球墨铸铁应用领域详解

在全世界范围里，球墨铸铁在各个领域中应用分配百分数为：铸管及其管件占40%～50%，汽车铸件占20%～35%，其他部门占15%～30%。

因国情不同，世界各国的球墨铸铁在各个领域中应用分配百分数有所不同；另外，因年代不同，在同一国家球墨铸铁在各个领域中应用分配百分数也会有较大变化。表16-2列举了球墨铸铁应用范围。

表16-2　球墨铸铁应用范围

下面就球墨铸铁的几个主要应用领域进行分述，旨在对其应用情况取得具体的信息与了解。

（一） 铸管及管件

20世纪50年代初，一些国家就开始生产球墨铸铁管。1969年由日本久保田公司制作的直径2．6m、长6m的球墨铸铁管，是迄今世界上最大的球墨铸铁管。

当前，世界上年产量超过40万t球墨铸铁管的厂家有法国的PontàMousson，日本久保田公司、美国U．S．PipeCo．和中国的新兴铸管厂。球墨铸铁管在整个管道领域按重量大约占30%，钢管占50%，塑料管和水泥管则占20%。至今，球墨铸铁管的产量仍在逐年增长，而塑料管和水泥管的年产量在下降。球墨铸铁管现处于供不应求的状况，特别是在一些发展中国家和严重缺水的国家。

与铸管配套的是球墨铸铁管件，它的价格取决于规格、尺寸，一般是球墨铸铁管价格的3～5倍。管件产量占球墨铸铁管产量的7%～10%。管件有等直径的，也有变直径的；有直通式的，也有弯头。

至今，全世界离心球墨铸铁管的年产量约600万t（我国的年产量约100万t），占球墨铸铁总产量的40%，是球墨铸铁中产量最大的铸件品种。离心球墨铸铁管的耐蚀寿命是钢管的30倍。离心球墨铸铁管的耐压能力是灰铸铁管耐压能力的6～7倍，因而，它的抗振能力大幅度提高。离心球墨铸铁管的安装费用低于钢管、塑料管和灰铸铁管。它可敷设于严寒、干燥或潮湿地区，适用于高压上水管和煤气管道，水管内可衬水泥。

国际标准《压力管道用球墨铸铁管、管件及附件》[ISO2531—1991 （E）]规定离心球墨铸铁本体取样的力学性能是：直径80～1000mm管的抗拉强度不小于420MPa，屈服点不小于300MPa，伸长率不小于10%；管径大于1000mm 的管抗拉强度不小于420MPa，屈服点不小于300MPa，伸长率不小于7%。压环试验、变形不小于25%D （D为管的公称直径）时不出现裂纹。水压试验：公称压力为2．5MPa。

（二） 汽车铸件

随着汽车工业的发展，球墨铸铁在此领域中的应用也迅速发展。1971～1972年，日本球墨铸铁产量的64%是铸管和管件，汽车铸件只占球墨铸铁产量的11%；到1984年，日本汽车年产量达1240万辆，汽车铸件则占当年球墨铸铁产量的30．8%；而铸管和管件的比重则下降至当年球墨铸铁产量的47．4%。

美国有三个工业部门消耗了球墨铸铁总产量的大部分，其中，汽车铸件占40%，铸管和管件占26%，农业机械占5%。表16-3是汽车上各种球墨铸铁件的应用实例。从表16-3中可以看出，汽车铸件有用铁素体基体球墨铸铁（QT400-15）制作的；也有用高韧度铁素体球墨铸铁（QT400-18）制作的；有用珠光体基体球墨铸铁（QT600-3）制作的；也有用铁素体—珠光体混合基体球墨铸铁（QT500-7）制作的。另外，为了提高轿车发动机排气管的热疲劳性能，还在高档轿车上使用SiMo合金球墨铸铁或高镍奥氏体球墨铸铁。(www.xing528.com)

（三） 机床铸件

近来，大型球墨铸铁件在机床领域得到了广泛应用，见表16-4。

（四） 球墨铸铁轧辊

轧辊中心部位要求具有较高的抗拉强度 （σb=300～400MPa）；而在表面则要求具有良好的抗磨性能，要有很高的硬度（一般的洛氏硬度HRC≈50），因而要有较多的游离渗碳体。为此，这种铸件在凝固时要求采用金属型，进行表面激活。

表16-3　汽车球墨铸铁件应用实例

表16-4　球墨铸铁在机床领域应用实例

轧辊广泛应用于冶金工业，但是对于非冶金用轧辊，它不仅表面具有很高的硬度，而且还要求表面具有很高的光洁度。因此，对于非冶金轧辊，不适宜采用球墨铸铁制作。不过，这种轧辊只占全部轧辊总重量的10%以下。

球墨铸铁轧辊又分冷硬球墨铸铁轧辊、半冷硬球墨铸铁轧辊和无限冷硬球墨铸铁轧辊。它们之间在化学成分、制作工艺上均有所区别。表16-5是各种球墨铸铁轧辊的化学成分。

表16-5　球墨铸铁轧辊的化学成分

注 1．冷硬轧辊可采用单一铁液浇注，也可采用两种铁液复合浇注，工艺方法多采用半冲洗法、全冲洗法及离心铸造法。
2．半冷硬轧辊一般是用来代替锻钢或铸钢轧辊，要求有较高的强度，适当的硬度，多采用球墨铸铁或合金铸铁制造。
3．无限冷硬轧辊，多采用合金铸铁制造，加入镍、铬、钼等合金元素，改变铸铁的基体组织，这种轧辊的辊身也是在金属型中浇注的，轧辊从表面到中心其硬度是缓慢递减的。