等溫淬火球鐵（ADI）是汽車底盤的理想零件材料
發(fā)布時間：2018-02-02 16:28 來源：tommy 閱讀：
汽車行業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，汽車中鑄件占整車重量的10%（轎車）～23%（卡車），近年來國內(nèi)汽車業(yè)的快速發(fā)展也帶動了鑄造業(yè)的大發(fā)展。汽車行業(yè)競爭的核心是輕量化。汽車要提高燃料的經(jīng)濟性，嚴格控制排放，減輕汽車自重是關(guān)鍵，汽車每減重100 kg，百公里可以節(jié)省汽油0.3 L；每降低10%的汽車重量，就可減少10%的排放。
目前，我國自主品牌的汽車比國外同類產(chǎn)品重約10%～20%，為使汽車減少自重，要求汽車鑄件必須輕量化薄壁化、精確化、強韌化，選擇高強度、高韌性的材料是實現(xiàn)汽車輕量化的基礎(chǔ)。ADI 具有很高的強度和韌性，十分適合汽車零件的需求，國外已廣泛使用其代替鑄鋼、鍛鋼生產(chǎn)汽車曲軸、齒輪及底盤零件。在歐、美等發(fā)達國家的ADI 應(yīng)用市場中，汽車零件占了ADI 總量的50%以上，而其中又以底盤零件（尤其是中、重型卡車底盤零件）應(yīng)用最多。
ADI 的性能適合汽車底盤零件的需要。等溫淬火球墨鑄鐵（Austempered Ductile Iron）是上世紀60~70 年代研究開發(fā)的一種新型結(jié)構(gòu)材料, 已成為21 世紀人們關(guān)注的熱點材料和技術(shù)之一，國外有學(xué)者稱，球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和等溫淬火球鐵的發(fā)展已讓世界進入了“新鐵器時代”。
ADI 是通過等溫淬火熱處理或加入合金元素，使金屬基體組織由鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)橐葬槧铊F素體和富碳奧氏體組成的奧鐵體。正是由于這種獨特的顯微組織，使等溫淬火球鐵（ADI）具有十分優(yōu)異的性能：優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、密度（比鋼）小、比強度（強度/重量比）高、低能耗、低成本、低噪音、優(yōu)良的減震性、好的耐疲勞性能、優(yōu)越的耐磨性、優(yōu)良的斷裂韌性等，同時還保持了普通鑄鐵鑄造性能好的優(yōu)點。它一出現(xiàn)就引起了人們的廣泛重視，其應(yīng)用范圍日益擴大，產(chǎn)量也逐年增加。
汽車底盤零件是汽車上重要的結(jié)構(gòu)件。它們的服役條件比較惡劣，需要承受較重且變化較大的動載荷，需要在溫度較高或較低條件下工作，另外，用于運輸車輛上的零部件還必須具有很高的安全性和可靠性。金屬材料的斷裂類型分為兩種，即韌性斷裂和脆性斷裂。用于運輸車輛的零部件，要求汽車底盤零件這一類型結(jié)構(gòu)件的失效方式必須是韌性斷裂，而不允許是脆性斷裂。產(chǎn)生韌性斷裂金屬材料的性能特點是材料應(yīng)具有較高的強度、良好的塑性和韌性。較高的強度包括有較高的抗拉強度、屈服強度和疲勞強度；良好的塑性和韌性包括有較高伸長率，斷面收縮率和沖擊韌度（包括低溫沖擊韌度）。高強度能確保構(gòu)件抵抗斷裂的能力，高塑性、韌性能確保構(gòu)件塑性變形的能力。因此，對汽車底盤零件材料的要求是既要有較高的強度，還要有良好的塑性和韌性。不同用途的車輛工況差別很大，因此對底盤零件材料要求也不同。乘用車和輕型卡車底盤零件材料多選用高韌性球鐵和碳鋼，而傳統(tǒng)的中、重型卡車底盤零件材料則選用#45、40Cr、42CrMo、35CrMnSi等碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼。隨著等溫淬火球鐵（ADI）的問世，越來越多的汽車廠選用ADI 生產(chǎn)中、重型卡車底盤零件。
中、重型卡車底盤零件由于受力大，普通球鐵、碳鋼只有靠增加構(gòu)件的截面積來滿足其使用要求，但這將增加汽車的自重，設(shè)計人員只好選取強度更高、韌性更好的材料，使其既能滿足汽車的使用要求又不增加重量。從表3、表4 可以看到，ADI 的強度高于或相當于碳鋼、低合金鋼，同時還具有良好的塑性和韌性（尤其是在40 ℃條件下仍能保持70%的室溫斷裂韌性），非常適合中、重型卡車底盤零件對材料的要求。另外，傳統(tǒng)中、重型卡車底盤零件工藝多為鑄鋼、鍛鋼或鑄鍛焊復(fù)合件，而ADI 由于鑄造性能好，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的構(gòu)件，這就為將幾個汽車底盤零件合而為一地優(yōu)化設(shè)計，從而進一步減輕汽車底盤零件的重量、降低成本、縮短新產(chǎn)品開發(fā)時間提供了可能[3~6]。這也正是在歐美發(fā)達國家中、重型卡車底盤零件以及輕型車懸掛件上大量使用ADI材料的原因所在。
