蠕墨鑄鐵性能及其在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

張艷艷

摘要：內(nèi)燃機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍非常廣泛，目前我國(guó)為了符合高節(jié)能、高環(huán)保性、高產(chǎn)量的特征，對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了全面研究，完成了有效落實(shí)。在具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，內(nèi)燃機(jī)必然實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化，以保證其整體應(yīng)用性能完成全面增長(zhǎng)。目前，蠕墨鑄鐵具有高度的使用性能，其可以滿足力學(xué)以及導(dǎo)熱性能的要求。但蠕墨鑄鐵的整體生產(chǎn)工藝控制較難把握，因此其質(zhì)量的一致性以及穩(wěn)定性存在難度。為了全面了解蠕墨鑄鐵的生長(zhǎng)機(jī)理，必須有效總結(jié)蠕墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并根據(jù)其存在的相關(guān)問題以及解決措施，給出蠕墨鑄鐵研究的整體發(fā)展方向建議。

關(guān)鍵詞：蠕墨鑄鐵;工業(yè)領(lǐng)域;內(nèi)燃機(jī);研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TG143.49 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0207-02

0 ?引言

關(guān)于蠕墨鑄鐵技術(shù)的發(fā)展，在1948年，美國(guó)人便進(jìn)行了應(yīng)用。但受當(dāng)時(shí)工業(yè)技術(shù)的影響，蠕墨鑄鐵技術(shù)并沒有進(jìn)行有效推廣。對(duì)于大功率的內(nèi)燃機(jī)，需要根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成改良。直至20世紀(jì)60年代，我國(guó)對(duì)蠕墨鑄鐵進(jìn)行了相關(guān)研究，并將其應(yīng)用到機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)等相關(guān)工程領(lǐng)域當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了有效成長(zhǎng)。就發(fā)展目標(biāo)而言，蠕墨鑄鐵技術(shù)應(yīng)范圍更加廣泛，且使用蠕墨鑄鐵技術(shù)后，產(chǎn)量得到了全面提升。蠕墨鑄鐵技術(shù)具有良好的綜合性能，可以完成相關(guān)的優(yōu)良特性，根據(jù)其力學(xué)性能可以在塑造性能、減震性能以及導(dǎo)熱性能當(dāng)中，完成同類對(duì)比增長(zhǎng)。就強(qiáng)度而言，蠕墨鑄鐵自身的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其對(duì)灰鑄鐵的應(yīng)用模式起到了更新效果，蠕墨鑄鐵可以將傳統(tǒng)的鑄造工作進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使其完成輕量化發(fā)展。蠕墨鑄鐵自身具有非常優(yōu)良的性能，整體的生產(chǎn)技術(shù)逐漸受到了我國(guó)的重點(diǎn)關(guān)注。在工業(yè)領(lǐng)域，我國(guó)絕大部分企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)中開始嘗試使用蠕墨鑄鐵技術(shù)，并將其創(chuàng)新性的應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)缸體、缸蓋的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試表明，蠕墨鑄鐵技術(shù)在對(duì)內(nèi)燃機(jī)缸體缸蓋的處理中，具有絕佳的應(yīng)用性。

1 ?蠕墨鑄鐵技術(shù)中石墨的生長(zhǎng)原理分析

要想對(duì)蠕墨鑄鐵技術(shù)完成有效認(rèn)知，必須對(duì)其石墨的生長(zhǎng)狀態(tài)以及生產(chǎn)機(jī)理全面了解。由于蠕墨鑄鐵中的石墨生產(chǎn)狀態(tài)呈蠕蟲狀，因此將其稱之為蠕墨鑄鐵。蠕蟲狀石墨在生長(zhǎng)過程中，經(jīng)常向不同方向完成轉(zhuǎn)變生長(zhǎng)，且在生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)相關(guān)的分支，包含側(cè)向分支以及邊緣分支等。在蠕墨鑄鐵內(nèi)部，蠕墨鑄鐵的石墨會(huì)呈現(xiàn)一定的移動(dòng)，由于其與蠕蟲具有高度的相似性，因此也被稱為“蠕蟲狀石墨”。蠕蟲狀石墨的前端在生長(zhǎng)過程中，其會(huì)呈現(xiàn)出數(shù)條分支，有些分支呈現(xiàn)圓潤(rùn)形態(tài);有些分支呈現(xiàn)尖銳形態(tài)，整體結(jié)構(gòu)包含了大量的厚片狀石墨，具備鮮明特征。同時(shí)，蠕蟲狀石墨自身具有較大差異，其實(shí)石墨形態(tài)通常極具特色。而出現(xiàn)這種效果的直觀因素為鐵液中含有的微量元素具有直接關(guān)聯(lián)，例如，在鐵液當(dāng)中，如鐵液中的“鎂”含量較高時(shí)，蠕墨鑄鐵中的石墨狀態(tài)可以更接近于球狀石墨;而當(dāng)”鎂“含量較低時(shí)，蠕墨鑄鐵的蠕蟲狀石墨則更傾向于片狀石墨。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，為了保證蠕墨鑄鐵技術(shù)的有效應(yīng)用，需要對(duì)鐵液中的微量元素進(jìn)行有效控制，使其保持在中間性能，實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)變。此外，蠕墨鑄鐵中的石墨結(jié)晶在此過程中，可分為兩大階段。

其一，石墨結(jié)晶在凝固過程中，可以與外界環(huán)境產(chǎn)生反應(yīng)，生成初生石墨。在某些領(lǐng)域，初生石墨具有廣泛的應(yīng)用特性;

其二，蠕墨鑄鐵中的蠕蟲狀石墨，在共晶凝固期間可以隨著凝固流程的進(jìn)行，石墨自身將逐漸增多。同時(shí)，與奧氏體、萊氏體的共晶形成共晶石墨，石墨在生長(zhǎng)過程中其自身具有鮮明特征，例如不會(huì)被奧氏體包圍，且含量逐漸減少，改變其自身的生長(zhǎng)機(jī)理以及其方向。與其他鑄鐵技術(shù)一樣，蠕墨鑄鐵的凝固特性取決于共晶生長(zhǎng)模式。

2 ?蠕墨鑄鐵的組織性能分析

近年來，蠕墨鑄鐵自身優(yōu)異的使用特性以及特征，在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域得到了顯著利用。因此，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域針對(duì)于蠕墨鑄鐵的力學(xué)、導(dǎo)熱性能等進(jìn)行研究。在對(duì)蠕墨鑄鐵組織分析中，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)了其自身內(nèi)部含有CO、Cr等元素，這些元素對(duì)硫化率具有直接聯(lián)系。而在力學(xué)性能當(dāng)中，蠕墨鑄鐵技術(shù)石墨含量相同，乳化率更低。此外，蠕墨鑄鐵內(nèi)部含有珠光體組織，且含量極多。這在一定程度上對(duì)如墨鑄鐵的應(yīng)用性具有直接聯(lián)系，例如蠕墨鑄鐵自身出現(xiàn)明顯的強(qiáng)度以及硬度，可以應(yīng)對(duì)相關(guān)的荷載力。經(jīng)過有效工藝處理的如墨鑄鐵，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上其力學(xué)性能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)，且通過多元低合金化處理的蠕墨鑄鐵技術(shù)，更可以促進(jìn)珠光體的形成，并保證整體得到減少蠕墨鑄鐵的細(xì)化石墨。蠕墨鑄鐵以及釩鈦生鐵等原材料在經(jīng)過熔化處理時(shí)，其抗拉性能以及硬度將得到全面提升。

在導(dǎo)熱性能應(yīng)用中，蠕墨鑄鐵對(duì)于其導(dǎo)熱系數(shù)影響具有直接聯(lián)系。蠕墨鑄鐵自身的融化率極高，因此對(duì)于機(jī)械加工性能、高溫性能等具有顯著應(yīng)用。相關(guān)學(xué)術(shù)界對(duì)蠕墨鑄鐵的融化率進(jìn)行了管理研究，經(jīng)研究數(shù)據(jù)表明，在機(jī)械加工當(dāng)中，加入一定的核心元素（如金屬元素），將會(huì)使如墨鑄鐵的蠕蟲狀石墨分布更為均勻，整體的強(qiáng)度硬度可以得到顯著提升。此外，對(duì)于蠕墨鑄鐵的乳化率而言，其乳化率越高，其自身的機(jī)體組織均率越強(qiáng)，具有充分的加工性能。在高溫測(cè)試中，蠕墨鑄鐵可經(jīng)受超高溫，將溫度設(shè)為2500℃，時(shí)間設(shè)立為30min后，蠕墨鑄鐵依然可以保持較強(qiáng)的強(qiáng)度，具有良好的熱疲勞性能。

蠕墨鑄鐵中的不同蠕化率，對(duì)于其熱疲勞性能的影響不同。當(dāng)蠕化率保持在80%左右時(shí)，蠕墨鑄鐵的性能疲勞性最佳。除此之外，對(duì)于蠕墨鑄鐵的基本組織以及力學(xué)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，可以得知冷卻速度對(duì)蠕墨鑄鐵的組織具有明顯影響。通過對(duì)冷卻速度的控制，可以全面改善蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、抗腐蝕性能等。蠕墨鑄鐵在性能使用當(dāng)中，有可能會(huì)出現(xiàn)一定的影響。因此，為了避免此影響所帶來的負(fù)面原因，相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域可以改變柱體的壁厚，并可以對(duì)蠕墨鑄鐵進(jìn)行有效的改良，對(duì)其冷縮效果實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)。其如蠕墨鑄鐵越后，冷速越慢，所形成的晶體也就越大，鑄鐵的影響機(jī)理不同[8-9]。

3 ?蠕墨鑄鐵在內(nèi)燃機(jī)中的有效應(yīng)用分析

內(nèi)燃機(jī)在動(dòng)力機(jī)械裝置當(dāng)中，占據(jù)了非常重要的社會(huì)地位。內(nèi)燃機(jī)熱效率高、功率大，且零線之間相互配合，機(jī)械動(dòng)能必須具備良好的應(yīng)用特性以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在機(jī)械裝置中，可以獲得廣泛應(yīng)用。蠕墨鑄鐵內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力裝置中的重要組成部分，內(nèi)燃機(jī)可以對(duì)缸體、缸蓋等實(shí)現(xiàn)全面鑄造。在工作中，內(nèi)燃機(jī)的燃燒室燃燒溫度，一般情況下可達(dá)2000℃左右。缸體、缸蓋需要在使用中具有明顯的高溫承受力。因此，選用蠕墨鑄鐵技術(shù)，可以保證其承受高溫循環(huán)，還可以額外經(jīng)受住高壓氣體的沖擊，保障工業(yè)生產(chǎn)效率以及相關(guān)工人的施工安全。對(duì)施工人員而言，在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用中，蠕墨鑄鐵技術(shù)更可以為其自身的工作流程提供有效的便捷性。內(nèi)燃機(jī)所承受的高壓、高負(fù)荷也全面增強(qiáng)。燃燒室攝入均勻，產(chǎn)生導(dǎo)熱性，對(duì)其內(nèi)部溫度進(jìn)行逐漸降低，并使其均勻有效的降低內(nèi)部熱應(yīng)力所導(dǎo)致的鋼鐵沖擊。

隨著我國(guó)社會(huì)實(shí)力的不斷發(fā)展，如何全面減輕內(nèi)燃機(jī)的熱動(dòng)力，也成為了我國(guó)重要的研究課題。內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)效率逐漸朝高功率、低能耗、低污染、低噪聲的方向發(fā)展，可以保證污染物在排放過程中顯著減少[10]。

在我國(guó)應(yīng)用過程里，隨著工業(yè)領(lǐng)域的全面增強(qiáng)，我國(guó)的工業(yè)水準(zhǔn)將實(shí)現(xiàn)全面提升。將國(guó)外優(yōu)秀工藝進(jìn)行吸收，轉(zhuǎn)化后成為我國(guó)的獨(dú)特技巧。例如，蠕墨鑄鐵技術(shù)。因此，就蠕墨鑄鐵技術(shù)的內(nèi)容而言，其涵蓋的內(nèi)容包含了排氣管、缸體、缸蓋等部件。在我國(guó)企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如中國(guó)重汽、玉柴等企業(yè)，對(duì)于蠕墨鑄鐵的應(yīng)用性能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效認(rèn)知。并著手進(jìn)行大批量生產(chǎn)，加強(qiáng)以蠕墨鑄鐵為主導(dǎo)的基本內(nèi)燃機(jī)鑄件。在使用過程中，可以對(duì)內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)效率產(chǎn)生極大的意義。內(nèi)燃機(jī)在生產(chǎn)過程中，其自身受到的外力因素影響，可以產(chǎn)生明顯的機(jī)械應(yīng)力。內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋等承受的熱應(yīng)力損失就更大。由此可見，內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋屬于較復(fù)雜的薄壁結(jié)構(gòu)。因此，在使用過程中，其有可能會(huì)針對(duì)高溫出現(xiàn)明顯的壓力沖擊，這對(duì)于內(nèi)燃機(jī)自身的強(qiáng)度、耐熱性能提出了全新要求。蠕墨鑄鐵技術(shù)可以滿足以上要求的同時(shí)，更具備應(yīng)用特效。針對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋等結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全面應(yīng)用。

4 ?結(jié)束語

由此可見，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域，內(nèi)燃機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用范圍最為廣泛、同時(shí)也最具生產(chǎn)力的動(dòng)力源。內(nèi)燃機(jī)自身具備優(yōu)良的力學(xué)性能，其自身的導(dǎo)熱性效功率性極佳，可以廣泛應(yīng)用在相關(guān)的工程。蠕墨鑄鐵技術(shù)可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行全面增強(qiáng)，保障其自身具有明顯的鑄造性能以及導(dǎo)熱性能。在同等壁厚情況下，爐墨鑄鐵的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，可以全面幫助內(nèi)燃機(jī)完成輕量化處理。在蠕墨鑄鐵技術(shù)成為重型機(jī)械重點(diǎn)應(yīng)用目標(biāo)的過程中，蠕墨鑄鐵組織力學(xué)性能，可以對(duì)其工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面提升。但冷速對(duì)于蠕墨鑄鐵的性能方面，必須完成全面加強(qiáng)。蠕墨鑄鐵的性能必須經(jīng)過一定的處理，例如，在使用過程中對(duì)蠕墨鑄鐵技術(shù)進(jìn)行冷卻處理，將使蠕墨鑄鐵的性能發(fā)生有效轉(zhuǎn)變。在導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、機(jī)械性能等方面具備優(yōu)良的使用特性，同時(shí)更具備優(yōu)良的抗腐蝕性。在實(shí)際工程應(yīng)用方面，均展現(xiàn)出較大的應(yīng)用效果。冷速對(duì)于蠕墨鑄鐵的影響機(jī)理，可以分為乳化率、石墨形態(tài)等，通過相關(guān)的系數(shù)模型，進(jìn)行系統(tǒng)性的研究?？梢匀嫣嵘齼?nèi)燃機(jī)的使用性能，減少在使用過程中產(chǎn)生的不良因素。

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