球墨铸铁曲轴材料
球墨铸铁曲轴的炉料配比工艺
１ 试 验 材 料 及 方 法
按 不 同 的 生 铁 及 废 钢 配 比工 艺 熔 炼 浇 注 三 炉 化 学 成 分 在 同一 范 围 的球 墨 铸 铁 。 三 种 方 案 炉 料
配 比 如表 １ 所示［ １ ］ ，其 余 量 炉 料用 回 炉料 补 充 。
表 １ 炉料配 比方案
ｌ ￣ ｋ ｉ ２ ＃ 试 样 多 ；方 案 ２ 试 样 的石 墨球 数较 多 ，粗 大 石 墨较 ｌ 和３ 试 样 少 ，石 墨 大 小及 分布 比较 均 匀 ；方
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｓ ： Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
Ｍａ Ｙ ｏ ｎ ｇ ｍｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ ｎ Ｙ ｕ ｊ ｉ ｅ ， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｅ （ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ Ｙ ｕ ｃ ｈ ａ ｉ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｐ ａ ｒ ｔ ｓ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｙ Ｕ ¨ ｎ ５ ３ ７ ０ ０ａ ｒ ｇｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｆ ｏ ｒ ｈｉ ｇｈ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｎｏ ｄｕｌ ａ ｒ ｇ ｒ ａ ｐｈｉ ｔ ｅ ｉ ｒ ｏｎ ｃ ｒ ａ ｎ ｋｓ ｈａ ｆ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ．Ｂｙ ｃ ｏｍｐａ ｒ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｉ ｒ
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｇ ２ ２ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ６ ７ ３ — ３ ３ ２ ０（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ １ ７ — ０ ３
发动机曲轴材料的综合介绍
先进的曲轴材料：发动机曲轴材料的综合介绍。
根据它的发展历史以及对各种材料的化学成分、组织、性能、加工工艺、成本价格的比较分析,说明其发展趋势是以球铁曲轴替代锻钢曲轴,以铸态珠光体球铁曲轴替代热处理曲轴。
球铁代钢的关键是提高韧性,自行研制的QT740—3铸态珠光体球铁曲轴表明,铸态球铁性能达到了一个新高度。
另外对几种曲轴新材料进行了分析。
曲轴在工作中受到不断变化的燃气压力、惯性力及力矩作用,从而在各部分产生弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力。
曲轴的重要性及其工作状况的复杂性,要求曲轴有较高的抗拉强度、疲劳强度、表面强度、耐磨性,同时心部要有一定的韧性。
另外,应当顺应当今世界汽车材料的发展趋势,即采用轻量化材料以减轻汽车自重,减少汽车的燃油消耗,节约石油资源,降低环境污染;选用和开发替代材料简化零件生产工艺,降低生产成本。
目前,国内普遍使用的曲轴材料主要有锻钢和球墨铸铁2类。
锻钢材料一般为中碳钢和中碳低合金钢,如45钢、53钢、35CrMo、40Cr等。
球铁曲轴牌号有QT600 - 3、QT700 - 2、QT800 - 2、QT900-2、QT900-5。
工业强国的球铁生产比重较大。
尽管我国的铸铁产量居世界第二位,但其中球铁产量所占比重(17.8%)远低于法国(48.3%)、日本(40.0%)、美国(39.4%)、英国(36.7%)、德国(35.1%)、意大利(21.6%),也低于世界平均水平(28.2%)。
因此,我国有待于加强球铁生产技术的研究,进一步拓宽球铁的应用领域。
特别是在国有汽车工业的开发中,显得尤为重要。
总的说来,曲轴用材料的发展趋势是,以球铁曲轴替代锻钢曲轴,以铸态珠光体球铁曲轴替代热处理曲轴。
1锻钢曲轴1.1热处理锻钢曲轴这类曲轴多采用精锻中碳钢或中碳合金钢,需要采用调质(或正火)热处理来提高强度并改善加工性能。
锻造曲轴由于需要热处理,工艺较复杂,需要时间多,而且能源消耗较大。
另外,国外采用45钢经锻造余热淬火后,增加淬透性,以提高硬度、抗拉强度、冲击韧性和延伸率,从而降低毛坯成本。
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程一、引言球墨铸铁曲轴是一种重要的发动机零件，其表面处理对于提高曲轴的耐磨性、抗腐蚀性和提高工作效率具有重要意义。
本文将介绍球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程，包括预处理、表面处理和后处理等环节，以保证曲轴的质量和性能。
二、预处理预处理是表面处理的前奏，其目的是为了除去曲轴表面的油污、氧化皮等杂质，为后续的表面处理做好准备。
2.1 清洗通过浸泡或喷洒的方式，使用有机溶剂或碱性清洗剂，将曲轴表面的油污和脏物彻底清除。
清洗过程中需要保证温度和浸泡时间的控制，以避免对曲轴造成负面影响。
2.2 酸洗酸洗是针对曲轴表面的氧化皮和锈蚀进行处理的环节。
常用的酸洗液包括盐酸、硝酸和磷酸等。
曲轴经过酸洗后，表面的氧化皮和锈蚀会被去除，得到光洁的金属表面。
三、表面处理表面处理是为了增加曲轴表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
常用的表面处理方法包括喷砂、硬化和镀层等。
3.1 喷砂喷砂是一种常用的物理表面处理方法，可以通过喷射高速的砂粒到曲轴表面，去除表面的氧化皮和污物，同时增加曲轴表面的粗糙度。
喷砂后的曲轴表面更容易与涂层材料结合，提高涂层的附着力。
3.2 硬化硬化是将曲轴表面加热到一定温度，然后迅速冷却，通过改变曲轴的晶体结构，提高其表面的硬度和耐磨性。
硬化方法包括火焰淬火和感应淬火等。
3.3 镀层镀层是在曲轴表面附加一层金属或合金的保护层，以提高其抗腐蚀性和耐磨性。
常见的镀层材料包括镍、铬、钛和锌等。
镀层方法包括电镀、热浸镀和物理气相沉积等。
四、后处理后处理是为了保证曲轴的质量和性能，在表面处理后进行的一些补救性工作。
4.1 清洗在表面处理后，曲轴表面可能残留有处理液、沉淀物等，需要进行再次清洗，以保证曲轴表面的洁净度。
4.2 抛光抛光是为了进一步提高曲轴表面的光洁度和亮度，通过机械或化学方法去除细微的瑕疵和凹凸不平。
4.3 检测通过检测工艺，对曲轴的尺寸、外观和质量进行评估，以确保曲轴符合设计要求和标准。
球墨铸铁简介介绍
研究高效熔炼和浇注技术，缩短生产周期，降低能源消耗 和成本。例如，采用电炉熔炼、感应炉加热等先进技术， 提高熔炼效率和质量。
循环利用与废品再利用
加强废品回收和再利用，提高资源利用效率，降低生产成 本。例如，将废品进行破碎、熔炼后重新用于生产。
环保与可持续发展
减少污染排放
采取有效措施减少生产过程中的 废气、废水和固体废弃物的排放 ，降低对环境的影响。例如，采 用环保涂料和除尘设备等减少废
性质
具有高强度、高韧性、耐磨性等 优良性能，同时具有良好的可加 工性和耐腐蚀性。
球墨铸铁的历史与发展
历史
球墨铸铁最早由美国人发明，于19 世纪80年代问世。
发展
随着铸造技术的进步和新型材料的出 现，球墨铸铁的应用领域不断扩大。
球墨铸铁的生产过程
处理
对原材料进行质量 检验、合金化处理 、熔炼等步骤。
耐磨性
良好的耐磨性
球墨铸铁具有较好的耐磨性，能够在摩擦磨损条件下长期使 用。
磨损率低
球墨铸铁的磨损率较低，能够减少零件的磨损和更换频率。
耐腐蚀性
良好的耐腐蚀性
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗常见的化学腐蚀。
在腐蚀环境下长期使用
球墨铸铁可以在腐蚀环境下长期使用，适用于各种恶劣环境。
03
球墨铸铁的应用领域
后处理工艺与设备
后处理工艺
包括热处理、切割、打磨等工序，以进一步提高产品 的力学性能和外观质量。
后处理设备
包括热处理炉、切割机、磨床等设备，其中热处理炉 需具备温度控制精度高、炉内温度均匀等特点。
05
球墨铸铁的未来发展趋势 与挑战
新材料与新工艺的研究与应用
01
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。
金属材料与热处理 模块八 课题四 球墨铸铁和蠕墨铸铁
球墨铸铁按其基体组织不同，可分为铁素体球墨铸铁、铁素体+珠光体球墨 铸铁和珠光体球墨铸铁三种，如图所示。
（a）铁素体球墨铸铁（150×）
课题四 球墨铸铁和蠕墨铸铁
案例导入
•如图所示为汽车发动机的曲轴示意图。那么汽车发动机曲轴选择什么材料制造 比较合适？又需要进行哪些热处理？
汽车发动机曲轴
案例分析
曲轴是汽车发动机的关键部件之一，其性能好坏直接影响汽车的寿命。曲轴工 作时承受着大负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断 裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性、 适当的韧性。同时曲轴的结构比较复杂，不便于采用一般的机械加工方式加工。
蠕墨铸铁的显微组织
必备知识
蠕墨铸铁的性能特点介于优质灰铸铁和球墨铸铁之间，抗拉强度和疲劳强度 相当于铁素体球墨铸铁，减震性、导热性、耐磨性、切削加工性和铸造性能近似 于优质灰铸铁。
蠕墨铸铁的牌号和灰铸铁类似，用“蠕铁”二字的汉语拼音字母加一组数字 表示最低抗拉强度，例如，RuT420表示最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁。
（b）铁素体—珠光体球墨铸铁（200 ×）
（ c）珠光体球墨铸铁（200×）
必备知识
由于球墨铸铁中的石墨呈球状，其应力集中和割裂基本连续性 的作用减到最小，可以充分发挥基体的性能，所以它的强度、塑韧 性已经超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢。然而，球墨铸铁的铸造 性能和切削加工性均比铸钢好，具有钢和铁的双重优点。
必备知识
球墨铸铁是铁水在浇注前经过球化处理和孕育处理，将片状石墨转化为球状 石墨而获得的铸铁。
球墨铸铁的性能及在汽车上的运用研究
第41卷第1期2021年2月冶金与材料Metallurgy and materialsYol.41No.lFebruary2021球墨铸铁的性能及在汽车上的运用研究南放，南晓东，方一 T(辽宁冶金职业技术学院，辽宁本溪117000)摘要:球墨铸铁是上丨让纪50年代出现的一种高强度铸铁材料，其性能与钢类似，但成本耍比铸钢更低，韧性、耐磨性、强度非常高，已经逐渐成为汽车零件制造最常用的材料。
文章对球墨铸铁主要性能进行探究，说明球墨 铸铁在汽车零部件屮的实际应用能够进一步优化汽车的整体性能确保汽车制造工业全面发展。
关键词:球墨铸铁;性能;汽车;运用铸铁是含碳量超过2.11%的铁碳合金，还包含碰、锰、硫、磷等其他元素，属于应用范围非常广泛的金属材料，包括虎钳、底座、机床床身等都可以利用铸铁。
根 据不同的石墨形态，铸铁包括普通灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁以及球墨铸铁等。
普通灰铸铁呈现出III丨状结构，是目前应用范围最广泛的一种铸铁形式。
可锻铸是 由铁白口铸铁经过石墨化退火形成，具有非常高的韧 件和塑性。
蠕墨铸铁在铁水浇注之前经过蠕化处理，使 石墨形成蠕虫状。
球墨铸铁就是在浇筑之前利用球化处理，使石墨呈现出球状。
球墨铸铁能够直接球化处理 的方式获得球状石墨，增强铸铁的机械性能保证铸铁的韧性和塑性大幅度提高，具有非常广泛的应用价值。
1球墨铸铁的主要性能球墨铸铁巳经成为工业部门应用最广泛的铸铁, 因为工业部门对强度、韧性、塑性、耐磨性要求非常高。
球墨铸铁有汴多不同的牌号，能够显著增强机械性能和物理性能。
球墨铸铁的牌号由“球墨铸铁”两个汉语 拼音首字母Q T共同组成，两组数字分別表示最低抗拉强度和伸长率。
在球墨铸铁中加人稀土，能够增强球墨 铸铁的整体性能。
我丨_铁质量比较差，含硫量高、出铁 温度低等特点，加入不同的稀土元素可以促进石墨球化的整体效果。
例如:在球化剂中增加镁元素可以保证 石墨球化克服硫化和杂质因素影响，提高球化的整体水平。
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。
通过使用球墨铸铁曲轴，可以提升发动机的性能和可靠性，延长发动机的使用寿命。
4.2 能源行业
球墨铸铁曲轴也被广泛应用于能源行业，如发电机组、水泵等设备。
它能够承受高负荷、高速运转的工况，保证设备的正常运行。
4.3 重工业
球墨铸铁曲轴还被应用于重工业领域，如冶金机械、矿山机械、船舶等。
由于球墨铸铁曲轴具有高强度和耐磨性，能够承受极端的工况，因此在重工业领域具有重要的地位。
结论
球墨铸铁曲轴作为一种优异的材料，具有高强度、良好的可加工性、减振性能和耐磨性。
它在汽车工业、能源行业和重工业等领域得到广泛应用。
通过合理的制造工艺和严格的质量控制，可以保证球墨铸铁曲轴的性能和质量。
未来，随着技术的不断进步，球墨铸铁曲轴作为一种重要的零部件，将继续在各个领域发挥重要作用。