四、汽车铸铁件的发展

　　１．汽车灰铸铁件

　　在汽车上有代表性的灰铸铁件是汽缸体，其发展方向是薄壁高强度，其实现方式主要有两类：一是低碳当量工艺：主要是通过降低灰铸铁的的C、Si含量，提高铸铁的强度。其主要优点是：通过改变炉后配料，容易实现，可靠性较高；不用或少用合金元素，成本较低；对炉前处理及其操作要求较松。其缺点也较明显：碳当量低，铸造性能不好，容易造成缩孔（松）废品和增加铸造应力；铸件的加工性能、断面均匀性较差，铸件导热性受到影响。二是高碳当量、合金化工艺：主要是保持灰铸铁的的C、Si含量在较高水平（wC>3.3%)的条件下，通过加入合金化元素如铬、铜等，提高铸铁强度，目前，正在向多元微合金化提高强度的方向发展。。其优点是，合金化工艺比较成熟，提高强度作用明显；铸造性能较好，形成缩孔（松）废品的倾向小；铸件的加工性能、导热性能较好。缺点是，合金化元素加入较多，铸件成本不仅较高，处理不好还可能影响铸件的加工性和渗漏性；对炉前处理要求比较严格。

　　 随着发动机功率的提高，对灰铸铁的性能要求进一步提升，国内外发动机的一些缸体已采用HT300甚至HT350来制造。一汽铸造公司已稳定地采用HT300来生产6DL、道依茨发动机缸体，同时，也储备了HT350的生产技术。为了满足轿车缸体高速切削加工的需要，通过优化熔炼工艺、材料及合金化工艺等措施，成功解决了缸体材质高性能与高速切削问题。

　　2. 球墨铸铁件的发展

　　球墨铸铁在汽车上，有代表性的主要是曲轴、凸轮轴、中后桥壳、各类支架、壳体等零件。目前，正向铸态高强度珠光体基体球墨铸铁（QT700-2、QT800-2、QT800-5)与铸态高韧性铁素体球墨铸铁（QT400-18、QT400-15、QT600-10)发展。主要通过优化熔炼工艺，严控原铁液中的S、P含量和微量元素含量，选取适宜的球化剂、孕育剂、合金元素及加入方式，严格随流孕育工艺等措施获得。

　　一汽铸造有限公司具备各种牌号球墨铸铁的生产技术，为满足载重车中后桥壳的需要，开发了铸态QT600-5工艺，为满足轿车曲轴需要，开发了铸态QT800-2工艺，为满足轿车转向节的需要，开发了铸态QT400-18、QT400-15工艺，并在生产中获得应用。

　　近几年，硅固溶强化铁素体球墨铸铁逐渐引起国内重视，其最早由瑞典开发应用，1998年成为瑞典国家标准（SS140725），随后在2004年纳入国际标准（ISO1083），2009年我国国家标准GB/T 1348—2009）将其纳入到规范性附录。国际已发布固溶强化铁素体球墨铸铁牌号QT 450- 18，QT 500-14，QT 600-10，在汽车上已成功应用。一汽铸造有限公司研究所已研制出底盘类铸件，目前正在试车验证中。

　　3. 蠕墨铸铁件的发展

　　蠕墨铸铁在汽车排气管、大马力发动机缸盖等汽车铸件上获得了广泛应用。采用蠕墨铸铁制造中、大功率发动机缸盖，一方面可以通过设计减轻缸盖重量，另一方面也可以提高缸盖的使用性能，提高发动机的功率。目前，蠕墨铸铁在大功率发动机缸体上的应用日益增多，可以减薄壁厚，取消加强筋，减重可达25%左右，在福特、奥迪等国外公司的大功率发动机缸体上已成功应用，国内一汽、济南重汽等也有成功应用的报道。

　　蠕墨铸铁应用主要受其生产过程难于稳定控制的限制。SinterCast公司是瑞典一家专业从事蠕墨铸铁技术研究与生产设备制造的股份制公司，其产品（SinterCast蠕铁生产控制系统）在世界三个大洲（美欧亚）均得到应用，向世界10个最大的汽车制造厂中的8家提供蠕墨铸铁生产技术支持，全球每月约有2万个缸体或缸盖产品采用蠕墨铸铁制造。SinterCast公司宣称全球有95%以上的蠕墨铸铁产品是由其公司提供的控制系统进行生产的 。

　　4. 等温淬火球墨铸铁（ADI ）

　　等温淬火球墨铸铁具有强度、塑性和韧性都很高的综合机械性能，大体上分为两类，即强度为1200 ～1600 N/mm2的高强度型和900～1200 N/mm2、伸长率为10%左右的高韧性型 。由于其材料性能优异，在欧美发达国家取得迅速发展，在卡车底盘、发动机和轿车曲轴等都成功应用了ADI产品。近年来，在欧洲的市场上，ADI在小轿车上的应用量越来越多，占整个ADI市场32%。在美国市场上，重型和轻型卡车ADI件占整个ADI市场的比重达到51％。

在国内汽车领域，ADI零件也得到了初步的应用。湖北汽车齿轮厂为康明斯发动机生产ADI正时齿轮等。东风汽车有限公司开发了用于军用越野车底盘悬架，17个悬架类零件由铸钢改成ADI，该系列零件总重量由630.62Kg，减少到380.66kg，减重率达39.6%。一汽集团载重汽车的后钢板弹簧支架和军车齿轮壳罩盖（羊角）和齿轮壳等已用ADI代替。目前，国内在长春、苏州等地已建造了等温淬火的热处理基地。

　　5. 特殊铸铁的发展

　　随着发动机性能的提高，排气管等一些铸件的耐热性要求越来越高，高硅钼球铁、中硅钼蠕铁、高镍球铁相续出现。一汽集团合资的道依茨发动机已批量应用高硅钼球铁排气管，一汽大众的部分增压发动机上已批量应用高镍球铁排气管，在一汽部分自主品牌发动机中，这三类铸铁也已开始应用。

　　五、汽车铸铁件的实用生产技术

　　1. 适宜发展趋势的铸铁熔炼技术

　　铸造厂家应根据生产汽车铸件牌号、铸件订单、本地能源和材料来源及质量、地区环保要求等因素，选择铸铁熔炼装备和熔炼方式。生产多品种、小批量、高牌号材质要求的铸件（包括球铁铸件）的铸造厂，宜选用中频感应电炉单独熔炼的生产方式，对主机厂所属的大型专业化铸造厂，宜选用大型热风除尘冲天炉与大型保温炉双联熔炼方式或中频炉双联熔炼方式。在确定铸件化学成分时，要充分考虑铸件牌号及客户要求、铸件内部质量要求、铸件订单及其价格。相关文献介绍球铁中化学成分精度碳±0.05%、硅±0.10%等。要优化炉前添加剂及加入量，选择喂丝球化，随流孕育等添加剂加入方式。一般应经过反复试验和小批量生产验证。为加快铸件的开发，对关键铸件，要与主机厂开展同步开发，同时进行铸件工艺设计和铸件材质工艺的试验开发。

　　要严把原材料和主要添加剂的质量和产地来源，每一批进料都要分清批次，进行严格质量检测和必要的生产验证。对于中频炉熔炼要尽量少用生铁（一般加入量控制在5%～10%）或不用生铁。例如：一汽铸造公司特铸厂生产球铁曲轴，采用中频炉熔炼，一直采用全废钢熔炼工艺，不加生铁。

　　对于中频炉熔炼生产高牌号铸件，应配备炉前热分析仪、光谱仪等检测仪器，要定期采用碳硫分析仪校正碳等辅助检测仪器。炉前要有能随时掌控炉况和调整炉料配比的高级熔化工，要建立必要的异常情况处理制度及报告流程，保证熔炼正常，符合熔炼工艺要求。

　　同时，要有合适的浇注随流孕育工艺和合适的落箱时间。要重视铸件本体的质量检测，对于重要件，应配备能反映铸件材质质量的附体试块和必要的无损检测设备。

　　2. 适宜发展趋势的铸铁造型技术

　　汽车铸铁件的主流造型技术仍采用粘土砂，或静压或挤压造型技术，发展也只是体现在加砂加压的方式和检测方面，主要是让砂型紧实更均匀，强度更高。随着汽车轻量化的要求，一些近净型的造型技术也得到快速发展，例如覆膜砂壳型技术生产曲轴，采用壳型机生产上下壳，合壳粘壳后，运装到自动线的砂箱里，填铁丸紧实，然后浇注。一汽特铸厂采用此种技术生产曲轴，供应一汽大众，满足了轿车发动机的需要。再例如，为了满足汽车集成化的需要，水玻璃复合壳熔模铸造工艺正在蓬勃发展。消失模工艺在汽车铸件上的应用范围正在扩大等。

　　目前，汽车铸件的芯子，大多采用冷芯制芯技术，例如汽缸体，大型铸造企业大多采用全自动的冷芯制芯中心。铸铁件的清理已开始采用机器人清理或自动化的清理单元等。

　　3. 适宜发展趋势的铸铁工厂发展思路

　　首先要客观认识汽车及汽车铸造的发展趋势，并采取与之相适应的产品、质量、技术创新等战略；二要围绕“轻量化、薄壁化、精确化、强韧化”和质量一致性的汽车铸件发展目标，开展技术研究和项目攻关；三要练好企业内部基本功，提高产品的质量竞争力和成本竞争力。

　　总之，汽车铸铁件在未来仍有很大的性能优势和成本优势，在汽车轻量化极端发展的趋势下，仍会有很大的市场需求。

来源：《金属加工（热加工）》