途极广的工业材料,二战后美国发明了球墨铸铁（简称球铁）。使铁的力学性能提高数倍,可与钢相媲美。而其成形、减震、耐磨等特性、以及生产成本都显著优于钢,因而被广泛应用于汽车,冶金,机械,建筑,纺织等行业。为了提高球铁的性能,在生产中广泛加入合金元素如铜、镍、钼、锡等,但对于铬元素,国内外均认为：铬是强碳化物形成元素,生成复杂碳化物,而且十分稳定,铬量在0.05%时,将显著破坏石墨形态,而当含量达0.1%时,将完全破坏石墨形态”,影响球铁的塑韧性。因此传统的球铁理论,视铬为球铁十分有害的元素,这已成为业内众所周知的理念,甚至”谈铬色变”。例如：一权威机构的项目审查专家,对铬球铁研究的申报项目,作出如下批示：“（含铬）曲轴在搬运过程中稍受轴向震动（冲击）可能折断,可能是碳化物促进元素（如铬等）偏析所致,因此铬球铁中铬的含量范围十分重要,如果其敏感性很高,则很难实用化。” 本项目通过多年的潜心研究和实验,并通过技术开发与实际生产应用,证明在一定量范围内,铬不是球铁的有害元素,而是球铁的有利元素。因为铬球铁不仅生产成本大大降低,且其疲劳性能超群,而且,铸造性能甚佳。本项目开始于 1978年,为了生产高强韧球墨铸铁曲轴,采用铬合金化取代贵重的铜合金化,并于1978年9月实验生产出第一批铬合金化球铁曲轴。后来在东风公司立项研发6105曲轴。于2004年获得省教育厅立项研究“EQ6105铬铸态球铁曲轴”,项目编号2004X099;于2008年获得省教育厅立项研究“铬铸态QT800－2的试验研究”,项目编号B20082302;2009年获得十堰市科技计划项目“汽车球铁件无冒口铸造系统开发”,项目编号009A。 技术原理：传统理论认为铬是球墨铸铁有害元素,应严格控制在0.05%一下,否则将恶化石墨球。通过研究证明,在适当的工艺条件下,铬不仅对石墨球化没有破坏作用,而且是很好的促进珠光体形成元素,可以取代铜、镍、钼等贵金属元素生产高强度珠光体球墨铸铁。 性能指标 ：本项目开发的QT700-2球铁曲轴,抗拉强度稳定在750Mpa,延伸率5%以上,并具有良好的疲劳性能,安全系数超过1.92。 1、发明以铬为合金化的新球铁。2、应用创新：以铬为合金化的球铁,以力学性能甚好,疲劳性能超群,生产成本显著较低,可取代其它贵合金球铁。3、技术创新 ①开发大孕育-随流孕育技术是铬球铁得以成功的关键技术。 ②出共晶指数概念,铬球铁的共晶点,不能只注意碳、硅成分。而需综合考虑主要成分C、Si、Mn、Cr（S、P量很小且稳定,可忽略）,以及随流孕育和生产条件等因素的综合作用。这些因素可以量化为共晶指数Gs。 Gs与珠光体量（P%）密切相关。 该项目目前已经成熟,并在企业广泛应用。 该项目成果适用于汽车、航天等铸造零部件生产; 技术安全性符合国家要求。应用与东风汽车公司铸造一厂,在自动线实施随流孕育新技术后,不但使铬球铁顺畅的应用于自动生产线,也使所有产品内在质量显著提升。其中最现实的是神龙汽车曲轴实现国产化。该产品一直是从法国进口,铸一厂GF自动线安装ZSI型自动孕育设备后,得以实现国产化,据该厂材务核算,每年可节约42万元。国产化后还取消了原法国工艺中的正火热处理工序,改为铸态。随后法国在本国的生产中,也效法中国东风铸一厂,取消该曲轴的热处理。铬球铁应用于负压消失模工艺。铬球铁在发动机小件上的应用。 2007年山西临汾福康曲轴公司（年产量6,000吨）,山西侯马东鑫铸造公司（年产量10,000吨）,分别于8月和10月开始将铬球铁应用于生产各种曲轴,如康明斯,斯太尔等,至今已6年多了。产品明显具有质量与经济的优势和竞争力。发展很好。产量、品种翻番,质量更是受到用户的欢迎,现长城、晨华等汽车公司的已大量采购侯马东鑫公司曲轴。还生产玉柴YC615、YC6108、锡柴6100、6AKZ、6CK、6DF等曲轴产品。铬球铁牌号性能为QT700-2,QT-800-2,根据用户要求而定。