球铁的强化在曲轴中的应用

球铁的强化在曲轴中的应用摘要：这里提供的是一项研究的结果，在此，得出如下结论：通过单独的深度圆角滚压、等温淬火，或两者相结合的方法，可以在很大程度上改善球铁曲轴的弯曲疲劳强度。选作测试工具的曲轴，具有不同尺寸，并且能够代表在重型内燃机中应用。本项目要求对样本曲轴进行以下几方面的研究：铸造、机械加工、深度圆角滚压、等温淬火、弯曲疲劳强度测试、残余应力测量、机械性能评估，及光学、电子金相检验等。研究的结果表明：通过深度滚压或等温淬火可以在很大程度上提高圆角疲劳强度，并且两种方法相结合的情况下效果更加明显。利用经过淬火和回火的1046钢曲轴作为参考对象，此曲轴具有48000Psi的强度极限，研究结果表明：经过圆角滚压的球铁曲轴的强度极限约高出100%,达到97000Psi；采用等温淬火的曲轴可达到60000Psi；采用等温淬火与圆角滚压相结合的曲轴143000Psi,相对于调质钢曲轴强度极限可高出190%。金相检验、残余应力分析及横截面硬度检测，被用来记录球铁强化的原因。研究表明，对球铁可以采用特殊的强化方法，从而利用这种材料的特殊性能。首先，因为高的工作硬化代表着珠光体球铁中存在高硅基体，深度圆角滚压能够产生显著的强化，原因是冷加工和伴随产生的压力残余应力，其次，在理想状况下，球铁的等温淬火可以产生具有高强度、韧性及硬度的综合体，组织中残余奥氏体的百分比含量显著，高达40%，如果此组织又是以冷加工（深度圆角滚压）为条件，那么局部显著的强化是由于残余奥氏体和加工贝氏体的转变形成的。相对于钢，球铁的这种来自于等温淬火和冷加工的强化影响，将更加特殊、明显和有益。事实上，应用此方法，在钢中不可能获得同样程度的提高。通过采用合理的设计、铸造技术、热处理和局部机械加工，最终可以利用球铁的内在潜力。简介在应用于内燃机中，采用球铁曲轴代替锻钢曲轴被广泛接受，从而达到降低材料消耗的目的。事实上，由于球铁低的材料消耗和加工消耗，另外其它通常低的花费，使得汽车设计者自从1960年开始，大量使用这种材料作为汽油内燃机曲轴材料。在最近20年这个领域的服务实践表明：一个经过正确设计的球铁曲轴，在轻型、中型内燃机应用中具有很好的服务记录。尽管球铁在消耗和工艺条件上值得注意，但由于球铁低的弯曲疲劳强度，在中型到重型内燃机应用中的增加中受到限制。与锻钢相比，需要强调的是弯曲疲劳强度并不是曲轴材料的唯一要求，其它情况如硬度（弹性模数）和剪切疲劳强度都必需被考虑。然而，与球铁相关的低的弯曲疲劳强度仍然是它被广泛应用的最大障碍。本报告中研究的最大推动力是提高球铁曲轴弯曲疲劳强度的方法，尤其是在曲轴应力最集中的区域轴颈圆角部分，为达到这些目标，工艺参数的研究如下：1） 机械加工或曲轴圆角滚压被作为最基本的提高工艺，并且深度滚压曲轴的成功应用被美国汽车工业所介绍。2） 球铁的等温淬火，在球铁曲轴的疲劳强度方面有实质上的提高，提供独特的性能，也被认真加以研究，另外，等温淬火会显著提高球铁件中心部位的强度，从而更好地抵抗剪切应力。3） 等温淬火球铁曲轴的深度圆角滚压被研究。两种不同尺寸的曲轴，代表在重型内燃机方面的应用，被用作测试的工具。样本曲轴的研究项目包括：铸造、机械加工、深度圆角滚压、等温淬火、弯曲疲劳测试、残余应力分析、机械性能评估及光学、电子金相检测等，在本论文中将进行描述。试验过程图1展示的是代表V-8曲轴的示意图，作为整个论文用不同特征曲轴有关术语和定义的参考。应用在本项目中曲轴的典型尺寸表格见表格1。球铁曲轴铸件202曲轴曲轴铸件采用无烘烤铸型，浇注方式采用位于发兰盘的的单内浇口浇注，模型水平放置在砂箱的中心线上，采用湿砂造型，仍按正常浇注过程浇注。图1典型V－8内燃机曲轴示意图曲轴的的熔炼、浇注顺序没有改变，仍采用正常产品的方法，顺序如下：在20T感应电炉中熔化转移到50T保温电炉从保温电炉倾注3303镑到处理包在3500镑包中插入含9％的镁硅合金进行处理。在处理包倾倒到1500镑浇注包的过程中用0.5％硅作为硅铁进行二次孕育。浇注曲轴铸件温度在2500〜2550F。约45分钟后振动脱箱化学成份根据不同铸件进行调整，仍采用正常的产品生产过程，经过清理、打冒口、X—射线检测后开始加工。303曲轴下面是曲轴产品的重要数据表格1V—8球铁曲轴的标准尺寸英寸规格202303长度26.3030.00主轴颈直径3.123.90档宽第31.131.30第2和41.131.30连杆颈直径2.502.75档宽2.292.21曲轴中心距2.092.21行程4.184.42大盘0.721.03圆角半径0.0750.090曲柄臂宽第1、81.121.63第2、70.710.77图2用于深度圆角滚压的球铁202曲轴的圆角形状铸件满足5203级别标准的球铁。铸件在高压湿型模型中制成。曲轴在铸造过程中水平放置，2连杆朝上。铸件浇注采用单内浇口发兰盘端浇注。3.曲轴的加工曲轴被加工成表1所示的尺寸图2展示的是用于深度圆角滚压的202曲轴圆角区域加工完毕的形状。在用于疲劳试验是曲轴示意图中没有对凸台或加工凸台进行表示，因为在做疲劳试验中这些区域将不予考虑。既然曲轴必需有底切和深度滚压圆角，机械加工分两个阶段完成，最初的加工位置到允许圆角深度滚压的点，经过深度滚压，为达到轴颈的尺寸，抛光是最后的一道工序，或仅仅是加工过程中的要求。曲轴等温淬火通常情况下，锻钢曲轴在重型内燃机应用中，需要进行热处理(回火和淬火)，以提高曲轴的延伸率和疲劳强度，因此，我们可以预言：利用球铁满足更苛刻的应用，与铸态情况下相比，要求曲轴的中心具有更高的延伸率和强度。因此，一些202曲轴被热处理(等温淬火)并测试，以获得合适的数据提高球铁的强度。可以利用等温淬火提供更高的强度，并最小限度地减少热处理中的变形量。经过粗加工的球铁202曲轴，在保留底切圆角的的情况下进行等温淬火，等温淬火介质采用中性盐域曲轴通过大盘端被垂直悬挂经过整个热处理区域。有关的数据及热处理情况概述如下：曲轴条件：铸件被加工完毕，等待深度圆角滚压，保留轴颈抛光量等温淬火参数：介质：中性盐温度：1600F保温时间：1h等温的淬火：介质：中性盐并伴随适度的搅拌参数： 温度：700F保温时间：2h从淬火介质中取出空冷202曲轴深度圆角滚压通常的接受的观点是：机械加工和滚压曲轴的圆角的主要目的是在圆角区域产生一个压力的残余应力。在通常的操作中，圆角区域存在非常高的应力。压力的残余应力会提高曲拐的疲劳强度的耐力。圆角滚压是指应用一个负荷作用在工作滚子上，滚子紧贴曲轴的圆角，并随曲轴的转动而转动。有关本项目的一个实际工作概述的示意图见图3和图4。为使这个工艺与通常的滚压加工相区别，“深度滚压”这个术语被应用进来，简单的意思是说：应用的负荷远高于机械工作的基底，从而产生一个理想的深度，相反普通的滚压加工只是光滑其表面。这种负荷通常滚压加工的4〜5倍，另外本项目所实行的工艺过程被定义为底切圆角深度滚压。根据这个建议，如图4所示，轴颈或曲轴表面在滚压前底切，并且工作的滚子以很小的角度接触平衡块面或者几乎相切。对连杆轴颈、中间主轴和最后主轴的加工采用单独的工具设备，除最后两个主轴颈外，其它主轴的两个圆角都同时被滚压。安装曲轴的过程如下：曲轴被安装在车床上，小头端安装在主轴箱，大盘安装在中心顶尖座。浮动的刀具固定器(见图5)，通过轻微的压力移动固定的位置，从而将将刀具固定在想要加工的轴颈的规定位置。润滑油开始流动，并在整个滚压过程中连续进行，润滑油采用一种轻的液压油。曲轴在车床的作用下旋转，在曲轴旋转过程中压力逐渐应用到想要的水平，避免削弱或硬化表面。经过一定数量的滚压，压力逐渐减少，滚压结束。刀具转换到下一个主轴颈，过程被重复。有关工作滚子的形状、滚压设备和过程的信息如下：负荷应用系统液压应用系统液压汽缸直径2in液压汽缸压力 变动375〜500Psi工具、固定器的杠杆臂比2/1工作滚子材料： 工具钢 M-2直径： 0.600in厚度：0.2〜0.25in半径：0.072in倾斜角：35度液压压数值：8/10液压汽缸压力的选择和深度圆角滚压接触应力的计算，都根据通常的经验公式，利用这个公式来评估滚压过程中产生的应力。通常情况下，选择接触应力的原则是：在保证最小限度的磨损的情况下，能够提供合适的疲劳强度提高幅度。根据经验，接触应力的大小应是球铁抗拉强度的5倍。通常情况下，铸造球铁的抗拉强度约为85000Psi,工作滚子和球铁圆角间的接触应力要求大约是425000Psi,这个数值是接触应力要求，汽缸液压压力通过下面的公式计算。G=0.418*[EAP*(1/R+1/R)/(Bcos35°)]0.5 (1)12P=G2*RR/(R+R)*(Bcos35°/0.175EA) (2)1212G:接触应力，PsiP:汽缸液压压力，PsiE:弹力系数，PsiA:液压汽缸活塞面积，in2B:接触面积，in2R:1工作滚子半径，inR2:工作部分面积，山cos35°:工作滚子与曲轴轴线之间的角的余弦值此公式的基础是由相同材料制造的两个平行汽缸的接触应力关系。在前面的公式中，由于两个假设或简化，使得公式变得很实用。首先，相接触的两个材料被假设相似，事实上这是不现实的。工作滚子由硬质合金钢制成，弹性系数为29X106Psi,而工作部分球铁的弹性系数为22X106Psi；其次，接触面积被计算成线性接触，即工作滚子与曲轴圆角中平行于工作滚子和曲轴轴线的平面。接触面积(工作滚子和曲轴圆角)被假设发生在超过工作滚子100度圆弧的部分。这些简化避开了实际应用中困难的问题，如复杂的形状、实际接触面积的计算，接触区域不统一的应力分布等。作为参考，利用修正公式，对202曲轴中工作滚子和圆角结构计算的接触应力见表格2。深度滚压圆角的残余应力测量机械加工和球铁深度滚压，由于工作硬化将会提高工作区域的屈服强度。在工作过程中，工作材料的疲劳强度也会趋于增加，然而，工作硬化并不能解释球铁的疲劳强度的增加来源于深度滚压。通常情况下，深度圆角滚压对疲劳强度最大的影响，来源于局部工作区域高的压力的残余应力。为了帮助理解深度滚压对球铁曲轴疲劳强度的影响，在三支经过深度滚压曲轴有限数量的第三主轴进行残余应力测量。所有残余应力的鉴定取决于下面的测量由于支持应力的材料被解剖或切削，残余应力发生减少。通过在曲轴圆角底部放置应变仪，并记录支持材料被移动时的应变获得应力值。曲轴解剖后，保留的残余应力利用X-射线衍射技术确定，通过测量相关微观组织中铁素体在残余应力中的变形得到。圆角中的全部残余应力通过两种技术测量的应力相加获得，在这里需要注意，通过此过程获得的残余应力并不能代表圆角中最大的残余应力。必需指出，应变测量仪仅仅适用于圆角的底部，因为圆角形状很狭窄，X-射线应变测量移无法通过整个圆角半径。既然滚压工具相对于圆角底部垂线倾斜35°角，那么，应力的最大值也应该发生在圆角底部和圆角底部35°的地方。曲轴弯曲疲劳测试在本项目中，曲轴的交变弯曲疲劳测试通过共振频率或液体的点振动的方法进行传导。通常应用在工业中进行曲轴节的评估。利用共振频率对曲轴进行疲劳测试，是施加两个大的负荷在曲轴节上，并且在测试节上制造一个“调谐器”，这个装置被钢丝绳固定到曲轴节重力集中的关键位置，然后启动设备并在其振动频率下振动，作用到曲轴节的负荷或弯曲力矩靠调节振幅而变化，通常情况下靠振动频率检测的排列情况见图6所示。用于振动频率疲劳检测的曲轴节通常包括一个连杆和两个邻近的主轴，图1中展示的就是本项目中用于检测的202曲轴节结构。通常情况下，两个疲劳试样取自各自的曲轴。303曲轴的检测节与这种结构有差别，仅仅有一个主轴和用于检测的连杆相连接。利用这种结构可以从每支曲轴获得两个疲劳试样，因为这种曲轴的末端主轴和第1、2、5主轴被排除在外，原因是这些主轴圆角未经过深度滚压，或可能在深度圆角滚压之前就失败。由于结构不同，弯曲力矩取决于各自曲轴不同的中心轴线。对于标准的曲轴节，如所使用的202曲轴，弯曲力矩通过连杆中心线进行计算。对于存在一个连杆与一个主轴的303曲轴，连杆与主轴的交点作为弯曲力矩的轴。有关曲轴疲劳强度的多数有用数据根据力矩的情况被罗列出来。在曲轴形状固定并且材料变化能够评测的情况下，利用弯曲力矩标准是相当适用的。然而，如果疲劳试验被联系到机械操作或用来比较材料的疲劳性能，那么轴颈的最大应力就必需进行确定，并和应用的弯曲力矩联系起来。联系的确定被包括在本研究项目。通过确定的载荷与弯曲力矩标准曲线相对照，确立应用的弯曲力矩。为确定圆角应力，重力载荷与应变的关系必需通过设置在圆角位置的应变仪获得。圆角中最大应变的位置，通过在圆角位置放置几个应变片并记录曲轴在静态或弯曲力矩作用下的应变获得。圆角中应变数据依据它们的位置被输进内部计算机程序，程序为“高圆角应力区域的最大应变”，于是圆角中最大应变的位置和大小由程序完成，并作为结果输出，确定圆角中最大应变与弯曲力矩的关系。通过一个典型的球铁弹性系数22XlO^si，最大应变数值被转变成应力值。表格2汽缸压力工作滚子及载荷计算的深度滚压力202球铁曲轴汽缸工作压力Psi工作滚子载荷lbs计算的滚压力ksi连杆主轴3501342418.34109424.54001534447.1438.44251630460.9451.94501726474.3465.04751822487.3477.75001918499.3490.1表3球墨铸铁曲轴化学成份兀素202曲轴202曲轴NO:6NO:9NO:21NO:27N0:482NO:485NO:C-2NO:563C3.623.463.633.633.643.613.703.69Si2.802.922.542.592.552.622.562.50Mn0.460.470.520.500.840.80.980.89S0.010.0140.0130.0110.010.0110.010.014Mg残0.040.040.0510.0520.0410.0440.0510.035Ni0.050.060.050.060.010.020.020.02Cr0.070.070.040.04Cu0.230.220.250.250.010.010.010.01碳当里4.554.434.484.494.494.484.554.52表4球铁曲轴的机械性能曲轴状况硬度BH最后抗拉强度疲劳强度延伸率％面积收缩率％202 3铸态187-19288.5453.5913.311.320224-1铸态207-21783.7853.995.53.420227-1铸态212-22993.0255.696.35.920222-1等温淬火285-30213.08106.103.14.720221-4等温淬火285-303147.70108.482.43.2302C-2铸态233-23599.2362.656.34.8注：用于硬度测量的试块取自于做抗拉试棒的切削部分。在前面我们注意到，疲劳试验是靠施加一定的弯曲力矩到曲轴节，并随设备在固定频率下振动。在试验过程中，振动的频率处在监视下，如果频率降低0.5〜1.0Hz,就认为疲劳试验结束。通常情况下，频率降低0.5Hz预示在圆角部位的裂纹接近0.5in长，这可以通过随后的磁粉探伤确定。如果曲轴节经过107次循环仍未失败，试验将被停止（超越）。试验总结和讨论球墨铸铁材料的特征化学成份在本测试过程中，202和303曲轴试样的化学成份见表格3所示。这些成份是典型的5006球铁成份，另外添加0.25％的铜作为珠光体的稳定剂。303曲轴的化学成份相对于202曲轴含有较高的锰。这是球铁铸造车间利用锰作为珠光体稳定剂的典型应用。机械性能的鉴定，抗拉性能试块取自于曲轴配重铁最厚的部位，采用标准的0.505in、2in抗拉试棒。试验结果见表格4。铸造曲轴的抗拉性能被认为典型的5006球铁，试样取自于本体而非浇注的单独检验试块。所示的等温淬火球铁的屈服强度是普通球铁的2倍，收缩率降低1/2，延伸率或塑性低于我们对等温淬火球铁的期望值，但这种试验结果取自铸件最薄弱的区域。抗拉试棒取自于第1、8配重铁，此部位由于太厚无法在整个热处理区域获得单一的等温淬火组织。对所有做疲劳试验的曲轴都做了布氏硬度检测，试样取自于曲轴凸台接近第1主轴的部分，并且对曲轴节的中心部位的布氏硬度也做了检测。根据检测的结果，得出如下曲轴布氏硬度范围。202铸态 187〜229BHN202等温淬火S/N20-23 302〜312BH303所有曲轴 187〜248BHN用于测试的202曲轴的处理用于疲劳测试的曲轴铸件的标识、加工方法和最后的处理等总结情况见表格5。202曲轴的等温淬火如表5所示，为进行这种评估，对4支曲轴进行了等温淬火。在等温淬火之前这些曲轴被粗加工，仅仅在轴颈表面保留精加工的抛光工序。对中心主轴（第3）的跳动量进行测量，作为在等温淬火中最大变形的象征。尽管在生产情况下，在等温淬火的温度下可以对曲轴进行热校直，却不尝试对曲轴进行冷校直。不考虑对这些曲轴进行冷校直的原因，是因为在等温淬火下，曲轴具有很高的强度，塑性有限，容易产生裂纹。经过等温淬火，对曲轴20到23测量到的跳动量分别为0.048、0.02、0.021和0.044。深度滚压202曲轴在本研究项目中，共对11支202曲轴进行了深度圆角滚压。曲轴和滚压载荷见列表6，载荷数据通过滚压设备的压力显示。根据前面描述的公式，选择曲轴主要连杆的滚压力。由于这种材料的屈服强度很高，等温淬火曲轴的滚压力高达475Psi。由于可利用的曲轴数量有限，没有尝试对等温淬火曲轴的压力进行改变。在深度滚压工艺的描述中曾提到，每个曲轴圆角在可控压力下进行单独滚压。在曲轴的测试过程中，可能发生轻微的应用压力变化，这些轻微的变化和轴颈圆角单独滚压将不会明显改变疲劳试验的结果。但是，可能导致比实际生产中获得跳动量大得多。在正常生产中，所有的轴颈被同时滚压，跳动量非常小。在曲轴的深度滚压中测量跳动，目的是获得在最坏情况下可能产生的跳动量。这种数据见表7。深度滚压圆角残余应力测量在3支曲轴上进行残余应力测量，包括2支202曲轴和1支303曲轴，检测总结见表格8。通过圆角滚压试验，确定的残余压力应力如所示为65Ksi，95Ksi和114Ksi。很有意思我们注意到，对于202曲轴样品，测量到的残余应力要比在更高滚压力下产生的残余应力要低。我们观察到，在提高疲劳强度的圆角滚压中存在一个合适的应力，从试验的结果也可以证明这个结论。然而，这些数据仅仅来源于两个测量，利用这个数据下结论还需要进行慎重观察。这些结论认为不具有权威性，仅仅表示深度圆角滚压的残余应力。有几个因素可以说明这一点：首先，实际中重要的一点是在进行测量以前曲轴被解剖，这样应用应变片测量的时候就减少了残余应力，通常情况下，在应用应变片之前，第3主轴中任何残余应力都可能被部分消除；另外，由于圆角区域的组织很致密，精确的X-射线位置很难确定，在如此短的距离范围内残余应力变化很大，这个位置非常苛刻，况且，既然X-射线测量仅仅涉及到铁素体晶格非常小的区域，应变片和X-射线辅助测量并不是完全正确。故应变片测量的数值是整个区域的平均应变。曲轴弯曲疲劳检测为了确定在曲轴弯曲疲劳检测中的最大应变，应变在三个位置被测量，它们是连杆、沿轴线的主要圆角和曲轴的主轴颈。应变片的位置和弯曲疲劳试验中最大应变平面一致。通过记录载荷作用下的应变值，确定应变在连杆圆角中的分布状态，数据的分析通过内部计算机程序完成，见图7。所示数据仅仅是303和202两种曲轴中许多检测的一个例子。通过这些数据，曲轴圆角中最大的应变，如所示，发生的位置稍低于轴颈表面和连杆表面相交的投影点。在所有情况下，连杆圆角的应变高于相应主轴圆角的应变，故将连杆圆角部分的应力作为疲劳试验的报告数据。本疲劳试验中，连杆圆角的最大应力与弯曲力矩的典型关系见图8所示，在本图中由虚线表示。对于202球铁曲轴的弯曲力矩与应力关系通过线性回归获得。作为这种结论，间接的应力数据可以与上面的应力数据相比较，但需谨慎应用。作为对照，202曲轴的相应关系也在本图中表示出来。对于303曲轴，无论是钢曲轴还是球铁曲轴，如果想产生同样的应力，需要的弯曲力矩比202曲轴要大一些，这是因为303曲轴的凸台和圆角较大、剖面部分较厚的缘故。因为曲轴形状不同，202和303曲轴的疲劳试验设备的振动频率也不同。通常情况下，202曲轴的振动频率是100Hz，而303曲轴的振动频率是64Hz。在单个曲轴节疲劳试验中，所有的疲劳试验被总结在表格9和表格10中，这些结果以图像的方式显示，从而更加容易进行目测。这些应用应力数据通过弯曲力矩与应力关系获得。在图9中所示的强度极限，是指从经过深度圆角滚压的202和303铸态曲轴中获得数据的最小值。既然有大量的点被包括在内，并且选用的是最小值，那么引用此数据就有相当的信任度。图11中所示相关数据的信任度较低，因为等温淬火试样的数目很有限。然而，从这些数据来看，相对的差别相当明显。表5 202曲轴铸件的标识和随后处理曲轴S/N状态加工情况圆角滚压处理1铸态部分是疲劳试验2铸态部分是疲劳试验3铸态部分是疲劳试验4铸态全部是疲劳试验20等温淬火部分否疲劳试验21等温淬火部分是疲劳试验22等温淬火部分是疲劳试验23等温淬火部分否疲劳试验24铸态部分是疲劳试验25铸态部分是疲劳试验26铸态部分是疲劳试验27铸态部分是疲劳试验

表6铸态202曲轴铸件的标识和滚压压力曲轴S/N状态滚压压力Psi连杆主轴1铸态375400234520等温淬火N/RN/R214755002247550023N/RN/R24铸态375400254254502647550027475500深度圆角滚压对球铁曲轴跳动的影响曲轴S/N主轴（第3）跳动毫英寸止推面跳动 毫英寸滚压压力Psi、/.—r~-刖面后面、几刖后变动、几刖后变动、几刖后变动1231132242375217625313231541431324165231132517624224221201644752121254241421511543752511091411434252615415115447527132131132475注：等温淬火曲轴止推面的跳动太大无法被精确测量。表格8球铁曲轴深度圆角滚压残余应力测量项目应力情况压力残余应力ksi303202S/N24202S/N26应变片的补给426033x-射线743532应变片和X-射线总和1169565液压缸压力Psi（主轴）400500液压缸压力Psi（连杆）375475如表格9中所示，303曲轴的所有检测数据，都是在应力70ksi下测定的。如果操作应力70ksi能够设定为具有高信任度的设计值，许多检测对象，具有相应低应力水平的曲轴节必需被检测。正如所示，10支曲轴节在70到75ksi应力范围下成功运行，完全证实疲劳极限在此水平之上。设立70ksi作为可靠疲劳极限，其原因是特定的初步设计要求。303曲轴不可能在接近lOOksi高应力水平下进行测量，其原因是受疲劳设备的限制。和202曲轴相比较，此曲轴的曲轴节较重，圆角半径较大。圆角滚压压力，在有限试样数量的情况下，对202曲轴疲劳强度的影响并不十分明显。这个现象见图10,在425Psi和475Psi高压力下获得的数据，分散在大量375Psi压力下获得的数据之中，通常情况下，所有202曲轴试样，不管滚压中压力是否有区别,都被包括在达到97ksi疲劳极限的集合。等温淬火202曲轴具有60ksi的疲劳极限见图11,这个疲劳极限通常高于除等温淬火热处理之外任何其它球铁报道。然而，高达75ksi的等温淬火球铁曾被报道过，并且本项目的疲劳试验结果及有效数据比较接近。如图11所示，等温淬火球铁曲轴的深度圆角滚压对疲劳极限有显著影响，通过这个工艺，球铁的疲劳极限高出1046钢类（202曲轴）曲轴190％，正如表11中所看到的，在143强度极限下，经过深度滚压的等温淬火球铁曲轴和经过感应硬化的调质锻钢曲轴相当。金相检验在本过程中经过疲劳试验的曲轴节，用于金相评估。通常情况下，连杆圆角区域 在疲劳试验中应力最大，容易产生裂纹，被切割用于金相检验。303系列在图12中（12倍放大系数），两个302曲轴圆角区域的图像，代表了本试验过程中典型的组织，基体中铁素体、珠光体的比例和分布状态是明显的，石墨的形态发生了变化，球的半径变大，数量减少（少于50个/mimO,图13中（50倍放大系数），试棒中检验区域中石墨形态和疲劳裂纹更加清晰，在未侵蚀区域，除所示的主要裂纹之外，大量的微观裂纹也显示出来，并且出现了相当数量的象征晶界偏析的物质。在303曲轴中，由于圆角滚压所造成的表面变形并不十分明显。如图14、15所示，即使在高倍放大系数下，仅仅小量的珠光体变形能够被观察到，一些变形的迹象也可以看到，但非常零星。尽管迹象并不是决定性的，有一些迹象表明，差的球化对这些曲轴的疲劳性能有影响，这可以从表格9中看到。试样517-4和D-4具有很好的组织，在95ksi的应力下经过107循环后失效，在同样作用力下，组织差的样件563和C-1在经过2.3X106循环后失效。总之，发现303系列曲轴的微观组织相当不定，一般情况下，暗示存在相应比较差的球铁质量。由于圆角滚压而引起的表面变形的迹象不明显。沿主要裂纹延伸着大量小的疲劳裂纹，裂纹的区域位于或接近圆角表面。202曲轴铸件的微观观组织，表明此铸件具有好的工业性能。所有的铸件的组织包含类型1和类型2的石墨球占80%，球的数量较小，在50个/mm2的状态，但对于这种利用铁水包处理的大断面铸件来讲是合理的。用于疲劳试验的铸态圆角滚压202曲轴，其典型的微观组织见图16和图19，一个有关两组202曲轴铸件基体微观组织的比较见图15到图18。如图所示，第一组由S/N3代表，第二组由S/N27代表，两者比较起来，前者含有更多的铁素体，这种基体组织的变化反映在前面注意到的硬度的差别。对于第一组铸件，由于圆角滚压造成的曲轴表面变形更加明显，原因是铁素体含量更高一些，变形在图16中被清晰地显示。对于高铁素体含量的曲轴，由于液压造成的圆角表面的铁素体渗透也更加明显，在渗透量上典型的变化可以通过比较图7和图8看到。正如前面所注意到的，对于303系列曲轴，多数疲劳裂纹源是明显的，裂纹的起源