Nodular Iron
巩济民1，曾艺成2
(1.中国一拖集团股份有限公司，河南洛阳4710002机械科学研究总院，北京100044) 摘要：介绍了铸态高强度高塑性珠光体球墨铸铁的定义、特点、国内外研发情况及技术难点，详细阐述了生产此种球墨 铸铁的要求以及应该采取的措施。最后指出：要想生产出铸态高强度高塑性珠光体球墨铸铁，要生产球墨铸铁，要求和铸特点，体组织中的铁素体体积分数，再学成分铁铸型度采取有的强措施，最性能要求。此夕卜，，生产出的铸，，铸的铸成，的。
关键词：球墨铸铁；铸态；高强度；高塑性
中图分类号:TG255文献标志码:A文章编号：1003-(345(2021)02-0009-04
DOI:10.3969/j.issn.1003-8345.2021.02.003
Production of As-cast High Strength High-plastic Pearlite Nodular lron(I)
GONG Ji-min1,ZENG Yi-cheng2
(l.China Yituo Group Co.,LtM.,Luoyang471000,China;2.China Academy of Machinery Science and Technology,
Beijing100044,China)
Abstract:The definition,characteristics,domestic and foreign research-development situation and technical difficulties of the
as-cast high strength high plasticity pearlite nodular iron were introduced,the requirements and measures for the production
of such nodular iron were described in detail.Finally pointed out:in order to produce as-cast high strength and high plastic pearlite nodular iron,it was necessary to determine the ferrite volume fraction in the matrix structure according to the grade requirements and casting characteristics on the basis of producing high quality nodular iron,and then took effective strengthening measures in aspects of chemical composition design,molten iron purification,alloying,casting cooling rate and so
on to finally guarantee the properties requirements.In addition,it was suggested that enterprises should work hard on quality management
to ensure the production of castings with stable quality and customer satisfaction,and cooperate with relevant design departments
to optimize the structure of castings and integrate castings,so that the effect of lightweight will be more obvious.
Key words:nodular iron;as-cast;high strength;high plasticity
，国内铸态高强度高塑性球墨铸铁有两种：
一种以铁素体体的高强度高塑性球墨铸铁，特点有的塑性;）指，高强度强度一高600MPa），虽然塑性有变
收稿日期:2020-11-30修订日期：2021-03-27
作者简介：巩济民（1941.3—），男，汉族，河南西平人，毕业于武汉工学院（现武汉理工大学）铸造专业，高级工程师，主要从事铸铁熔炼及材料研究工作。
，强度有了一度高,
就可以据此减薄壁厚，减类高强度高
塑性球墨铸铁比较容易获得，也容易
所接受。
第二种是以珠光体基体高强度高塑
性球墨铸铁种类高强度高塑性球墨铸铁
特强度比较高（达到700MPa以上），具有
一塑性！5%），综合性能比较好，尤具有高疲劳性高磨性种球墨铸
铁比第一种球墨铸铁的生产难度大，但市场需求
2021/2现代铸铁|9
Nodular Iron
更为迫切。笔者将着重论述以珠光体基体为主的 铸态高强度高塑性球墨铸铁。
1铸态高强度高塑性珠光体球墨铸
铁的特点
铸态高强度高塑性珠光体球墨铸铁的特点
为：
（1） 与普通球墨铸铁相比，虽然都是珠光体 和铁素体混合基体，但采取了各种强化措施的铸
态高强度高塑性珠光体球墨铸铁的综合性能优
于普通球墨铸铁。
（2） 与硅固溶强化铁素体球墨铸铁相比，硅
固溶强化铁素体球墨铸铁的基体全部是铁素体,
而铸态高强度高塑性珠光体球墨铸铁的基体是
以珠光体为主的珠光体+铁素体混合组织，其强 度和低温冲击性能明显优于硅固溶强化铁素体取卵针
球墨铸铁。
（3） 与等温淬火球墨铸铁相比，经过等温淬火热处理后，等温淬火球墨铸铁的基体转 了铁体，综 性能 高于铸态高强度高塑性珠光
体球墨铸铁 但等温淬 热处理
的
, 耗能，还会因热处理引起铸件 等问
，而铸态高强度高塑性珠光体球墨铸铁
热处理（ 低的热处理） 能较高的强度和塑性。
1 为
种 球墨铸铁
, ，铸态高强度高塑性球墨铸铁的 性能 于普通球墨铸铁和等温淬 球墨铸铁
，的
2高强度高塑性珠光体球墨铸铁的
研发情况
2.1国外研发情况
GF 、FIAT 和FCD 等一些技术力量雄厚的铸
flag标签抗体
・国标（球墨铸铁）•国标（ADI ）・硅固溶 FIAT ・GF ・FCD
300 500 700 900 1 100 1 300 1 500 1 700
抗拉强度/MPa
图1当前国內外几种类型球墨铸铁标准汇总图
Fig.l Current domestic and foreign several types of
nodular iron standard summary chart
都 高强度
高 性球墨铸铁2.1.1
日本FCD 公司
1 为 FCD
的高强度高塑性
珠光体球墨铸铁与 球墨铸铁的性能 比,
1
,FCD450A 是以铁素体基体为主的
高放废液球墨铸铁，
强度 为450 MPa;FCD800是
以珠光体基体为主的球墨铸铁,
为2%;
FCAD900 虽然综合性能优 ，但 是 等温
淬火热处理 的,
高
D80AS 是高强度高塑性珠光体球墨铸铁, 热 处理 低的热处理） 以 高强度
（700-820 MPa ）和高塑性（伸长率7%~12%）。
2.1.2 瑞士 GF
表2为GF 公司企业标准，其中,SiboDur 700- 10和SiboDur 800-5
于高强度高塑性珠光
体球墨铸铁 GF SiboDur
500的性能为：屈服强度330-360 MPa （均值345
MPa ），抗拉强度 500-560 MPa （均值 533 MPa ）,
伸长率 11%~15%（均值 12.8%），硬度 170-200 HB
186 HB ）；珠光体体积分数在50%-59%,
是一种采弱固溶强化和少合金强化的高强
度高塑性球墨铸铁
表1 "本FCD 公司研发的高强度高塑性珠光体球墨铸铁与原有球墨铸铁的性能对比
Tab.1 Properties comparison between Japan FCD company-developed as-cast high strength high
plastic pearlite nodular iron and original nodular iron
材料
抗拉强度/MPa
强度/MPa 伸长率/%硬度/HBW 注
FCD450A 470-530300-34012-20140-212
普通球墨铸铁FCD800A 800480
2201-331普通球墨铸铁
FCAD9009006008277-311ADI
D80AS
750-820
510-560
7-12
229-277
高强度高塑性珠光体球墨铸铁
! 0现代铸铁2021 /
2
Nodular Iron
表2GF公司企业标准
Tab.2Manufacturer's standard of GF company
号SiboDur450-17HD SiboDur450-17HS SiboDur550-12SiboDur700-10SiboDur800-5
特点高强度，非常高的可变
形度，加性很好
高强度，高可变形度，
加性好
高强度，高可变形度，
加性好
非常高强度，高可变
形度，中加性
高强度，高可变形
度，中加性
适与碰撞的部件底盘零件卡轮毂--
2.1.3意大利FIAT公司
表3为FIAT公司球墨铸铁标准，其中，GH 75-45-054GH90-52-05属于高强度高塑性珠光体球墨铸铁。FIAT公司的球墨铸铁标准不论是以铁素体基体为主还是以珠光体基体为主的球墨铸铁，其性能指标都高于欧洲标准和国际标准,FIAT公司高性能的球墨铸铁是通过严格的过程控制来获得高球化率、高石墨球数以及更强的基体组织。
2.2国内研发情况
国内一些铸造企业也开始研制或生产高强度高塑性珠光体球墨铸铁，例如：
（1）北京菲美铸造公司高纯生铁Cu-Mn，获得的球墨铸铁铸拉强度801-853MPa，屈服强度494-542MPa，伸长率5%~9.5%，达到QT800-5要求。
（2）上圣铸造公司S原铁、Cu化Mg球化，铸型生产，球墨铸铁铸强度达到810840MPa，伸长率5%~7%。
（3）公司铁、Cu化制球墨铸铁曲轴，其铸强度862-879MPa，伸长率6.1%~7.3%。
，还通、、长、企业其生产，
、、的企业其生产
制高铁。
国内高强度高塑性球墨铸铁的标准，企业生产的也不，中铸造
关专家正积极收集资料并会同有关企业共同制高强度高塑性球墨铸铁的体标准。
3高强度高塑性珠光体球墨铸铁的技术难1
，内铸造企业生产的高强度高塑性珠光体球墨铸铁伸长率的指标不一，QT700-7、QT700-10、QT800-5、QT800-6及QT900-5。
高强度高塑性珠光体球墨铸铁是为生产球墨铸铁来的。球墨铸铁的是强度不起的，要高弯曲
强度需从高球墨铸铁材的强度
的结构强度，比如：从抛丸强化和圆角滚压两方面入手。
图2为球墨铸铁强度与弯劳极限关系线叫图2可见，在强度小于700 MPa时，球墨铸铁的弯强度是随抗拉强度的增加而增加的，基本上呈线性系；再进一步提高强度后，弯强度变化不大，如QT700-2、QT
800-2、和QT900-2（无缺口）的疲劳强度都为280-300MPa。要想进一步高强度，必须在高球墨铸铁强度的时高材的塑性。为材的伸长率越高，越容易吸纹扩展的能量，其扩展速度减慢，从而高材的。ADI不同牌号的强度就说明了这点，表4是美国ASTM897M中ADI种
表3FIAT公司球墨铸铁标准
Tab.3Nodular iron standard of FIAT company
标准符号强度（最小值）/MPa强度（小值）/MPa伸长率（最小值）/%布氏硬度/HB
FIAT52215GH40-30-1539029515150-180
FIAT52215GH45-33-1544032515150-190
FIAT52215GH60-38-1059037010190-250
FIAT52215GH65-48-0564********-280
FIAT52215GH75-45-0573********-300
FIAT52215GH90-52-058805105250-300
2021/2现代铸铁|1!
Nodular Iron
▲------ ------试棒 #=4~11 mm
5
0 0 6
3 2 C
55
65 75 85 95 105
抗拉强度/kg-mm "2
图2 球墨铸铁抗拉强度与弯曲疲劳极限关系曲线卩】
Fig.2 Tensile strength and bending fatigue limit北斗信号源
relationship curve of nodular iron *11
号的典型性能，由表4可见，等级为1 050的ADI
疲劳强度最高。东风商用车锻造公司铸造二厂提 供的数据也说明在抗拉强度相同的情况下，伸长
率高的球墨铸铁综合性能要好于伸长率低的球
墨铸铁，有缺口的疲劳极限和断裂韧性优势更加
明显（如表5所示），说明伸长率对高敏感材料的
影响要更大一些。
以上
说明，球墨铸铁要 高的
疲劳强度, 能 提高抗拉强度, 要有一 的
性合，也 说球墨铸铁的 疲劳强度取
决于材料的抗拉强度和相应的伸长率，但是以抗 拉强度为主。
防震阻尼器
球墨铸铁的 疲劳强度与抗拉强度、伸长
率的关 有
： 大
等 在 球墨铸铁 应用 的
一 的 用 有 球墨铸铁疲劳强度
和疲劳
与抗拉强度、伸长率的 冬
!
_i =0.044 4!”0."" 0」5+8.794
（1）
式中：
!_1——
疲劳强度/MPa;
!b ——抗拉强度/MPa;
"——伸长率/%。
!=1.816 42!b +57.718 333-0.622 4M -339.955
（2）
式中：
!—疲劳寿命（X 104）;
"——弯矩Nm -，公
1）表示的是球墨铸铁的疲劳强
度与抗拉强度、伸长率的关，公 2）表示的是
球墨铸铁 的疲劳 与抗拉强度 伸长率的
关-由公 1）和公 2）可，提高抗拉强度
的同 加伸长率，有 于提高疲劳强度和疲劳
，能 高抗拉强度。
但 些
数据和
，
。在
高强度高性球墨铸铁团
要 更的料 更的试
能最 -
（未完待续）
参考文献
*1]河南省机械局球墨铸铁编写组•稀土镁球墨铸铁生产技术及
应用*M] •郑州：河南省机械局，1976:64-69.
*2]高峰， •影响轻量化球墨铸铁件疲劳寿命的因素研究*J].
现代铸铁，2018（4 ）： 15—22.
*3]刘光华，张永秀，尹晓舜，等•球墨铸铁曲轴应用前景的评估*J]. 现代铸铁，2005 1） 1—7.
（编辑：吕姗姗，E —mail : ****************）
表4美国ASTM897M 中ADI 各种牌号的典型性能
Tab.4 Typical properties of various ADI grades in American standard ASTM897M
注:*数据取自“GZ/T 24733—2009《等温淬火球墨铸铁件》”附录C -
力学性能等级 750
等级900等级 1 050等级1 200等级 1 400等级1 600750#500#11)900#600#9)1 050#750#7)1 200#850#4)1 400#1 100#1)
1 600#1 300#0)
抗拉强度/MPa
786
966
1 1391 3111 5181 656屈服强度/MPa 515759897
1 104
1 242
1 449
伸长率/%
14
1110753旋转 疲劳强度/MPa 387
450
485
415
375*
300*
表5不同牌号球墨铸铁的疲劳极限和断裂韧性*2]
Tab.5 Fatigue limit and fracture toughness of different grades of nodular irons *2]
牌号
弹性模量/GPa
泊松比疲劳极限缺口 ）/MPa 疲劳极限（有缺口 ）/MPa 断裂韧性/MPa ・m 1/2
QT500-71690.27522413425QT500-10
1700.28~0.29
225
140
28
12 现代铸铁2021 /
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