1、曲軸是汽車(chē)發動機的關鍵部件之一(yī)，其性能好壞直接影響汽車(chē)的壽命。曲軸工(gōng)作時承受着大(dà)負荷和不斷變化的彎矩及扭矩作用，常見的失效形式爲彎曲疲勞斷裂及軸頸磨損，因此要求曲軸材質具有較高的剛性和疲勞強度以及良好的耐磨性能。随着球墨鑄鐵技術的發展，其性能也在不斷提高，優質廉價的球鐵已成爲制造曲軸的重要材料之一(yī)。
自1947年球墨鑄鐵發明以來，經過不長時間的努力，其抗拉強度提高到了600~900MPa，接近或超過了碳素鋼的水平。與鍛鋼材料比較，球墨鑄鐵曲軸既有制造簡便、成本低廉，又(yòu)有吸震、耐磨、對表面裂紋不敏感等鍛鋼材料所不具備的優良特性，因而球墨鑄鐵具備了代替鍛鋼制造曲軸的可能性。
20世紀50年代後期，國内南(nán)京汽車(chē)制造廠率先批量生(shēng)産躍進牌汽車(chē)球鐵曲軸。60年代，二汽首先成爲國内按照球鐵曲軸生(shēng)産工(gōng)藝進行設計和投産的汽車(chē)廠。到了70、80年代，中(zhōng)小(xiǎo)型柴油機在我(wǒ)國迅速發展，由于球鐵制造和經濟方面的優勢，大(dà)多數中(zhōng)小(xiǎo)型柴油機都采用球鐵曲軸，極大(dà)地推動了我(wǒ)國球鐵曲軸的應用與發展，出現了一(yī)批球鐵曲軸專業生(shēng)産廠。近十多年在汽車(chē)工(gōng)業的快速發展過程中(zhōng)，又(yòu)新建了一(yī)批現代化的球鐵曲軸生(shēng)産廠（或分(fēn)廠、車(chē)間），球鐵曲軸在國内得到了普遍應用。
國外(wài)球鐵曲軸的應用也十分(fēn)廣泛，早在上世紀50年代，國外(wài)就開(kāi)始将球墨鑄鐵應用于曲軸的生(shēng)産，如美國的福特公司首先應用，美國克萊斯勒公司、瑞士的GF公司、法國的雷諾和雪鐵龍公司、意大(dà)利的菲亞特公司、羅馬尼亞的布拉索夫汽車(chē)廠等先後成功地将球墨鑄鐵應用于曲軸的生(shēng)産。在德國，排氣量2000ml以下(xià)的柴油機中(zhōng)球鐵曲軸占50％，排氣量1500ml以下(xià)的汽油機中(zhōng)球鐵曲軸占80％；在美國汽車(chē)行業中(zhōng)，球鐵曲軸占80％。由于制造技術和經濟上的優勢，球鐵曲軸在汽車(chē)工(gōng)業中(zhōng)廣泛應用的總體(tǐ)狀況今後不會發生(shēng)太大(dà)的變化。
2、球鐵曲軸的熔煉：
對于球鐵的熔煉，國内外(wài)采用沖天爐，工(gōng)頻(pín)爐雙聯熔煉的較多。鐵液一(yī)般要經過脫硫處理，鐵液脫硫方式現在多采用多孔塞脫硫方法，即吹N2氣加入CaC2或複合脫硫劑攪拌脫硫。脫硫的穩定性對于熔煉曲軸鐵液具有重要意義，如采用感應電爐熔煉可以更好地控制合金成分(fēn)範圍，穩定球化，易于保證鐵液質量。
球化處理是球鐵曲軸生(shēng)産的重要環節，石墨的形态不僅影響曲軸本體(tǐ)強度性能，而且會影響到曲軸疲勞強度與抗沖擊性能。球化劑的選用對于球化處理結果具有重要意義。
國内球化劑主要采用稀土鎂矽鐵複合球化劑。
稀土具有較好的脫硫及平衡微量元素有害傾向的作用，淨化鐵液，穩定生(shēng)産，但起主導球化作用的仍然是鎂。鑒于國内鑄造廠脫硫水平的提高，球化劑有向低稀土方向發展的趨勢。另外(wài)，可根據鑄态基體(tǐ)組織的需要，使用含Ca、Ba、Bi、Sb等元素的複合球化劑。
球化時采用哪種球化工(gōng)藝，主要考慮吸收率的高低、反應是否平穩。國外(wài)很多工(gōng)廠采用蓋包沖入法,其優點是吸收率較高，煙塵少，投資(zī)小(xiǎo)，适應面廣泛。國内采用的更多爲沖入法球化處理工(gōng)藝，Mg的吸收率偏低（通常30％~50％）。喂絲法球化是最近發展起來的一(yī)種球化新工(gōng)藝，其優點是反應平穩、溫度損失少，正在逐步推廣。
孕育處理是球化後的鐵液必不可少的工(gōng)序。目前，國内普遍采用含矽75％的矽鐵合金，國外(wài)球鐵孕育劑較多地應用矽鐵/锆、矽鐵/錳/锆及含鈣、鋇的複合孕育劑，其中(zhōng)锆能延遲衰退時間，錳能降低熔點，使孕育均勻。采用高效孕育劑可以有效地增加石墨核心，細化晶粒，延緩孕育衰退時間。當前，随流孕育法在美國廣泛被采用,可以有效地控制孕育劑在鐵液中(zhōng)分(fēn)布的均勻性。型内孕育法常與其他孕育方法聯合使用，是一(yī)種複合強化孕育工(gōng)藝。另外(wài)，新近發展的喂絲法孕育工(gōng)藝，是與喂絲法球化同時進行的一(yī)種孕育方法。
3、鑄态球鐵曲軸合金化：
研究資(zī)料表明，珠光體(tǐ)基體(tǐ)的組織較鐵素體(tǐ)基體(tǐ)組織具有更好的疲勞強度性能，而這正是曲軸所需具有的重要使用性能之一(yī)。同時，珠光體(tǐ)基體(tǐ)組織具有更高的常溫抗拉強度和耐磨性。故在球鐵曲軸的生(shēng)産中(zhōng)，其基體(tǐ)組織以珠光體(tǐ)基體(tǐ)爲主，通常爲QT600、QT700、QT800甚至QT900牌号，一(yī)般要求伸長率在2％以上。對于QT600、QT700來說，采用鑄态生(shēng)産即可以穩定地達到性能要求；而對于QT800、QT900等較高牌号的生(shēng)産，很多工(gōng)廠是通過熱處理來實現的，這無疑會增加曲軸制造成本，而實現鑄态的相關曲軸牌号具有很大(dà)的成本優勢。
對于促進基體(tǐ)爲珠光體(tǐ)組織，可采用的合金元素很多，如Cu、Mn、Cr、Mo、Ni、Sn等常規合金元素，而諸如Sb、Bi等微量合金元素也同樣具有很好的促進珠光體(tǐ)形成功能，但通常采用單一(yī)的合金元素不能很好地達到高的牌号與性能。研究表明，采用二元合金或多元合金往往較單一(yī)合金加入形式具有事半功倍的作用。對于上述牌号來說，通常采用以Cu爲合金化的一(yī)個主要元素，Cu具有很好的促進珠光體(tǐ)形成的性能，有利于共晶階段的石墨化和細化、圓整石墨球，并不會促進碳化物(wù)的生(shēng)成。采用Cu-Mn、Cu-Mo、Cu-Ni、Cu-Cr等二元合金均可以實現QT600、QT700鑄态牌号的生(shēng)産，但對于易産生(shēng)碳化物(wù)的元素如Mn、Cr等應注意使用範圍的控制，同時這些元素也會阻礙石墨化，影響最終的球化效果。
對于QT800-2的牌号，鑄态穩定生(shēng)産往往需要多種工(gōng)藝綜合進行，當然合金化是保障牌号性能實現的重要因素。試驗表明，以Cu-Sb、Cu-Sn爲主的合金化，采用Mn、Mo、Ni等作爲附加元素，可以實現牌号性能要求。如采用Cu-Sb合金化，甚至可以達到QT900-2牌号，其中(zhōng)起主導作用的是微量元素Sb。Sb元素是一(yī)種微量元素，國外(wài)一(yī)般不應用于生(shēng)産，因其加入量較少，範圍很窄，不利于生(shēng)産控制。但Sb卻具有很好的提高基體(tǐ)組織珠光體(tǐ)含量的特性，在合适的範圍内不會促進碳化物(wù)産生(shēng)，并提高石墨球數量，改善圓整度，尤其在大(dà)斷面鑄件中(zhōng)應用具有很好的效果，可以顯著提高強度性能。Sn效果與Sb類似，是一(yī)種強烈穩定珠光體(tǐ)的元素，在高牌号灰鐵、蠕鐵和球鐵鑄造生(shēng)産中(zhōng)廣泛應用，其加入量通常維持在0.02％~0.05％，不會促進碳化物(wù)産生(shēng)，可以顯著提高強度、硬度，但如果Sn加入量過多，将會引起鑄件韌性下(xià)降。
4、鑄态球鐵曲軸的生(shēng)産工(gōng)藝：
鑄态生(shēng)産QT800、QT900等較高牌号曲軸的鑄件，很多生(shēng)産廠家也做過大(dà)量的研究試驗，其中(zhōng)合金化研究并不是全部，通常需要結合曲軸的大(dà)小(xiǎo)而采用鐵模覆砂、殼型填丸等鑄造工(gōng)藝來共同實現，而這些造型工(gōng)藝在生(shēng)産QT600、QT700牌号的曲軸、凸輪軸時也大(dà)量應用，并成爲一(yī)種成型的發展趨勢。

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