玉柴创造出新型球墨铸铁气缸体：预计可让发动机减重100公斤

近日，全球首台铸态QT900-2高强度高刚性球墨铸铁气缸体在广西玉柴铸造有限公司成功浇注，从气缸体毛坯表面质量、本体解剖和本体性能测试结果看，均优于原气缸体，重量也减轻了30%。

球墨铸铁气缸体的生产主要难点在于零部件结构复杂、壁厚差异大。由于球墨铸铁是糊状凝固特性，很难通过常规补缩工艺实现补缩，气缸体极容易产生大量的缩孔和缩松问题，用常规工艺很难彻底解决。

玉柴铸造在采用铁型覆砂工艺成功批量生产出3毫米高强度薄壁化飞轮壳代铝基础上，本次采用铸态QT900-2材质工艺，对原气缸体浇注系统、容易产生缩松部位对覆砂层厚度和铁型厚度及熔化等诸多工艺参数进行了调整和优化，取得圆满成功。目前该工艺材料已应用在飞轮壳、曲轴、轴承盖、机器人减速器等轴类、壳体类铸件产品中，取得了较好效果。

目前商用柴油机气缸体的材料正在朝着蠕铁材质发展，但蠕铁材质存在屈服强度低、不同蠕化率性能差异较大、容易产生应力需要结构强度来保证等特性，导致用蠕铁实现轻量化存在很多困难。

而此类高强度高刚性球墨铸铁屈服强度比RUT400提高了114%、弹性模量提高了13%，是气缸体轻量化的新材料。据测算，如果应用于发动机最重的气缸体上，预计可以减重100公斤，同时对发动机升级扩缸变得极为容易，且能杜绝燃气发动机、燃氢发动机爆震所导致的缸体开裂问题，在玉柴11升以上排量的发动机应用后将能更好地帮助客户实现商业价值，具有极大的经济效益和社会效益。

那么，球墨铸铁到底是一种啥样的材料？球墨铸铁发动机有啥优势？

球墨铸铁

说到球墨铸铁很多小伙伴会比较陌生，但说到铸铁大家就会比较熟悉了，球墨铸铁就是铸铁的一种。

球墨铸铁是铁水在凝固过程中，内部元素形成形状为球状石墨的铸铁，它是一种高强度的铸铁材料。

通过加热石墨材料后，就能成功的将铸铁的性能，提高到接近于钢的各项性能，所以也就有了以铁（球墨铸铁）带钢的说法。

通过选用合适的金属元素，将其组合在一起，这是保证材料具有良好性能的基本条件，所有球墨铸铁的主要成分是碳，硅，锰，磷以及稀土等元素。

球墨铸铁发展

铸铁是在1722年才被法国人研制出来，当时研制出来的是白心可锻铸铁，后来又相继研发出了如黑心可锻铸铁。

直到1947年，一位英国人发现在一种铸铁中有球状石墨存在，其实这就是一种球墨铸铁。

后来又通过不断的完善，在铸铁中添加了一些稀土以及镁等成分，得到了真正意义上的球墨铸铁，从此也开始了大规模的生产和应用，并且成为应用最广泛的铸铁材料。

我们知道，中国是世界上最早开始金属冶炼的国家之一。

所以在国内古代冶炼遗址出土的一些铁中，检测发现就有少量放射状的球状石墨出现。

据考证这些铁出现的年代在西汉时期，距今已有两千多年，这也再次证明中国古代就具有非常高的冶炼技术。

球墨铸铁的特点

球墨铸铁主要有着强度高，重量轻，韧性好，抗冲击已经耐高低温等优点，所以被广泛应用于一些机械中的关键零部件，如曲轴，阀门以及管道等。

但球墨铸铁跟其它所有材料一样，也有着一些缺点，最主要的就是铸造要求较高，容易造成产品缺陷。

例如说，某种元素含量多了，铸造出来的球墨铸铁内部结构就会发生变化，就会出现孔洞，凹陷以及表面粗糙等缺陷。

还会出现杂质较多，产品没有光泽，裂纹变形等，这都需要在铸造过程中不断的提高和改进工艺来攻克这些缺陷。

球墨铸铁的分类

球墨铸铁的牌号主要由其代号字母QT和最低拉伸强度，最低延伸率这三部分组成，而在国标中球墨铸铁有以下8个牌号。

奥贝球墨铸铁，牌号有QT900-02，具有非常高的强度和耐磨性能，其综合机械性能都非常高，常被用来制造机车车轮这样要承受重载，摩擦和冲击的零部件。

铁素体球墨铸铁，牌号有QT400-17，QT400-15，QT450-10，具有强度低，但韧性较高的特点，主要用于要承受很大冲击和振动的零部件，例如一些车辆的底盘零件。

碳素体球墨铸铁，牌号有QT500-07，QT600-03，具有强度高，韧性好的特点，主要用于制造一些车辆的零部件。

珠光体球墨铸铁，牌号有QT700-02，QT800-02，具有强度硬度高，有一定的韧性和较好的耐磨性能，所以常被用来制造一些曲轴和齿轮等，这类容易磨损的零部件。

铸铁发动机有哪些优势？

铸铁发动机所采用的铸铁材质主要是球墨铸铁，是由铁、碳、硅等元素组成的合金。球状石墨可以效地提高铸铁的机械性能，特别是塑性和韧性。

球墨铸铁易于成型，且价格便宜，综合性能较好，其力学性能已经接近于钢，具有较高的强度、塑性、韧性、耐磨、耐热、耐腐蚀、耐机械冲击、尺寸稳定等特征。相比起更容易在燃烧时与水发生化学反应的铝，铸铁缸体的耐腐蚀性要高于铸铝。由此，铸铁发动机拥有了成本低、铸造简单、耐冲击、耐磨性好、热膨胀系数低等特点。

除了耐腐蚀性更高等优点，铸铁发动机相比起全铝发动机，还有一个天然优势是铸铁发动机可承受的单位强度要明显好过于铝制发动机，全铝引擎想要达到铸铁引擎同样的强度，体积要做的更大，所以铸铁引擎在布局方面显然要更加灵活。个人猜测，2.0T顶配的迈腾之所以使用铸铝缸体，引擎布局应该是原因之一。

文章来源： 方得商用车，制造原理，星期八资讯