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等温淬火球墨铸铁生产技术的新进展
曾艺成（机械科学研究总院，北京100044）摘要：介绍了我国 ADI 生产技术的新进展，主要表现在：
（1）CADI 磨球取得较大进展；
（2）重型卡车底盘零件有可能成为 我国 ADI 产量新的增长点；
（3）ADI（CADI）在抗磨耐磨零件上应用取得突破；
（4）等温淬火热处理中心的建立，使质量稳 定、价格合理的热处理装备又重新成为大家关注的问题；
（5）生产球墨铸铁原辅材料质量的改善以及球墨铸铁毛坯质量的提高，为齿轮、曲轴等零件重新采用ADI增强信心。同时，提出了目前ADI生产过程中存在着产品稳定性和一致性差的问题以及今后的发展方向。关键词：等温淬火球墨铸铁；生产技术；发展方向中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1003－8345（2015）05－0019－07 DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2015.05.001 New Progress of Isothermally Quenched Ductile Iron Production Technology ZENG Yi-cheng （China Academy of Machinery Science & Technology，Beijing 100044，China） Abstract：An introduction was conducted to the new progress of ADI production technology in China，the main progresses were as follows：（1）CADI grinding balls production technology had relatively obvious progress.（2）It was possible that the chassis parts of heavy trucks would become the new growth point of ADI production in China.（3）The application of ADI （CADI）to abrasion-resistant and anti-abrasion parts has got breakthrough.（4）The establishment of isothermally-quenching center caused the heat treating equipments with stable quality and rational price to become the problem attracting public attentions.（5）Quality improvement of raw and accessorial materials used for ductile iron production and quality elevation of rough ductile iron castings strengthened confidence to re-use ADI for making important parts such as gears，crankshafts et al. In addition，the problem of poor quality stability and consistency of products existing in the ADI production process，as well as the future development direction of ADI were proposed. Key words：isothermally quenched ductile iron；production technology；development direction ADI从系统研究、开发至今已有40年了，ADI的发展经历了试验研究、开发应用和产业化 生产3个阶段。由于其具有强度高（最高可超过1600MPa）、塑性好（最大伸长率>11%）、动载性能高（弯曲疲劳强度达420～500MPa，接触疲劳强度达1600～2100MPa）、耐磨性及吸震性好等许多优点，发展很快，应用范围逐步扩大。在国外ADI应用市场中，汽车铸件占主要位置，约为ADI件总产量的45%以上，特别是重型卡车的底盘零件。据介绍，美国每辆重型卡车中至少有500kg以上是ADI铸件。 经过几十年的生产、应用，积累了丰富的生产经验和数据。ADI的应用已由一般代用发展到按ADI的性能特点及服役条件利用有限元分析等现代设计技术优化产品结构，达到减小零件壁厚、减轻质量、节能节材的目的。 我国ADI应用中，仍然是以抗磨、耐磨件为主，特别是磨球，CADI磨球和奥贝磨球仍占我国ADI产量的很大部分。粗略统计，我国ADI（包括CADI）年产量约13万t，其中磨球约7万t，占收稿日期：2014-12-30修定日期：2015-06-27 作者简介：曾艺成（1934.11-），男，广东南海人，教授级高工，主要 从事铸铁熔炼及等温淬火球铁技术研究工作。 球墨铸铁Nodular Iron19现代铸铁2015/5 50%以上；工程结构件（包括齿板、衬板）约占42%，其中重型卡车悬挂件、支架占50%，抗磨、耐磨件占25%～30%，齿轮、曲轴占5%～10%，其 它占10%。 ADI 的生产由球墨铸铁毛坯、热处理和机加 工3个主要环节组成，而提供健全、质量稳定的 球墨铸铁毛坯是基础。没有质量好且稳定的球墨 铸铁毛坯，就不可能生产出合格的ADI件。无数 生产实践说明，使用效果显著且经济效益良好的ADI件，往往因批量生产时废品率高、质量不稳定而败下阵来。 近年来，我国球墨铸铁生产技术取得很大进 展，球墨铸铁的性能和质量水平有很大提高，质量稳定性逐年增长，原辅材料供应和质量有了很大改善，特别是高纯生铁的大量供应，由于杂质元素含量很低，铁液纯净度高，使我国球墨铸铁生产长期存在的塑（韧）性指标比国外同牌号低的情况得以改变；发展和改善各种处理技术，使石墨球的圆整度、大小、数量得到有效控制；生产工序每一过程的严格控制，使球墨铸铁质量的稳定性大为提高；超声、磁粉、射线等无损检测技术的应用，特别是在批量生产时实现在线检测，保证了每一件产品的质量。由此可见，为ADI生产 提供的球墨铸铁毛坯质量情况已基本上得到解决，可以预料未来几年内，ADI的推广、应用会得到很大的发展。
1 我国ADI生产技术的进展 1.1 CADI磨球取得较大进展CADI磨球从研发至今已有6～7年的历史， 是由河北工业大学和迁西奥帝爱机械铸造有限公司共同开发的，多年使用结果证明：CADI 磨球与高Cr球、低Cr球相比，具有磨耗低、破碎率低、节电、噪音低等优点。 目前，迁西奥帝爱公司4条铁型和覆砂铁型磨球线、4条热处理生产线 （其中一条为磨球专用连续生产线），可生产尺寸为 φ40mm、φ50mm、 φ60mm、φ80mm、φ100mm、φ120mm、φ130mm、φ150mm甚至 φ180mm的CADI磨球，具有年产CADI磨球5万t的生产能力，是目前我国最大的CADI磨球生产厂。河北承德求业钒钛抗磨科技材料有限公司利用 V、Ti 与C、N化合物等硬质点生产的CADI磨球，在使用中也取得很好的效果。由于CADI磨球使用效果明显，许多磨球生产厂都争先采用，但因生产工艺、装备不规范，技术要领不掌握，一些CADI磨球出现质量不稳定、使用效果不理想等问题，必须加以重视，如不对其进行引导、改进、提高质量，会影响CADI磨球的声誉。 根据国内外市场情况，CADI磨球主要在以下几方面发展：（1）规范生产工艺，形成 CADI 磨球成套生 产技术（包括设备），保证磨球质量，逐步扩大市 场。（2）由于目前铁矿精粉需求减缓，生铁市场状况不好，CADI 磨球回款困难，其应用范围由铁矿逐步向铜矿、金矿、水泥、煤炭等方面扩展。（3）由国内市场转向国外市场。（4）为保证质量，降低成本，在保证球墨铸铁毛坯质量的情况下，热处理工艺与装备成为关键。 近几年来，围绕年产1万t的磨球专用热处理生产线的建立，中国铸协耐磨铸铁分会与ADI技术委员会曾先后组织7家热处理设备厂进行讨论，提出各种方案。对热处理生产线的要求是： 生产能力为1万t/年，硬度>56 HRC，圆周方向硬度差2％、w（Mo）>0.3％，硬度280～310HB，铸件质量4.3t，经加工后净重2.4t。通常这些零件直径达1200mm，但随着透平机继续向大型化、 高效化发展，预测铸件直径要达到3000mm。目前处理厂已装备了商业用的最大等温淬火炉，能处理重7t、直径1840mm、高1430mm的大型铸件。除行星齿轮架外，1500kW、3000kW 的传动齿轮也有用ADI生产的。 ADI零件受壁厚的限制，一般来说壁厚在25mm以下，不需要加合金元素也能淬透。根据目前所掌握的工艺技术，采用有效的提高淬透性的措施，可以稳定获得淬透效果的最大壁厚为150mm。 3 结束语 通过对我国各ADI件生产企业的调研，可以看出，我国ADI生产技术的进展是：
（1）CADI磨球取得较大进展；
（2）重型卡车底盘零件应用逐步扩大，产量逐年提高，随着运输装备轻量化政策的实施，有可能成为我国ADI产量新的增长点；
（3）ADI（CADI）在抗磨耐磨零件上应用取得突破；
（4）等温淬火热处理中心的建立，为我国ADI的发展作出很大贡献，在市场激烈竞争的情况下， 质量稳定、价格合理的热处理装备，又重新成为大家关注的问题；
（5）生产球墨铸铁用原辅材料质量的改善以及球墨铸铁毛坯质量的提高，为齿轮、曲轴等零件重新采用ADI增强信心。虽然我国ADI生产技术有了很大的进展，但也存在着质量的稳定性和一致性差的问题，这些问题急需解决。
参考文献 [1]陈明志.应用二步法等温热处理工艺得到高抗拉韧性及高断裂韧性的 ADI[A].第五届全国等温淬火球铁（ADI）技术研讨会论文集[C].郑州：中国机械工程学会铸铁及熔炼技术委员会，2011：235-239. [2]徐扬.抗磨贝氏体球墨铸铁的研究与应用[A].第四届全国等温淬火球铁（ADI）技术研讨会论文集[C].郑州：中国机械工程学会铸铁及熔炼技术委员会，2006：60-63
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