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等温淬火球铁(ADI)技术的先进性

来源:未知 佚名 2019-04-02 浏览
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  一、等温淬火球铁(ADI)技术的先进性 什么是ADI?

  等温淬火球铁ADI是英文Austempered Ducile Iron的缩写,国际上简称ADI,是一种高强度、高韧性的新型机械工程材料。 60年前,人类首次使铸铁的片状石墨向球状石墨转变,诞生了球墨铸铁,从而极大限度地提高了铸铁材料的力学性能。这是铸铁冶金史上的第一次革命。20世纪七十年代初,人们把钢的等温淬火工艺移植到球墨铸铁的热处理中,使球铁的基体组织在中温转变区产生针状铁素体和残余奥氏体组织,这就是人们所称谓的“等温淬火球铁”。这种新兴机械工程材料具有强度高(其抗拉强度由800 MPa提高到1600MPa,)、韧性高(伸长率由2%提高到10%以上),冲击韧度由10J/c㎡提高到120J/cm²以上。吸振性好,耐磨性好,弯曲疲劳和接触疲劳强度高(和低合金钢相当),质量轻(比钢轻10%),节能,节材,成本低等一系列独特优点。其综合性能明显的高于普通球铁和锻钢,等温淬火球铁的成功开发被认为是铸铁冶金领域的第二次革命。引起了世界工程界的极大关注,目前已在汽车、铁路、农机、军工、石油、矿业机械、工程机械、风电工业、及耐磨材料等行业得到了越来越多的应用。ADI材料可以称之为金属材料产业的明日之星。美国学者认为这项高新技术的应用加上球铁、蠕铁的发展已让世界进入了新铁器时代。

  1、ADI属国家重点支持的八大高新技术产业之一的高性能金属材料。 ADI产品应用的材料为等温淬火球铁,属高性能金属材料,普通球铁经等温淬火热处理后,材质性能指标与低合金锻钢相当。ADI已成为21世纪世界各国关注的热点材料和技术之一。发展ADI产业符合国家产业政策。公司被认定高新企业,可享受国家诸多税收优惠政策。(如15%企业所得税等)

  2、ADI具有比较同类锻钢材料生产过程能耗低、成本低、重量轻、耐磨性好的特点。 ADI产品的生产工艺流程为: 铁矿石―炼铁高炉熔炼―高纯生铁―电炉熔炼―浇铸成型毛坯―等温淬火处理―合格ADI球铁毛坯―机械加工―产品。 锻钢产品的生产工艺流程为: 铁矿石―炼铁高炉熔炼―生铁--精练成钢—型材轧制—锻造厂对型材加热—锻造设备锻造毛坯—锻后调质处理--机械加工―产品。 从以上工艺路线比较可知ADI产品较同类锻钢产品具有生产流程短、能耗低、材料利用率高等优点。

  3、ADI是变废为宝的最佳途径。 ADI产品原料一是高纯生铁,二是合成球铁。何为合成球铁?就是采用废钢做原材料,熔炼后增碳的方法,生产的优质的球铁原铁水,其磷、硫含量极低,比高纯生铁每吨成本下降800元。两种材料制造的ADI零部件品质相同。如果年产2万吨优质ADI零部件的工厂,全部用废钢铁作原料,每年可处理废钢铁2万多吨。根据国家再生资源利用政策,和国务院工信部苗圩副部长关于建设资源节约型、环境友好型社会讲话精神,采用工业废物作原料制造ADI产品,可享受五年免征所得税政策。

  二、ADI产业化的市场前景

  1、ADI是一座急待开发的黑色金矿 当前,我国国民经济正处于高速发展的时期,工业生产产值的增长是国民生产总值的一倍,而机械工业的产值又是工业产值增幅的一倍。已成为世界工厂的中国机械工业的产值还会有更大的增长。机械工业发展带动了铸造业蓬勃发展。2008年我国球铁产量800万吨,是西方发达国家球铁产量的总和,位居全球之冠。但铸造大国不等于是铸造强国,整个球铁产品中ADI所占的比例很低,不到1%。以美国为例,美国球铁产量216万吨,ADI产品占9.26%约20万吨,现在仍以每年15%速度增长。如果我们措施有力,运作得当,就能像美国那样,在3—5年内使ADI产量达到球铁产量的10%,就能创造一个数百亿元的大市场。其企业效益和社会效益巨大。这是一座急待开发的黑色金矿。

  2、ADI是汽车轻量化的替代材料

  能源和环境问题是当今人类社会面临的巨大挑战。为实现人类社会的可持续发展,对新一代汽车产品在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求,国家节能政策和措施进一步加快了汽车轻量化的进程。怀林公司和一汽技术中心合作研发汽车零部件的实践,证明了ADI产品能为汽车起到降重量、降油耗、降成本的巨大作用。在一汽技术中心等单位大力支持配合下,怀林公司对ADI高端产品——一汽奔腾轿车1.8T和2.0T增压发动机曲轴进行科研开发。通过疲劳试验检测数据表明,其性能完全符合设计要求和质量标准。ADI曲轴在保证不降低原有力学性能和寿命的前提下,毛坯成本降低40%--60%,材料节约10%,能耗降低1/3左右。初步测算,每根ADI曲轴与钢轴相比可降低成本300元,如给奔腾轿车发动机每年配套5万台计算,可为一汽降低成本1500万元。下一步还计划试制一汽载重车柴油机6缸发动机曲轴,如果成功,其经济效益更加显著。目前市场上六缸柴油发动机钢轴每根是3800元,用ADI材料制作的六缸轴每根成本1500元,一台发动机至少降低成本2000元,一汽2008年生产载重车15万台,每年可降成本3亿元。如果全部采用ADI曲轴配套,其经济效益和社会效益更加可观。 目前怀林公司和一汽技术中心合作联合开发60吨矿山载重车ADI后桥壳和前轴已完成等温淬火处理。成功后,可为该桥壳减重三分之一。

  以上几项ADI高端产品研制成功,将使人们对ADI的认识产生质的飞跃。此后怀林公司将大力为一汽汽车减薄减重降成本服务。经测算:一汽重卡采用ADI减重减薄优化设计,预计可减轻重量value="200" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">200kg,从理论上讲,车重减少value="100" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">100Kg,百公里耗油减少value=".1" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">0.1升,减重value="200" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">200kg,百公里耗油减少value=".2" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">0.2升。2008年一汽生产载重车15万台,按每台车寿命50万公里计算,每台减少油耗value="1000" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">1000升,15万台减少油耗value="150000000" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="1" w:st="on">1亿5千万升,价值达7.44亿元。再算全国汽车保有量,节油更是一个天文数字。再从降成本方面计算,采用ADI材料,每台车减重value="200" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">200kg铸铁材料降成本1600元。一汽年产15万台载重车,一年降成本可达2400万元。采用ADI技术优化零部件设计,是汽车选材领域的重大突破,将给国家带来巨大的经济效益和社会效益。

  3、ADI是煤炭机械等重型设备制造业降成本的理想材料 ADI这种新型机械工程材料是煤炭机械等重型设备制造业技术创新的物质基础和重要方向,以煤炭机械工业为例。煤炭工业是我国最重要的能源之一。煤的蕴藏量和产量都居世界第一。目前,煤矿用的挖掘机、刮板输送机主要零部件都采用40Mn2锻钢制造。每台刮板输送机中刮板和销轨总重量为60—80T,生产成本高。采用ADI材料制造刮板和销轨其成本节省20%到一倍以上。这种材料在汽车钢板弹簧支架、铁路货车斜楔、销套的应用中已经得到证明。ADI刮板成品价为13000/T,销轨为15000元/T,都比锻钢价格低的多,质量比锻钢件轻10%,而且省下了昂贵的锻造模具费和大型铸造设备投资。也只有在今天,人类生产出了高质量的ADI和CADI零部件,“以铁代钢,以铸代锻”的口号,才真正具有实际意义。等淬球铁(ADI)零部件利税率高达23%,按2万吨ADI优质零部件计算,年利润达5000万以上,三年可收回全部投资。如果推广到全国煤矿用机械制造企业和煤矿,其经济效益和社会效益比在汽车上应用还大的多。 目前正和有关部门和风投公司洽谈合作开发事宜。

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