球铁的强化在曲轴中的应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用随着工业社会的发展，曲轴作为传动机械的重要组件，其金属材料的研发和制造技术的改进，越来越受到重视。
特别是球墨铸铁曲轴作为曲轴的重要组成材料，具有优良的机械性能，耐磨性和韧性，在高转速、高温、高压、高负荷的条件下，具有很高的使用寿命。
因此，开发出具有更高强韧性的球墨铸铁曲轴尤为重要。
一般而言，球墨铸铁曲轴材料主要是铁素体铸铁，又称细粒铸铁、轴承铸铁，具有良好的延展性、硬度和弯曲强度，但耐磨性弱，不适合高负荷和高摩擦条件下的使用。
为了提高曲轴的耐磨性和韧性，在铸件内部加入大量的铬化物合金，形成球墨铸铁曲轴材料，以改善曲轴的机械性能。
球墨铸铁曲轴的高强韧性是由合金元素（如铬）以及铁素体组成的脆性和韧性互补效应的结果，并且由铸铁的析出结晶（如碳钢析出结晶）更进一步提高了曲轴的抗疲劳性能。
因此，要开发出高强韧性球墨铸铁曲轴，必须从材料性能和工艺参数等方面研究。
首先，从球墨铸铁曲轴材料的性能出发，一般要求材料具有较高的强度、弹性模量、抗拉伸性能和耐疲劳强度。
为此，采用改质和合金化的方法，使用正确的合金元素，改变抗拉强度和抗压强度，加强组织结构，提高球墨铸铁曲轴材料的机械性能。
其次，从工艺参数方面考虑，铸造温度、加热条件和冷却速度等参数要符合球墨铸铁曲轴的要求，以达到挤压结构及晶粒尺寸的理想状态，大大提高曲轴的强韧性。
最后，从尺寸和外观等方面考虑，球墨铸铁曲轴的质量应满足机械设备的要求，以确保曲轴使用性能。
综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用，不仅考虑材料本身的性能，也考虑工艺参数和外观要求，对开发出高性能的球墨铸铁曲轴至关重要。
在曲轴领域，随着加工工艺水平的日益提高，球墨铸铁的应用越来越广泛，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究和日益提高的性能，有助于为各行业提供高可靠性的设备，为工业社会的发展和经济的发展做出重要贡献。
总之，高强韧性球墨铸铁曲轴研究及应用十分重要，从材料改进和工艺优化到曲轴外观质量控制，都必须综合考虑，以满足机械设备的要求，达到质量可靠、技术成熟的球墨铸铁曲轴产品，有利于提高工业的生产效率，推动经济的发展与繁荣。
汽车曲轴用球墨铸铁的强韧化热处理工艺研究
汽车曲轴用球墨铸铁的强韧化热处理工艺研究汽车曲轴是发动机中的重要部件，承受着高速旋转和大扭矩的工作条件。
为了提高汽车曲轴的强度和耐久性，球墨铸铁被广泛应用于汽车曲轴的制造。
然而，球墨铸铁在使用过程中容易出现断裂和疲劳损伤等问题。
对汽车曲轴的强韧化热处理工艺进行研究具有重要意义。
一、背景介绍1.1 汽车曲轴的作用和重要性汽车曲轴是发动机中将往复运动转化为旋转运动的关键部件之一。
它不仅承受着发动机高速旋转和大扭矩的工作条件，还需要具备足够的强度和耐久性。
1.2 球墨铸铁在汽车曲轴制造中的应用球墨铸铁由于其良好的机械性能和综合性能，在汽车曲轴制造领域得到广泛应用。
相比于普通灰铸铁，球墨铸铁具有更高的强度、韧性和抗疲劳性能。
二、强韧化热处理工艺的目的和原理2.1 目的强韧化热处理工艺旨在提高汽车曲轴的强度和耐久性，减少断裂和疲劳损伤等问题。
2.2 原理通过控制热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数，改变球墨铸铁的组织结构，使其具备更好的强度和韧性。
常用的强韧化热处理方法包括正火、淬火+回火等。
三、实验设计与步骤3.1 实验设计选择适当的球墨铸铁材料作为实验样品，设计不同的热处理工艺方案，并对比分析其力学性能差异。
3.2 实验步骤a) 样品准备：选择合适尺寸和形状的球墨铸铁样品。
b) 热处理前处理：清洗样品表面，去除表面氧化物。
c) 热处理：根据设计方案进行正火或淬火+回火等热处理过程。
d) 冷却：控制冷却速率，使样品达到室温。
e) 金相组织观察：对热处理后的样品进行金相显微镜观察，分析组织结构的变化。
f) 力学性能测试：对热处理后的样品进行拉伸、冲击等力学性能测试，比较不同热处理工艺方案下的力学性能差异。
四、实验结果与分析4.1 金相组织观察结果通过金相显微镜观察，可以看到不同热处理工艺下球墨铸铁的组织结构变化。
正火处理可以使球墨铸铁中的珠光体和渗碳体得到均匀分布，提高材料的强度和韧性。
淬火+回火处理则可以进一步提高材料的强度和耐久性。
球墨铸铁的曲轴发展和锻造
国内球化剂首要选用稀土镁硅铁复合球化剂。
稀土具有较好的脱硫及平衡微量元素有害倾向的作用，净化铁液，安稳出产，但起主导球化作用的仍然是镁。鉴于国内铸造厂脱硫水平的前进，球化剂有向低稀土方向展开的趋势。别的，可根据铸态基体组织的需要，运用含Ca、Ba、Bi、Sb 等元素的复合球化剂。
2、球铁曲轴的熔炼
对于球铁的熔炼，国内外选用冲天炉，工频炉双联熔炼的较多。铁液通常要通过脱硫处理，铁液脱硫方法现在多选用多孔塞脱硫方法，即吹N2气参与CaC2或复合脱硫剂搅拌脱硫。脱硫的安稳性对于熔炼曲轴铁液具有重要意义，如选用感应电炉熔炼可以十分好地控制合金成分规划，安稳球化，易于保证铁液质量。
对于QT800-2 的商标，铸态安稳出产通常需要多种技能概括进行，当然合金化是保证商标功用完结的重要因素。试验标明，以Cu-Sb、Cu-Sn 为主的合金化，选用Mn、Mo、Ni 等作为附加元素，可以完结商标功用需要。如选用Cu-Sb 合金化，甚至可以抵达QT900-2 商标，其间起主导作用的是微量元素Sb。Sb元素是一种微量元素，国外通常不运用于出产，因其参与量较少，规划很窄，不利于出产控制。但Sb 却具有极好的前进基体组织珠光体含量的特性，在适合的规划内不会推动碳化物发作，并前进石墨球数量，改进圆整度，尤其在大断面铸件中运用具有极好的作用，可以明显前进强度功用。Sn作用与Sb类似，是一种激烈安稳珠光体的元素，在高商标灰铁、蠕铁和球铁铸造出产中广泛运用，其参与量通常维持在0.02％~0.05％，不会推动碳化物发作，可以明显前进强度、硬度，但假设Sn参与量过多，将会致使铸件耐性下降。
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺解读
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺学院机电工程学院专业机械类年级班别创新实验班12（1）学号 3112010453 3112010454 3112010455 3112010462 学生姓名罗毓健骆智伟马欣华冼文飞指导教师王成勇2014年 6 月摘要球墨铸铁具有优良的机械性能，已经大量用于制造强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁大量地应用于汽车发动机曲轴的加工生产，结合球墨铸铁的特性，本文讲述了球墨铸铁应用于曲轴的切削与磨削加工机理及其加工工艺，介绍了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削加工等温淬火球墨铸铁（ADI）时的特征。
介绍了奇瑞公司曲轴的加工工艺以及几款相关的曲轴专用加工机床。
关键词：球墨铸铁，曲轴，ADI，PCBN目录1球墨铸铁基本性质与应用 (1)1.1 球墨铸铁的成分与组织结构 (1)1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能 (1)1.3 典型零件、应用场合 (2)1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求 (2)1.5 小结 (2)2球墨铸铁切削与磨削加工机理 (2)2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述 (3)2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程 (3)2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征 (4)2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具 (5)2.5 曲轴加工工艺 (6)3曲轴加工专用机床 (12)3.1 曲轴质量定心机 (13)3.2 数控车－车拉机床 (13)3.3 曲轴圆角滚压机床 (13)3.4 绿色粗磨“扒皮”机床 (13)参考文献 (14)球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺1球墨铸铁基本性质与应用1.1球墨铸铁的成分与组织结构根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可分为以下四类：（1）普通灰铸铁。
石墨呈曲片状存在于铸铁中，简称灰铸铁或灰铁，是目前应用最广的一种铸铁。
（2）可锻铸铁。
由一定成分的白口铸铁经过石墨化退火而获得。
石墨呈团絮状存在于铸铁中，有较高的韧性和一定的塑性。
球墨铸铁曲轴材料
球墨铸铁曲轴材料1. 球墨铸铁简介球墨铸铁，又称球墨铸铁、球墨铸铁、球状石墨铸铁、可锻铸铁等，是一种具有高强度和优异耐磨性能的铸铁材料。
它是通过在铸铁中添加稀土等合金元素，使铸铁中的碳以球状的形式存在，形成球墨石墨微结构，从而赋予材料出色的性能。
球墨铸铁中的球状石墨，与传统的片状石墨相比，具有很高的韧性。
它能够吸收冲击负荷，在高温下还能保持足够的强度。
这种特性使得球墨铸铁成为一种理想的材料，被广泛应用于曲轴等高负荷运转部件的制造中。
2. 球墨铸铁曲轴的特点球墨铸铁曲轴具有以下几个显著的特点：2.1 高强度球墨铸铁曲轴具有较高的强度和抗张限。
由于球墨铸铁中的球状石墨具有较好的韧性，能够有效吸收冲击负荷，从而提高了曲轴的强度和抗拉强度。
它比普通的灰铸铁和钢材具有更高的强度和耐磨性。
2.2 良好的可加工性球墨铸铁曲轴具有良好的可加工性。
相对于钢材而言，球墨铸铁的切削性能更好，因此对于制造复杂形状的曲轴来说，球墨铸铁是一种更优选的材料。
2.3 减少发动机噪音和振动球墨铸铁曲轴具有较好的减振性能。
球墨铸铁的高强度和优秀的韧性能够有效减少发动机的噪音和振动，提升发动机的稳定性和舒适性。
2.4 良好的耐磨性球墨铸铁曲轴具有良好的耐磨性能。
由于球墨铸铁中的球状石墨微结构，它能够有效减少曲轴表面的磨损，并提高耐磨性。
3. 球墨铸铁曲轴的制造工艺球墨铸铁曲轴的制造工艺主要包括以下几个步骤：3.1 原料选择球墨铸铁曲轴的原料主要是球墨铸铁毛坯。
选择高质量的球墨铸铁毛坯是保证曲轴质量的首要条件。
3.2 热处理热处理是球墨铸铁曲轴制造过程中的重要环节。
通过热处理，可以使球墨铸铁曲轴达到所需的性能指标。
热处理工艺包括退火、正火和淬火等。
3.3 机械加工机械加工是球墨铸铁曲轴制造的核心环节。
通过车削、铣削、钻孔等机械加工步骤，可以将球墨铸铁毛坯加工成最终的球墨铸铁曲轴。
4. 球墨铸铁曲轴的应用领域球墨铸铁曲轴由于其卓越的性能，在各个领域都有广泛的应用，主要应用领域包括：4.1 汽车工业球墨铸铁曲轴在汽车发动机中得到广泛应用。
球墨铸铁曲轴的离子氮化工艺
组织游离的 铁素体不大于５ ％，以便控制变形量 在要求的范围内。 氮化 设备采用Ｐ Ⅱ脉 冲电源等离子体 氮化 Ｎ 炉 ，无需对芯孔 、配重孔 、斜油孔等 进行堵 塞防
护 ，但氮 化 前状 态 很 重要 ，要 求其 洁 净 、 干燥 ，无
锈 ，无残 留 铁 屑 。
４ ０ 型 曲轴 放 外 固 。 因 起 辉 面 积 大 ，相 对 温 度 ｌ５ 高 ，靠 近 炉壁 ，散 热快 ；无 内孔 四缸 曲轴 （ 朝柴 如
电 气柜 控 制 两 台设 备 ，当一 台设 备 保温 结 束 ，立 刻
启动另一台设备 ，既节省了空 间，也提高 了效率 。 设备价格低廉 。 （ ）离子氮化工件表面 质量好 ，易抛光 ，产 ６
能 高 ，温 度 低 ，变形 量 比 气 体氮 化 小 ，工 艺过 程 易
球墨铸铁曲轴的离子氮化工艺
滨 州海得 曲轴有 限责任公 司 （ 山东 ２ ６ ０ ） 李 永真 ５ ６ ０ 滨州 职业学 院 （ 山东 ２ ６ ２ ） 郭婷婷 ５ ６ ４ 赵 向方
曲轴是 内燃 机 中最重要 的零 件之 一 ，它与 气 缸 、活塞、连杆等组成发动机的动力源装置 ，并 由 曲轴向外输 出功率。曲轴工作时承受反复 弯曲和扭
２ ３ 区／ ９ ０ 、 、４ ℃ ３
硬度Ｈ ＲＣ
３ ４ ～ ３ ４ ～ ３ ５ ～ ３ ６ ～ ３ ６ ～ ３ ６ ～
火 脆性 ，因此 在 高温 回火 时 常采 用 快 速风 冷 的 方式
３ ６
３ ６
３ ７
３ ８
３ ８
３ ９
进行冷却。回火工艺为 ：５０ ８ ￣ ７ ～５０Ｃ保温９ ｍｉ ， ０ ｎ 回火硬度３ ～３ Ｈ Ｃ，回火组织是保 留马 氏体位向 ３ ９Ｒ
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺学院机电工程学院专业机械类年级班别创新实验班12（1）学号 3112010453 3112010454 3112010455 3112010462 学生姓名罗毓健骆智伟马欣华冼文飞指导教师王成勇2014年 6 月摘要球墨铸铁具有优良的机械性能，已经大量用于制造强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁大量地应用于汽车发动机曲轴的加工生产，结合球墨铸铁的特性，本文讲述了球墨铸铁应用于曲轴的切削与磨削加工机理及其加工工艺，介绍了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削加工等温淬火球墨铸铁（ADI）时的特征。
介绍了奇瑞公司曲轴的加工工艺以及几款相关的曲轴专用加工机床。
关键词：球墨铸铁，曲轴，ADI，PCBN目录1球墨铸铁基本性质与应用 (1)1.1 球墨铸铁的成分与组织结构 (1)1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能 (1)1.3 典型零件、应用场合 (2)1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求 (2)1.5 小结 (2)2球墨铸铁切削与磨削加工机理 (2)2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述 (3)2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程 (3)2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征 (4)2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具 (5)2.5 曲轴加工工艺 (6)3曲轴加工专用机床 (12)3.1 曲轴质量定心机 (13)3.2 数控车－车拉机床 (13)3.3 曲轴圆角滚压机床 (13)3.4 绿色粗磨“扒皮”机床 (13)参考文献 (14)球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺1球墨铸铁基本性质与应用1.1球墨铸铁的成分与组织结构根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可分为以下四类：（1）普通灰铸铁。
石墨呈曲片状存在于铸铁中，简称灰铸铁或灰铁，是目前应用最广的一种铸铁。
（2）可锻铸铁。
由一定成分的白口铸铁经过石墨化退火而获得。
石墨呈团絮状存在于铸铁中，有较高的韧性和一定的塑性。
球铁曲轴应用及发展现状
第３ ｌ卷 第 ４期
四 川 兵 工 学 报
２１ ０ ０年 ４月
【 制造技术】
球 铁 曲轴 应 用及 发 展 现 状
苑 改 红
（ 备 指 挥 技 术 学 院 士 官 系 装 备 勤 务 教 研 室 ， 京 １２４ ） 装 北 ０ ２ ９
摘要 ： 分析 了球 墨铸铁 曲轴 的应用 现状 和常见失 效形 式 ， 出了在兼顾性能及 成本 的要求下 ， 提 球铁 曲轴 以其较高
而且 容易 引起 应 力集 中， 而导 致裂 纹 在此处 萌生 并扩 从 展 。 根 据 化 学 成 分 分 析 结 果 可 知 ， 、 含 量 偏 低 ， 易 于 碳 硅 更 导致铸件形成缩孔 。 ２ ）轴 颈 圆 角 淬火 工艺 不 当 。对 于球 铁 曲轴 而 言 ， 目前
非调质钢开始大 量用 于我 国汽 车发 动机 尤其 是 中重型 发
多采用圆角滚压强 化工 艺或 先氮化 再滚 压强 化 的复合强 化 工 艺 。随 着 发 动 机 增 压 等 新 技 术 日益 广 泛 的 应 用 ， 曲 对
轴疲劳强度的要 求也越 来 越高 ， 圆角强 化工 艺不 当 ， 若 曲 轴达不到应有的疲劳强度 ， 有可能会 在服役过 程产生疲 就
３ ）曲轴 服 役 过 程 中 的异 常 情 况 引 起 曲轴 损 坏 。发 动
机曲轴 服役 中的异常情况 非常复 杂 ， 引起 曲轴损 坏的形式
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用
高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用【摘要】本文主要介绍了高质量机床球铁铸件的关键铸造工艺及应用。
在首先介绍了研究背景和研究意义。
在详细阐述了高质量机床球铁铸件的特点、关键铸造工艺、应用领域、铸造工艺的优化以及质量控制措施。
结论部分总结了本文的重点内容，并展望了未来研究方向。
通过本文的介绍，读者可以了解到高质量机床球铁铸件的重要性以及如何通过优化铸造工艺和质量控制措施来提高铸件质量，从而更好地满足不同领域的需求。
【关键词】高质量机床，球铁铸件，关键铸造工艺，应用领域，铸造工艺优化，质量控制措施，研究背景，研究意义，特点，总结，展望未来。
1. 引言1.1 研究背景在现代工业制造领域，高质量机床球铁铸件的应用日益广泛，其在机械加工中发挥着重要作用。
由于球铁铸件的特殊性和复杂性，其制造过程中存在着一系列的难题和挑战。
加强对高质量机床球铁铸件的关键铸造工艺研究具有重要意义。
研究背景主要包括两方面：一是随着现代制造技术的不断发展，传统的机床球铁铸件制造工艺已经不能满足市场需求，需要不断进行创新和改进；二是随着我国经济的快速发展，对高质量机床球铁铸件的需求量逐渐增大，迫切需要提高铸件的质量和性能。
深入研究高质量机床球铁铸件的关键铸造工艺，探索优化铸造工艺和质量控制措施，对于提高机床球铁铸件的质量和性能，满足市场需求具有重要意义。
在这样的背景下，本文将重点探讨高质量机床球铁铸件的特点、关键铸造工艺、应用领域、铸造工艺的优化以及质量控制措施。
1.2 研究意义高质量机床球铁铸件在现代工业中具有重要的应用价值，对于提高机床的使用性能和延长使用寿命具有至关重要的意义。
通过深入研究球铁铸件的铸造工艺和质量控制措施，可以有效提高其材料的性能和机械性能，从而提高机床整体的工作效率和可靠性。
研究高质量机床球铁铸件的生产工艺，可以为工业制造过程中提高生产效率和减少生产成本提供重要参考和支持。
对于提高铸件的表面质量和精度，以及延长其使用寿命也具有重要意义。
球墨铸铁在汽车上的应用
球墨铸铁在汽车上的应用球墨铸铁在汽车制造中的应用1. 发动机主体•球墨铸铁的高强度和良好的韧性使其成为汽车发动机主体的理想材料之一。
•高强度保证了发动机主体能够承受高压力和高温环境下的工作要求。
•优秀的韧性能够抵御发动机在运行时产生的振动和冲击，提高了发动机的可靠性和寿命。
2. 曲轴•曲轴是发动机中重要的运动部件，因此需要具备高强度和良好的耐磨性。
•球墨铸铁具有较高的耐磨性和抗拉伸强度，使其成为制造曲轴的理想材料。
•球墨铸铁曲轴具有优异的承载能力，可以在高负载和高转速条件下工作。
3. 制动系统零部件•球墨铸铁制动系统零部件的耐磨性和热导性能使其成为制造刹车盘和刹车鼓的理想材料。
•刹车盘和刹车鼓需要具备较高的强度和刚性，以承受制动时产生的高温和高压力。
•球墨铸铁能够在制动过程中有效散热，防止刹车系统过热导致的失效。
4. 悬挂系统零部件•球墨铸铁在汽车悬挂系统中被广泛应用于制造悬挂臂、悬挂链接和悬挂座等关键零部件。
•悬挂系统零部件需要具备高强度和较低的重量，以提高车辆的行驶稳定性和操控性能。
•球墨铸铁具有优秀的强度-重量比，使其成为悬挂系统零部件的理想选择。
5. 齿轮和传动系统零部件•球墨铸铁在制造齿轮和传动系统零部件时能够提供出色的耐磨性和抗扭转能力。
•高强度和良好的韧性使球墨铸铁齿轮能够承受高扭矩和高速度运转，提供平稳和可靠的动力传输。
•球墨铸铁制造的齿轮和传动系统零部件具有较长的使用寿命和更低的维护成本。
以上为球墨铸铁在汽车制造中的一些常见应用，这些应用充分说明了球墨铸铁在汽车行业中的重要性和广泛性。
随着汽车制造技术的不断发展，相信球墨铸铁将在未来的汽车制造中发挥更重要的作用。
6. 车轮和悬挂系统零部件•车轮和悬挂系统零部件需要承受车辆重量以及路面震动和冲击带来的力量。
•球墨铸铁制造的车轮具有高强度、耐磨性和抗冲击性，能够承受复杂的道路条件和高速行驶带来的压力。
•同样，悬挂系统零部件如悬挂臂和悬挂链接也需要具备高强度和韧性，以提供良好的悬挂和减震效果。
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球铁的强化在曲轴中的应用摘要：这里提供的是一项研究的结果，在此，得出如下结论：通过单独的深度圆角滚压、等温淬火，或两者相结合的方法，可以在很大程度上改善球铁曲轴的弯曲疲劳强度。
选作测试工具的曲轴，具有不同尺寸，并且能够代表在重型内燃机中应用。
本项目要求对样本曲轴进行以下几方面的研究：铸造、机械加工、深度圆角滚压、等温淬火、弯曲疲劳强度测试、残余应力测量、机械性能评估，及光学、电子金相检验等。
研究的结果表明：通过深度滚压或等温淬火可以在很大程度上提高圆角疲劳强度，并且两种方法相结合的情况下效果更加明显。
利用经过淬火和回火的1046钢曲轴作为参考对象，此曲轴具有48000Psi的强度极限，研究结果表明：经过圆角滚压的球铁曲轴的强度极限约高出100％，达到97000 Psi；采用等温淬火的曲轴可达到60000 Psi；采用等温淬火与圆角滚压相结合的曲轴143000 Psi，相对于调质钢曲轴强度极限可高出190％。
金相检验、残余应力分析及横截面硬度检测，被用来记录球铁强化的原因。
研究表明，对球铁可以采用特殊的强化方法，从而利用这种材料的特殊性能。
首先，因为高的工作硬化代表着珠光体球铁中存在高硅基体，深度圆角滚压能够产生显著的强化，原因是冷加工和伴随产生的压力残余应力，其次，在理想状况下，球铁的等温淬火可以产生具有高强度、韧性及硬度的综合体，组织中残余奥氏体的百分比含量显著，高达40％，如果此组织又是以冷加工（深度圆角滚压）为条件，那么局部显著的强化是由于残余奥氏体和加工贝氏体的转变形成的。
相对于钢，球铁的这种来自于等温淬火和冷加工的强化影响，将更加特殊、明显和有益。
事实上，应用此方法，在钢中不可能获得同样程度的提高。
通过采用合理的设计、铸造技术、热处理和局部机械加工，最终可以利用球铁的内在潜力。
简介在应用于内燃机中，采用球铁曲轴代替锻钢曲轴被广泛接受，从而达到降低材料消耗的目的。
事实上，由于球铁低的材料消耗和加工消耗，另外其它通常低的花费，使得汽车设计者自从1960年开始，大量使用这种材料作为汽油内燃机曲轴材料。
在最近20年这个领域的服务实践表明：一个经过正确设计的球铁曲轴，在轻型、中型内燃机应用中具有很好的服务记录。
尽管球铁在消耗和工艺条件上值得注意，但由于球铁低的弯曲疲劳强度，在中型到重型内燃机应用中的增加中受到限制。
与锻钢相比，需要强调的是弯曲疲劳强度并不是曲轴材料的唯一要求，其它情况如硬度（弹性模数）和剪切疲劳强度都必需被考虑。
然而，与球铁相关的低的弯曲疲劳强度仍然是它被广泛应用的最大障碍。
本报告中研究的最大推动力是提高球铁曲轴弯曲疲劳强度的方法，尤其是在曲轴应力最集中的区域轴颈圆角部分，为达到这些目标，工艺参数的研究如下：1）机械加工或曲轴圆角滚压被作为最基本的提高工艺，并且深度滚压曲轴的成功应用被美国汽车工业所介绍。
2）球铁的等温淬火，在球铁曲轴的疲劳强度方面有实质上的提高，提供独特的性能，也被认真加以研究，另外，等温淬火会显著提高球铁件中心部位的强度，从而更好地抵抗剪切应力。
3）等温淬火球铁曲轴的深度圆角滚压被研究。
两种不同尺寸的曲轴，代表在重型内燃机方面的应用，被用作测试的工具。
样本曲轴的研究项目包括：铸造、机械加工、深度圆角滚压、等温淬火、弯曲疲劳测试、残余应力分析、机械性能评估及光学、电子金相检测等，在本论文中将进行描述。
试验过程图1展示的是代表V－8曲轴的示意图，作为整个论文用不同特征曲轴有关术语和定义的参考。
应用在本项目中曲轴的典型尺寸表格见表格1。
球铁曲轴铸件202曲轴曲轴铸件采用无烘烤铸型，浇注方式采用位于发兰盘的的单内浇口浇注，模型水平放置在砂箱的中心线上，采用湿砂造型，仍按正常浇注过程浇注。
图1 典型V－8内燃机曲轴示意图曲轴的的熔炼、浇注顺序没有改变，仍采用正常产品的方法，顺序如下：a）在20T感应电炉中熔化b）转移到50T保温电炉c）从保温电炉倾注3303镑到处理包d）在3500镑包中插入含9％的镁硅合金进行处理。
e）在处理包倾倒到1500镑浇注包的过程中用0.5％硅作为硅铁进行二次孕育。
f）浇注曲轴铸件温度在2500～2550F。
g）约45分钟后振动脱箱化学成份根据不同铸件进行调整，仍采用正常的产品生产过程，经过清理、打冒口、X－射线检测后开始加工。
303曲轴下面是曲轴产品的重要数据表格1 V－8球铁曲轴的标准尺寸英寸规格 202 303长度 26.30 30.00主轴颈直径 3.12 3.90档宽第3 1.13 1.30第2和4 1.13 1.30连杆颈直径 2.50 2.75档宽 2.29 2.21曲轴中心距 2.09 2.21行程 4.18 4.42大盘 0.72 1.03圆角半径 0.075 0.090曲柄臂宽第1、8 1.12 1.63第2、7 0.71 0.77图2 用于深度圆角滚压的球铁202曲轴的圆角形状a）铸件满足5203级别标准的球铁。
b）铸件在高压湿型模型中制成。
c）曲轴在铸造过程中水平放置，2连杆朝上。
d）铸件浇注采用单内浇口发兰盘端浇注。
3.曲轴的加工曲轴被加工成表1所示的尺寸图2展示的是用于深度圆角滚压的202曲轴圆角区域加工完毕的形状。
在用于疲劳试验是曲轴示意图中没有对凸台或加工凸台进行表示，因为在做疲劳试验中这些区域将不予考虑。
既然曲轴必需有底切和深度滚压圆角，机械加工分两个阶段完成，最初的加工位置到允许圆角深度滚压的点，经过深度滚压，为达到轴颈的尺寸，抛光是最后的一道工序，或仅仅是加工过程中的要求。
曲轴等温淬火通常情况下，锻钢曲轴在重型内燃机应用中，需要进行热处理（回火和淬火），以提高曲轴的延伸率和疲劳强度，因此，我们可以预言：利用球铁满足更苛刻的应用，与铸态情况下相比，要求曲轴的中心具有更高的延伸率和强度。
因此，一些202曲轴被热处理（等温淬火）并测试，以获得合适的数据提高球铁的强度。
可以利用等温淬火提供更高的强度，并最小限度地减少热处理中的变形量。
经过粗加工的球铁202曲轴，在保留底切圆角的的情况下进行等温淬火，等温淬火介质采用中性盐域，曲轴通过大盘端被垂直悬挂经过整个热处理区域。
有关的数据及热处理情况概述如下：曲轴条件：铸件被加工完毕，等待深度圆角滚压，保留轴颈抛光量等温淬火参数：介质：中性盐温度：1600F保温时间：1h等温的淬火：介质：中性盐并伴随适度的搅拌参数：温度：700F保温时间：2h从淬火介质中取出空冷202曲轴深度圆角滚压通常的接受的观点是：机械加工和滚压曲轴的圆角的主要目的是在圆角区域产生一个压力的残余应力。
在通常的操作中，圆角区域存在非常高的应力。
压力的残余应力会提高曲拐的疲劳强度的耐力。
圆角滚压是指应用一个负荷作用在工作滚子上，滚子紧贴曲轴的圆角，并随曲轴的转动而转动。
有关本项目的一个实际工作概述的示意图见图3和图4。
为使这个工艺与通常的滚压加工相区别，“深度滚压”这个术语被应用进来，简单的意思是说：应用的负荷远高于机械工作的基底，从而产生一个理想的深度，相反普通的滚压加工只是光滑其表面。
这种负荷通常滚压加工的4～5倍，另外本项目所实行的工艺过程被定义为底切圆角深度滚压。
根据这个建议，如图4所示，轴颈或曲轴表面在滚压前底切，并且工作的滚子以很小的角度接触平衡块面或者几乎相切。
对连杆轴颈、中间主轴和最后主轴的加工采用单独的工具设备，除最后两个主轴颈外，其它主轴的两个圆角都同时被滚压。
安装曲轴的过程如下：a）曲轴被安装在车床上，小头端安装在主轴箱，大盘安装在中心顶尖座。
b）浮动的刀具固定器（见图5），通过轻微的压力移动固定的位置，从而将将刀具固定在想要加工的轴颈的规定位置。
c）润滑油开始流动，并在整个滚压过程中连续进行，润滑油采用一种轻的液压油。
d）曲轴在车床的作用下旋转，在曲轴旋转过程中压力逐渐应用到想要的水平，避免削弱或硬化表面。
e）经过一定数量的滚压，压力逐渐减少，滚压结束。
f）刀具转换到下一个主轴颈，过程被重复。
有关工作滚子的形状、滚压设备和过程的信息如下：负荷应用系统液压应用系统液压汽缸直径 2in液压汽缸压力变动375～500Psi工具、固定器的杠杆臂比 2/1工作滚子材料：工具钢 M-2直径： 0.600 in厚度：0.2～0.25 in半径：0.072 in倾斜角： 35度液压压数值： 8/10液压汽缸压力的选择和深度圆角滚压接触应力的计算，都根据通常的经验公式，利用这个公式来评估滚压过程中产生的应力。
通常情况下，选择接触应力的原则是：在保证最小限度的磨损的情况下，能够提供合适的疲劳强度提高幅度。
根据经验，接触应力的大小应是球铁抗拉强度的5倍。
通常情况下，铸造球铁的抗拉强度约为85000Psi，工作滚子和球铁圆角间的接触应力要求大约是425000Psi，这个数值是接触应力要求，汽缸液压压力通过下面的公式计算。
G=0.418*[EAP*(1/R1+1/R2)/(Bcos35°)]0.5（1）P=G2*R1R2/(R1+R2)*( Bcos35°/0.175EA) (2)G: 接触应力，Psi P: 汽缸液压压力，PsiE: 弹力系数，Psi A: 液压汽缸活塞面积，in2B: 接触面积，in2 R1：工作滚子半径，inR2：工作部分面积，incos35°：工作滚子与曲轴轴线之间的角的余弦值此公式的基础是由相同材料制造的两个平行汽缸的接触应力关系。
在前面的公式中，由于两个假设或简化，使得公式变得很实用。
首先，相接触的两个材料被假设相似，事实上这是不现实的。
工作滚子由硬质合金钢制成，弹性系数为29×106Psi，而工作部分球铁的弹性系数为22×106Psi；其次，接触面积被计算成线性接触，即工作滚子与曲轴圆角中平行于工作滚子和曲轴轴线的平面。
接触面积（工作滚子和曲轴圆角）被假设发生在超过工作滚子100度圆弧的部分。
这些简化避开了实际应用中困难的问题，如复杂的形状、实际接触面积的计算，接触区域不统一的应力分布等。
作为参考，利用修正公式，对202曲轴中工作滚子和圆角结构计算的接触应力见表格2。
深度滚压圆角的残余应力测量机械加工和球铁深度滚压，由于工作硬化将会提高工作区域的屈服强度。
在工作过程中，工作材料的疲劳强度也会趋于增加，然而，工作硬化并不能解释球铁的疲劳强度的增加来源于深度滚压。
通常情况下，深度圆角滚压对疲劳强度最大的影响，来源于局部工作区域高的压力的残余应力。
为了帮助理解深度滚压对球铁曲轴疲劳强度的影响，在三支经过深度滚压曲轴有限数量的第三主轴进行残余应力测量。
所有残余应力的鉴定取决于下面的测量1）由于支持应力的材料被解剖或切削，残余应力发生减少。
通过在曲轴圆角底部放置应变仪，并记录支持材料被移动时的应变获得应力值。