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国内高纯生铁的生产现状

发布时间: 2014-07-16

专访原郑州大学、河南省铸锻工业协会教授、顾问郭振廷
采访者:洲际传媒编辑 以下简称洲际传媒
受访者:原郑州大学、河南省铸锻工业协会教授、顾问郭振廷 以下简称郭老

 

  洲际传媒:我国的球墨铸铁发展现状如何?我国的球墨铸铁在国际上的地位如何?

  郭老:随着工业的发展,人们对球墨铸铁的综合性能要求越来越高。传统的汽车底盘用差速器壳、减速器壳、支架等,以往主要采用QT450-10材质制造,这些零件的损坏主要是疲劳破坏,而疲劳寿命主要与抗拉强度有关,所以这些零件选材有向高强度方面发展的趋势,在国外如:俄罗斯多采用QT500-7制造。采用铸态工艺生产球墨铸铁件,能减少设备投入,简化生产工艺,节约能源,避免热处理过程铸件的变形及氧化。因此,在工业领域相当普遍,在国内球态铸铁相当普遍。

  如今,中国已是铸件生产大国,其铸件总产量和灰口铸铁件和球铁件产量已连续多年居世界第一位,平均年增长速度也居世界第一。但中国球墨铸铁人均占有量只有6.31kg与日本的15kg和美国的11.9kg相比有较大的差距,中国在球墨铸铁生产方面仍然是一个发展中的国家。中国球墨铸铁生产具有良好的可持续发展的条件,发展前景光明,通过不懈的努力定能发展成球墨铸铁强国,在国家和城市建设中必将发挥更大的作用。墨铸铁具有高强度、兼有很好的的塑韧性、其减摩性和减震性等均优于铸钢,其在国内外发展非常快,产量已经超过铸钢和可锻铸铁,成为仅次于灰铸铁的铸造合金材料。球墨铸铁中的石墨之所以成为球状,主要是在铁水中加入了能使石墨呈球状的球化剂。用球墨铸铁铸造技术生产出的产品具有高强度、高韧性和低价格等优点,广泛用于汽车、农机等行业,如球墨铸铁在汽车行业的应用已突显出其优越性,通过技术水平的不断提高,相信在未来,球墨铸铁将会应用于领域会更宽更广。

  洲际传媒:铸态高强韧球铁与普通球墨铸铁相比,性能特点有哪些?请郭老给我们简单谈一下?

  郭老:铸态高强韧球铁指基体为铁素体加珠光体的混合基体球铁和硅、铜、镍等元素固溶强化(或称合金化)铁素体球铁。相比,固溶强化铁素体基体球铁与普通球铁在强度相同时,其屈服强度提高12.5-27%,伸长率提高2-3倍。国内采用硅固溶强化铁素体球铁生产的清扫器球铁件本体取样,性能如表3,在实验室条件下,对Si、Cu、Ni等元素进行合金化处理,获得铸态下,Rm>700Mpa,σb>10%的结果,所以有人称“硅固溶强化铁素体球铁和ADI即等温淬火球铁为第二代的球墨铸铁,研究生产Si、Cu、Ni等元素固溶强化铁素体高强韧球铁是一个很好的新的方向,也将会迅速发展。

  以往在汽车、农机等行业用的零件设计中,多选用铁素体基体球铁,如QT400-15,QT450-10,而现在越来越多的选用混合基体球铁,即选用QT500-7,QT600-3的球铁,其原因有:一、机械零件的设计,材质选择的依据是屈服强度,球铁强度高,屈服强度就高,伸长率低,韧性就低。零件的使用寿命与强度有关,与一次冲击韧性无关;二、选用较高强度的材料,可使零件厚度减薄,零件的重量减轻,汽车零件减重,这符合汽车轻量化设计的要求;三、球铁生产水平的提高,在保证获得球铁较高强度的前提下,仍能获得较高的韧性指标。

  在保证球化质量的前提下,获得混合基体高强韧球铁仅从化学成分上,传统的做法有:一、控制Si、含量,适当降低Si含量,提高含量;二、加入适量的Cu、Sn等合金元素;三、选用含Sb孕育剂进行孕育处理;四、控制开箱时间,控制铸件的冷却速度。采用以上措施,能获得混合基体球铁,但存在化学成分的波动和铸件因壁厚不同而造成的冷却速度不同,即使是同批铸件,不同铸件相同部位的性能会有很大差别,不同批次的铸件性能波动更大,有的硬度偏低,有的加工困难,“控制开箱时间,控制铸件的冷却速度”的措施仅适用小批量或试验而不适用于大批量生产。

  洲际传媒:国内高纯生铁的生产与国外相比,有何差距?当前的现状如何?

  郭老:采用Si、Cu、Ni等元素固溶强化铁素体生产高强韧球铁的研究、生产始于国外,国内最近刚刚开始。过去,国内生产的球铁综合性能低、稳定性差,如要稳定生产QT350-22球铁就很困难,其原因是:国内没有优质球墨铸铁用生铁,生铁中硫、磷、钛等有害元素含量高、质量的稳定性差。国标GB1348-1988《球墨铸铁件》中没有牌号QT350-22这一级别,同时公布的宣贯资料中指出:大量的生产统计数据证明:我国生产的球墨铸铁强度偏高,塑性指标偏低,生产的稳定性差。其原因是由于我国的原材料不够好和有些工厂工艺设备条件差,生产水平与先进国家比较起来尚有差距。随着生铁冶炼水平的提高,球铁用生铁的质量也在不断提高,目前,国外生产球墨铸铁用高纯生铁比例大,生铁质量优,成分的稳定性好,国内高纯生铁的生产已经量产,市场上已有大量销售。

  洲际传媒:对于国内生产的球墨铸铁大部分停留在中低端,只有少数产品达到高端水平,郭老,请您分析下,除了技术层面的原因,还有哪些因素造成该现状?

  郭老:目前国产球墨铸铁主要还集中在中低端、只有一部分企业生产的球墨铸铁可以达到高端产品水平,除了技术层面上的原因,原材料也是该现状的决定因素。我们知道,获得高品质的球墨铸铁,其原料生铁的品质影响是毋庸置疑的,尤其是固溶强化铁素体高强韧球铁。但就需要在原料成本上的投入会升高, 很多企业难以承受, 甚至, 由于原料增长带来的价格上涨,也不是所有下游企业所能接受的,所以是实现国产球墨铸铁高端化进程,如何降低成本也是亟待解决的问题。



关键词:洲际传媒 郭振廷 铸件 球墨铸铁
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