球墨铸铁经等温淬火处理后力学性能大大提高，使材料具有强度高、韧性好、抗磨损、耐低温、降噪、吸震性能好，弯曲疲劳和接触疲劳强度高等优良的综合性能，且生产成本低，经济效益好，已经成为机械行业的热点材料之一。该材料的基体组织以上贝氏体或下贝氏体为主，残余奥氏体为辅，以此来获得前述的优良性能。而这种材料的特殊基体组织主要是通过等温淬火处理来获得的，简称ADI，也称之为“奥贝球铁’。

曲轴是发动机上的一个重要零件，服役条件十分复杂且苛刻，当发动机工作时，气缸中的燃气将产生-MPa的爆发压力，且该爆发力反复冲击曲轴的频率达到一次/s，使曲轴受到旋转质量的离心力、往复惯性力和周期变化的气体惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。曲轴的主要破坏形式是弯曲和疲劳断裂。而等温淬火球铁正因为具有弯曲疲劳强度高、抗点蚀能力强、成本低、热处理变形小、加工性能好等特点而适用于曲轴。

曲轴生产中，一般对球墨铸铁单独进行一种热处理，如只经超音频表面淬火的曲轴，疲劳强度不足将导致使用过程中的早期断裂;只经等温淬火的曲轴则耐磨性低，使用寿命短，从而缩短了整机的大修期。本试验是把等温淬火和超音频淬火两种热处理技术有机地结合在一起，应用于曲轴上，实现了曲轴等温淬火加超音频表面淬火复合处理技术，真正提高球铁的强韧性和耐磨性。

1ADI曲轴的生产工艺研究

1.1产品的技术要求和生产工艺流程

作为中、高端汽车内燃机曲轴，其技术要求抗拉强度达1MPa以上;延伸率达4%一6%;表面硬度达50一58HRC。实现高强度、高韧性的基体组织和高硬度、高耐磨性的表面组织的完美结合。

ADI曲轴的生产工艺流程见图1.

1.2高韧性ADI的化学成分研究

对高韧性ADI的化学成分要求严格，选择适当的化学成分及合金含量，可提高奥贝球铁的强韧性。经过反复试验，选定的配比见表1.

(1)C,Si,Mn量的确定

碳能稳定奥氏体，并使上贝氏体转变的下限

温度下移，对残余奥氏体的稳定性起决定性作用。含碳量偏低，易出现碳化物，从而产生白口组织，使铸件产生缩孔、缩松等缺陷。含碳量偏高，容易出现石墨飘浮。因此，碳含量宜选择在3.40%-3.80%。硅能使过冷奥氏体充分转变，有效提高力学性能。研究表明，硅含量增加在3.50%的范围内，抗拉强度和冲击韧度均随之上升，当硅含量超过3.50%时，性能才有下降趋势，但硅在奥氏体中的扩散速度较慢，故提高硅量势必提高等温淬火温度和延长保温时间，否则硅的作用不能充分发挥〔2-3]。同时，硅过高会造成铁原子晶格的严重歪扭，致使脆性增加，因此，硅含量也不可过高，多次试验最终选择在2.30%一2.90%。锰能增加淬透性，但锰易富集于共晶团界面，会增加脆性，故锰含量以0.30%为宜，但因为该球铁的石墨球数较多，可减少锰的偏析，因此锰含量可适当放宽至0.10%一0.50%。

(2)合金元素的确定

少量的Cu,Mo,Ni能溶于铁素体和渗碳体中，起到固溶强化、细化晶粒、均匀断面组织的效果。加人的合金元素Cu,Mo,Ni在热处理时可有效增加过冷奥氏体的稳定性，使奥氏体等温转变曲线右移，显著提高其淬透性。因此研究后选定的配比为铜含量0.50%一0.85%,钼含量为0.12%一0.28%，镍的含量为0.60%一0.85%。

1.3高韧性ADI的铸造工艺研究

(1)造型

采用粘土湿型砂造型，吠喃树脂砂制芯，湿型砂造型应确保较高的铸型紧实度，且型砂的透气性要好。设计合理的铸造工艺，在浇注系统中用过滤网撤渣，设计出气孔以利排出型腔中的气体，厚大部位用冷铁提高冷却速率，防止缩松。

(2)熔炼

为获得稳定的高强度高韧性ADI铸件，要求稳定控制铁液的化学成分和出炉温度，尽量减少铁液中合金元素的烧损，减少气体及夹渣物产生。

出炉温度控制在一C。选用低稀土镁球化剂FeSiMg8RE3(RE;2%一4%,Mg;7%-9%)进行球化处理，加人量为1.3%一1.6%;孕

育剂采用FeSi75，加人量为1.2%一1.6%，采用包内和随流两次孕育。球化处理后及时扒渣，防止回硫。

End

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长按

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