汽车铸件材质的应用现状与发展

铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，平均每辆汽车上约有10~20%重量的零部件为铸件产品，同样大约每年有20%左右的铸件是为汽车行业生产的，即目前我国每年约500~600万吨铸件流向汽车制造与服务行业。

汽车零部件中有很多   零件也是由铝铸件来制造的，一些结构复杂的汽车零部件如发动机缸体、缸盖等，铸造优异的成型工艺是其它制造方法难以实现的，同时铸件的材料性能又可以满足这些零部件的使用性能要求，且廉，这是铸件在汽车零部件上应用并在相当长的时问内也能够得以延续的重要原因。

但是铸件在汽车上的应用也面临各方面的考验。汽车轻量化、节能环保的要求，不仅是采用铝镁合金来代替铸铁材料，一些塑料件、陶瓷件等   轻的汽车铸件产品正在蚕食铸件产品阵地；同样，随着汽车性能提高与   性能的要求，一些产品如曲轴等采用锻件制造也越来越多。再次，铸造是耗能与污染的重要行业，由于节能环保的要求，如同发达   一样，社会对铸造行业的排斥将越来越强，铸造行业面临着巨大压力，而清洁化铸造的生产方式并不是一朝一夕能够实现的，并会带来成本增加，这是我们   需要关注的。

汽车   铸件的材质现状与发展

铝铸件在汽车上的应用非常广泛，尤其白球墨铸铁及镁铝合金稳定生产以来，铸件在汽车上大量应用。铸件在汽车上的应用涵盖了从底盘到发动机、从结构件到保安件、从普通件到核心件的各系统部件，为汽车技术提升起了重要作用。

1缸体

传统的汽车发动机缸体材料是HT250，至今仍然占据主导地位。但随着汽车发动机性能的逐步提高和轻量化的需求，发动机缸体材料也在进行着革新。主要有三个方向：一是提高灰铸铁牌号至HT300甚至HT350，以提高缸体强度和性能，如一汽集团引进的德国道依茨发动机缸体和大马力的6DL缸体等；二是采用蠕墨铸铁生产发动机缸体，具有、疲劳性能好的优点，利于薄壁化设计的优点，可承受   大的爆发压力，减少缸筒变形，比功率提高10~20%，并已大批量应用于生产，目前每年约有100000多吨蠕墨铸铁缸体提供给汽车制造公司，如奥迪V8、福特、现代、曼、奔驰、大众等某些汽车缸体等，为蠕铁缸体；三是铝合金缸体，发展势头较为，代表乘用车缸体的   发展方向，为铝合金压铸缸体。通常需镶套处理(过共晶铝合金除外)，重量明显减轻，降低汽车能耗，主要汽车厂商均已大批量应用。但受于铝合金强度和热疲劳性能的限制，在大马力发动机缸体上还不能够满足要求，而成本也较高。

2缸盖

发动机缸盖是铝合金应用的重要，尤其在乘用车缸盖市场，基本被铝合金材料所垄断。压铸铝件在载重车市场，大马力发动机缸盖也已少有灰铸铁在使用，取而代之的是蠕墨铸铁缸盖，可以解决灰铸铁缸盖的使用开裂问题。

3曲轴

汽车发动机利于节能减排的重要性能升级工艺是发动机的增压技术应用，无论是汽油发动机还是柴油发动机。尤其在载重车市场，由于发动机爆发压力增大，致使以往采用的珠光体球铁曲轴的使用性能已不能满足要求，而转用40Cr等锻钢材料来制造。但随着珠光体球铁曲轴圆角滚压、感应淬火等技术的发展，球墨铸铁曲轴在乘用车和中低马力发动机载重车市场占有大量市场份额。此外，采用等温淬火球墨铸铁制造发动机曲轴在也进行了较深入的应用研究。

4排气管

汽车发动机排气管材料是伴随着发动机性能的提升而逐步变化的，经历了灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁直至高硅铝球铁(蠕铁)、高镍球铁、不锈钢等发展历程。灰铸铁材料由于排气管易于开裂的问题已基本不用，铁素体球铁和蠕墨铸铁排气管在国内仍然大量应用，但所能承受的高温疲劳性能也日益不能满足发动机性能发展需求。近十几年来，在   发动机排气管上高硅铝球铁(蠕铁)作为一种具有优异的热疲劳性能、抗氧 化性能和高温抗蠕变性能已大量而广泛的应用。高镍球铁和不锈钢排气管主要适用于涡轮增压发动机排气管上，以实现在900℃以上工作条件下的使用性能要求。

5驱动桥壳

国内汽车驱动桥壳主要是由QT450-10来制造，但随着载重车重型化的发展，重型载重车桥壳出现了以欧洲为代表的铸造桥壳和以日本为代表的冲焊桥壳两个方向，铸造桥壳又可分为铸铁和铸钢两种，铸铁桥壳主要是通过强度提高和工艺设计来提高桥壳的载重能力，很好的达到使用要求；而冲焊桥壳在国内一些厂家引进后由于焊缝开裂和形变的原因使用并未达到预期效果。

6制动盘（毂）

乘用车主要采用盘式制动，而载重车主要是毂式制动，也有两者结合，各有优点。其主要使用材料是HT250或相近的灰铸铁材料，要求材料具有很好的导热性能和冷热疲劳性能，所以要求石墨是A型但可以呈粗大的石墨形态以利于热传导；采用低合金(如铝镍合金)灰铸铁、高碳灰铸铁制造汽车制动盘会具有   理想的使用效果；采用蠕墨铸铁制造制动盘(毂)也有大量的研究。在豪华轿车或跑车已开展使用陶瓷材料来进行制动盘(毂)的制造。

其它汽车铸件如各类发动机、底盘的支撑件、结构件，如各类支架、盘体、壳体、转向零件等，依据使用性能需求，大量采用铸铁材料来制造。随着汽车绿色化的环保要求发展方向，灰铸铁、铸钢的应用比例逐步呈下降趋势，而的球墨铸铁、镁铝合金及特种铸铁(铝)材料呈进一步增加的趋势。

汽车铸件用材质的发展趋势

以铸铁件为代表的铸件目前是汽车用浇铸铝件的主体部分，尤其是球墨铸铁件的应用后取代了很多铸钢和灰铸铁件，并导致可锻铸铁在汽车零部件应用上基本接近消失，其优异的强韧性能和易控的生产方式使其应用比重逐步增加，高强球墨铸铁的生产将成为球铁持续应用的重要基础。

另一种优异的工程材料一一等温淬火球墨铸铁近年来受到汽车行业普遍关注，在   取得发展并应用良好，国内一些汽车厂家也大力开展相关应用研究，在曲轴、齿轮、支架等方面的应用研究取得可喜成果，并实际应用。

高硅铝球铁、蠕铁是上世纪90年代发现并取得大力应用的另一种具有优异的高温性能的工程材料，具有很好的高温疲劳强度、抗氧 化、抗蠕变性能，其工作温度可达到880℃，是发动机排气管理想的使用材料。

传统的灰铸铁材料在汽车缸体、变速箱壳体、制动盘(毅)上依然应用，但随着汽车性能的不断提升，传统的HT250牌号应用将会越来越少，提高灰铸铁性能与牌号成为其得以应用的重要方式。

蠕墨铸铁1948年就被发明，由于稳定的生产范围较窄，且性能未引起人们的关注，一直应用较少。直至的生产控制技术研究成功并地投入使用，蠕墨铸铁用于复杂铸件的生产才有了可能。蠕墨铸铁材料由于具有比灰铸铁和铝   高的抗拉强度(高75%)、弹性模量(高40%）和疲劳强度，成为目前发动机缸体缸盖设计的理想材料。

汽车轻量化的要求是采用镁铝合金来制造汽车铸件的重要前提。有资料报道，汽车每减重10%，油耗降低5.5%，排放减低10%左右，而铝合金密度铁的的1/3，而强度与灰铸铁相当，成为取代灰铸铁制造发动机缸体缸盖的理想材料。铝合金铸件在世界范围内近年来取得增长，而具有   轻密度的镁合金伴随研究应用的深入，在汽车方向盘、座椅骨架、仪表盘、罩盖等零件上也应用。