王莉靜

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

1 蠕墨鑄鐵材料的發(fā)展及其優(yōu)勢(shì)

目前，灰鑄鐵件的比例明顯下降，但是在制造中仍占很大地位，蠕墨鑄鐵的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，可鍛鑄件的產(chǎn)量大幅下降，蠕墨鑄鐵有較大的發(fā)展。我國的灰鑄鐵約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上，而高強(qiáng)的灰鑄鐵比重較小，如國內(nèi)柴油機(jī)缸體采用鑄鐵材料比國外重30%以上，且抗拉強(qiáng)度和含碳量相同的情況下比國外低1-2級(jí)，在拉伸性能方面也低于發(fā)達(dá)國家1-2個(gè)牌號(hào)。我國的高強(qiáng)度鑄鐵與國外相比，主要差距在強(qiáng)度低、耐磨性差、壽命低、斷面感性大、加工性差。所以，除了不斷的改進(jìn)灰鑄鐵材料生產(chǎn)的工藝方法外，還可以通過用其他鑄鐵材料來代替，從而來減少制造成本，提高鑄鐵材料在機(jī)械制造業(yè)的地位。

2 蠕墨鑄鐵和灰鑄鐵機(jī)械性能比較分析

蠕墨鑄鐵的機(jī)械性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間蠕墨狀的石墨相對(duì)較，端部較鈍，這就是蠕墨鑄鐵比灰鑄鐵有更好強(qiáng)度，有一定的韌性以及更好的機(jī)加工表面光潔度。

（1）在抗拉強(qiáng)度方面。雖然蠕墨鑄鐵的塑性較低。但抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度和可鍛鑄鐵相似。全部珠光體的蠕墨鑄鐵缸體的抗拉強(qiáng)度比珠光體灰鑄鐵高兩倍，即使70%珠光體的蠕墨鑄鐵缸體的抗拉強(qiáng)度也比珠光體灰鑄鐵高。同時(shí)有較大的塑性。

圖1 珠光體和鐵素體蠕墨鑄鐵典型應(yīng)變-應(yīng)力曲線

圖2 幾中品牌號(hào)灰鑄鐵應(yīng)力——應(yīng)力曲線

（2）在疲勞強(qiáng)度方面。由于蠕墨鑄鐵獨(dú)特的石墨形態(tài)使其減少了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，因而其疲勞強(qiáng)度是均好于灰鑄鐵（見表1）。

表1 灰鐵與蠕鐵在690~240℃之間進(jìn)行熱循熱疲勞實(shí)驗(yàn)

（3）在硬度方面。采用簡(jiǎn)單的冶金技術(shù)，改變?nèi)淠T鐵的基體結(jié)構(gòu)，能達(dá)到提高硬度等級(jí)的目的，70%珠光體的蠕墨鑄鐵與100%珠光體的灰鑄鐵的硬度相同，且具有更高的抗拉強(qiáng)度。

（4）在耐磨性方面。蠕墨鑄鐵中的石墨表面粗糙,限制了石墨的脫離,使得石墨粒子在表面長(zhǎng)期存在,因此其耐磨性比灰鑄鐵高40%~70%,耐磨實(shí)驗(yàn)表明,蠕墨鑄鐵的耐磨性為HT300的兩倍以上；灰鑄鐵有良好的機(jī)械制造工藝性能和機(jī)械性能，優(yōu)越的耐磨性、減震性和導(dǎo)熱性，而且生產(chǎn)方便、價(jià)格便宜在眾多工業(yè)領(lǐng)域中的鐵系零件被選定為復(fù)雜形狀零件的首選材料。由于灰鑄鐵中C元素以片狀石墨長(zhǎng)且薄，表面平坦，端部尖銳，在承受載荷時(shí)尖銳部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中，成為灰鑄鐵破壞的起點(diǎn)，造成鑄件的強(qiáng)度和韌性的下降，石墨雖然是優(yōu)良的固體潤(rùn)滑劑，能防止劇烈的磨損，但其平坦的表面易造成石墨的脫落，同時(shí)尖銳部的端部產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，反而引起磨損的加劇，所以由于片狀石墨的存在，使得為了繼續(xù)提高灰鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和耐磨性變的極為困難。所以從石墨的形態(tài)出發(fā)，用蠕墨鑄鐵取代灰鑄鐵的最好材料。蠕墨鑄鐵的石墨形狀與片狀石墨相比，其長(zhǎng)度較短而厚，端部較圓，且表面粗糙，較圓的端部能抑制裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展，粗糙的表面也能限制石墨 的脫落，這種獨(dú)特的石墨形狀與灰鑄鐵相比，能大大地提高抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性模量和耐磨性能。

3 蠕墨鑄鐵在汽車缸體中應(yīng)用分析研究

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)灰鑄鐵缸體材料與蠕墨鑄鐵缸體材料的比較

整個(gè)缸體都用優(yōu)質(zhì)耐磨材料來制造，將造成材料的浪費(fèi)，在汽缸中，只有與活塞配合的汽缸壁表面要求有較高的耐磨性外，其余各部分的耐磨性要求并不高。當(dāng)前廣泛采用在汽缸體內(nèi)鑲?cè)肫滋祝纬善啄湍バ暂^高的工作面，缸體則用價(jià)格較低普通鑄鐵材料制造。蠕墨鑄鐵不僅具有以上所要求的性能外，且在機(jī)械性能方面優(yōu)于灰鑄鐵，用蠕墨鑄鐵代替灰鑄鐵作發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸材料在機(jī)械性能 （見表2）、用壽命、重量、尺寸、等諸多方面。由于蠕墨鑄鐵具有如此優(yōu)良的性能，因此用蠕墨鑄鐵替代灰鑄鐵氣缸體材料，可以減小缸體壁厚，減輕缸體質(zhì)量，降低磨損和油耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)上采用蠕墨鑄鐵材料，使發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量減輕20%。