2014年5月19～22日，在北(běi)京舉行的首屆中(zhōng)國鑄造節在國内外(wài)鑄造界引起了巨大(dà)的反響。筆者有幸主持了首屆中(zhōng)國鑄造節之“第十一(yī)屆中(zhōng)國鑄造協會年會”鑄鐵件生(shēng)産技術專場交流會。會場氣氛十分(fēn)熱烈，參會者也十分(fēn)踴躍，座位不夠，不少人一(yī)直站着聽(tīng)完所有交流報告。報告會後，我(wǒ)國著名鑄鐵專家、機械科學研究總院的曾藝成研究員(yuán)和河北(běi)科技大(dà)學的錢立教授發表了精彩的評述和總結。

我(wǒ)國鑄造業從生(shēng)産大(dà)國邁進到鑄造強國的基礎是衆多鑄造企業的轉型升級，其中(zhōng)，産品結構的升級換代是企業轉型、改造、升級的一(yī)個代表性标志(zhì)。

從滿足使用、安全與壽命這個角度上看，鑄件并沒有高低端之分(fēn)；但随着我(wǒ)國國民經濟的飛速發展，各領域出現的高性能、高效率、高可靠性的各類機電設備與裝置，要求鑄造企業能生(shēng)産出高質量、高性能、高水平的鑄件，這些鑄件就被稱爲“高端”鑄件了。

高端鑄件的出現，引起了不少企業的關注，首屆中(zhōng)國鑄造節重要活動“第十二屆中(zhōng)國國際鑄造博覽會”也以“智能、綠色、高端”爲關鍵詞，展出了對我(wǒ)國國民經濟各領域中(zhōng)各類機械裝備有重大(dà)影響的、高質量、高性能、高水平的鑄件。然而，鑄造企業具體(tǐ)要怎樣做才能實現“産品的升級換代、産品結構的提升”而華麗轉身呢？在此，筆者僅以年會“鑄鐵件生(shēng)産技術專場”中(zhōng)4個“高端”鑄件生(shēng)産企業交流發言所給出的重要啓示，總結分(fēn)享如下(xià)。

一(yī)、高端鑄件的一(yī)些共性特點

1、這類鑄件所承載的設備在國民經濟中(zhōng)地位顯要，而該類鑄件的質量優劣又(yòu)對其組成設備的安全、質量、壽命有着決定性的影響，因而生(shēng)産該類鑄件的企業責任重大(dà)。

以專場交流的4個企業所生(shēng)産的鑄件爲例，有常州華德機械有限公司生(shēng)産的對質量問題“零容忍”的高速列車(chē)上的轉向架軸箱（見圖1～5），有江蘇吉鑫風能科技股份有限公司生(shēng)産的要求在風電機組上使用20年不更換的風電鑄件（見圖6～10），有煙台冰輪重型機件有限公司生(shēng)産的具有高碳當量、高強度、高剛度、低應力的精密數控機床的機床鑄件，還有北(běi)京菲美得鑄造有限公司生(shēng)産的具有高疲勞強度要求的QT800-5材質的汽車(chē)支架。

轉向架軸箱是軌道交通零部件中(zhōng)的A類零件，下(xià)裝有飛速旋轉的高速車(chē)輪，上裝有承載千百乘客的車(chē)廂，其質量的優劣直接影響着高速列車(chē)的安全性、穩定性、舒适性。列車(chē)運行時，軸箱受力複雜(zá)，既有線路對車(chē)體(tǐ)的沖擊與振動，又(yòu)有輪軌間的阻力摩擦與車(chē)輪蛇行運動抗力，它們集中(zhōng)地作用在轉向架軸箱上，該件一(yī)旦失效，後果不堪設想。也就是說，制造一(yī)百件、一(yī)千件、一(yī)萬件也不允許有一(yī)個不合格品。正如常州華德公司負責人慨言：“它是一(yī)個不能犯一(yī)次錯誤的零件”。

高速列車(chē)在現代交通中(zhōng)無比的優越性必須建立在極其安全的基礎上，因該軸箱質量的優劣在高速列車(chē)安全運行中(zhōng)具有巨大(dà)影響而被列爲高端鑄件，長期以來，-40℃的QT400-184L材質的CRH380轉向架軸箱皆爲國外(wài)制造，我(wǒ)國全部依賴進口。

風電件的“高端”充分(fēn)地體(tǐ)現在對風力發電機組的使用壽命與安全上。風力發電設備要求風電鑄件必須保證20年不更換；如發生(shēng)意外(wài)失效，要在上百米高空上更換零件不僅難度大(dà)，且更換費(fèi)用巨大(dà)，甚至超過原裝價格。加上不能及時發電，損失難以估計。江蘇吉鑫生(shēng)産的大(dà)斷面風電件不僅在風電設備中(zhōng)占有極其重要的地位，而且其公司本身在國内外(wài)風電市場上也占有重要地位。國内3、5、6、7兆瓦風機鑄件的首件産品均出自江蘇吉鑫，全球10大(dà)風電制造商(shāng)中(zhōng)有8家是吉鑫的用戶。截止2012年，江蘇吉鑫國内市場占有率達60%，國際市場占有率達20%。

圖10 7.0MW底座

衆所周知(zhī)，中(zhōng)高端的數控機床是國家競争力的重要标志(zhì)之一(yī)，是國民經濟發展的發動機。煙台冰輪公司在“高端數控機床鑄件的生(shēng)産與質量”報告中(zhōng)指出，“高端數控機床制造水平的高低是一(yī)個國家綜合實力的标志(zhì)”。目前我(wǒ)國高端數控機床仍依賴進口，其原因之一(yī)就是高端數控機床的鑄件質量存在着較大(dà)的差距，其中(zhōng)鑄件材質的剛性差、鑄造應力高是影響機床精度與精度保持性最主要的原因。生(shēng)産高剛度、低應力的高端精密數控機床鑄件是生(shēng)産精密數控機床的基礎。

目前，西方工(gōng)業發達的國家與日本在數控機床上一(yī)直對中(zhōng)國進行技術封鎖，如“巴統”的禁運政策、1999年的美國考克斯報告、美國國會“限制高技術機床出口”的法案等。2007年6月，美國開(kāi)始實施的《對華高科技産品出口管制條例》中(zhōng)，增加了高精度轉台、五軸精密加工(gōng)中(zhōng)心、高仿真系統等軍工(gōng)及高技術産業專用裝備的出口限制。日本經濟産業省（原通産省）限制向中(zhōng)國出口高精度、複合加工(gōng)、五軸聯動以上的高性能數控機床和五軸聯動高檔數控系統等産品。

生(shēng)産滿足強度、硬度指标要求的機床鑄件并不難，但要生(shēng)産高碳當量、高強度、高剛度、低應力的高端機床鑄件，難度較大(dà)。爲研制這種高尺寸精度、高穩定性的機床鑄件，國家還下(xià)達了攻關課題。煙台冰輪的“高端數控機床鑄件的質量控制”報告代表了我(wǒ)國高端機床鑄件的生(shēng)産現狀。

北(běi)京菲美得公司是目前鑄造企業轉型改造、産品升級換代的一(yī)個典型代表。

長期以來，北(běi)京菲美得公司以配重鑄件爲出口主打産品，鑄件産量曾達到世界第一(yī)，号稱“配重大(dà)王”。随着市場經濟的變化，這種低端産品的轉型已刻不容緩。他們所作的“高端球墨鑄鐵的研制與生(shēng)産”的報告受到了與會者的關注，其關注重點是就是菲美得公司進行企業轉型改造、産品升級換代的思路與做法。

菲美得公司由生(shēng)産配重逐步轉向生(shēng)産四類在高端鑄件中(zhōng)占有重要地位球墨鑄鐵件。即：高強度、高塑性的ADI；高疲勞強度要求的QT800-5；具有優良加工(gōng)性的高Si球鐵件（QT450-18、QT500-14、QT600-10）及低溫韌性球墨鑄鐵件（-40℃、-50℃的QT400-18AL）。

以QT800-5爲例，該材質在汽車(chē)的底盤支架上應用意義重大(dà)。國内某單位研制表明：在汽車(chē)支架上采用QT450-10材質，其支架重量爲190kg；采用QT700-3或QT600-3材質，其支架重量爲120 kg；采用QT800-5材質，其支架重量爲90 kg。因此，這種高疲勞強度的QT800-5材質支架的應用将顯著地促進汽車(chē)的輕量化、節能減排、安全及壽命的提高。

以上四例表明，高端鑄件質量優劣的影響力及重要度遠勝過一(yī)般鑄件所能比拟的，生(shēng)産高端鑄件的企業及其生(shēng)産者将對國家、社會、人民負有重大(dà)的責任。

2、高端鑄件具有高的性能要求與較大(dà)的制造難度，其生(shēng)産企業質量第一(yī)的觀念與要求要貫徹産品生(shēng)産的始終。

國内一(yī)些企業對價位較高的高端鑄件往往一(yī)哄而上，先以低價位争得訂單，然後以低成本去(qù)制造，從而使我(wǒ)國高端鑄件市場亂象叢生(shēng)。前一(yī)時期，風電鑄件、機床鑄件、汽車(chē)鑄件皆有類似的情況，一(yī)些已投入大(dà)量開(kāi)發成本、堅持使用優質原材料的生(shēng)産企業因無利可圖而隻好放(fàng)棄市場，而那些以低成本生(shēng)産出“高端”鑄件的企業不僅令國内外(wài)用戶對高端鑄件價格定位産生(shēng)錯判，而且其生(shēng)産的“高端”鑄件的質量也令用戶對我(wǒ)國生(shēng)産高端鑄件的能力産生(shēng)了懷疑。

實踐表明，生(shēng)産高端鑄件不是一(yī)件容易的事，在觀念上、在技術控制上、在嚴格管理上都要求企業有質的提升。

在觀念上，最重要的是把質量放(fàng)在第一(yī)位，要在保證質量的前提下(xià)降低成本。

生(shēng)産高端鑄件最重要的是責任與信譽。如有一(yī)次，常州華德出口德國的産品中(zhōng)有不合格品，追查時貨已裝船。他們立即決定生(shēng)産一(yī)批100%合格産品，以高額的空運運至德國，保證了質量與信譽。-40℃的QT400-18AL軸箱，表面探傷檢驗率爲10%，華德考慮到表面缺陷直接影響軸箱的安全性與穩定性，主動将檢驗率改爲100%。在競标中(zhōng)，常州華德也常遭遇低價競争，但經過反複考慮，他們甯可犧牲利潤，仍堅持用價高的高純生(shēng)鐵與優質碳素廢鋼，以确保原材料采購質量保證體(tǐ)系的貫徹。沖天爐熔煉在冷風下(xià)要達到1500℃不是一(yī)件容易的事，煙台冰輪公司堅持用價格較高的高品位鑄造焦炭确保了高溫熔煉。江蘇吉鑫爲充分(fēn)發揮球鐵石墨化膨脹的作用，采用高質量的随形砂箱，鋼闆厚度達30～40mm，充分(fēn)保證了鑄型的剛性。這4個企業皆購置了價格不菲、品質優良的檢測設備，以确保性能測試的可靠性。這些事實說明，确保質量所需的成本增加是必不可少的。

高端鑄件對國民經濟中(zhōng)各領域的高端機電産品是一(yī)個促進與保障，但生(shēng)産高端鑄件的企業如不把質量放(fàng)在第一(yī)位，以劣充好，對企業的生(shēng)存将是緻命的，對國家與社會的負面作用則是惡劣的。

3、高端鑄件的特性是性能上的高水平與質量上的高穩定性，二者缺一(yī)不可。

國内一(yī)些企業往往在研制時高度重視，其試制品水平較高，但一(yī)投産就松懈，質量波動不穩。筆者認爲，所謂高端鑄件，一(yī)定要具備兩個特性：一(yī)是高質量、高性能的要求；二是鑄件質量在生(shēng)産中(zhōng)的高度穩定性。

1）高端鑄件的高質量、高性能要求

因在寒冷地區的使用要求提出了低溫韌性球墨鑄鐵的市場需求。根據地區不同，其設備與裝置要在-20℃、或-40℃、或-50℃下(xià)安全運行，如風電件或高速列車(chē)軌道件，前者要求使用期20年以上，後者要求對安全隐患或失效零容忍。

常州華德生(shēng)産的低溫韌性球鐵軌道鑄件的質量要求參見表1。其高質量充分(fēn)體(tǐ)現在它要确保高速列車(chē)的安全行駛與人身安全；它的高性能體(tǐ)現在達到400MPa抗拉強度、伸長率＞18%的同時，-20℃、-40℃、-50℃以下(xià)的沖擊吸收功都在12J以上；它的高水平體(tǐ)現在經過4000爐次生(shēng)産的18742套轉向架軸箱，沒有一(yī)個不合格品。表2爲常州華德生(shēng)産低溫韌性球鐵鑄件時工(gōng)藝參數控制範圍與實際統計值。

在生(shēng)産高端鑄件中(zhōng)自主創新并形成自己的知(zhī)識産權是非常重要的。常州華德申報了用QT400-18AL（-40℃）制造CRH380轉向架軸箱的專利，但他們并未止步于此，還向-60℃的QT400-18AL進行了沖擊，獲得了良好的結果。

表1 常州華德所生(shēng)産的高端鑄件的質量與性能要求

注：CRH380軸箱1、CRH380軸箱2材質要求分(fēn)别爲QT400-18AL（-20℃）、QT400-

8AL（-40℃），機車(chē)變速箱材質要求爲QT400-18AL（-50℃）。

表2 常州華德生(shēng)産QT400-18AL（-40℃）高速列車(chē)轉向架軸箱時的工(gōng)藝參數

注：反球化指數：K1=4.4Ti+2.0As+2.3Sn+5.0Sb+290Pb+370Bi+16Al；

珠光體(tǐ)指數：PX=3.0Mn+2.6(Si-2.0)+7.75Cu+96Sn+3.57Pb+333Bi+20.1As+9.6Cr+7.7Sb

江蘇吉鑫生(shēng)産的大(dà)斷面低溫韌性風電球鐵鑄件的高質量、高性能充分(fēn)表現在大(dà)斷面鑄件本體(tǐ)套樣的性能上（見圖11～14）。