铸造检验中常见的力学性能检测项目及执行标准

铸造件是机械、航空航天、汽车等领域的核心基础部件，其力学性能直接决定了产品的安全可靠性与使用寿命。在铸造检验环节，力学性能检测是评估铸件质量的“核心关卡”——它通过模拟实际工况下的受力状态，量化材料的强度、硬度、韧性等关键特性，为设计选型、生产质控及成品验收提供科学依据。本文围绕铸造检验中最常见的力学性能检测项目，结合现行国家/行业标准，详细拆解各项目的检测逻辑、操作要点及标准要求，助力一线检验人员精准把控质量红线。

拉伸性能检测：静载下的强度与塑性综合评估

拉伸性能是铸造件最基础的力学指标，涵盖抗拉强度（Rm）、屈服强度（Rel/Rp0.2）、伸长率（A）和断面收缩率（Z）四大核心参数。其中，抗拉强度反映材料能承受的最大静拉应力，屈服强度标志材料从弹性变形进入塑性变形的临界值，伸长率和断面收缩率则体现材料的塑性——塑性越好，铸件受载时越不易突然断裂。

检测需遵循GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，试样通常为直径10mm、标距50mm的圆形短试样（或矩形试样）。试验时，万能试验机缓慢施加拉力，通过载荷-位移曲线计算指标：抗拉强度=最大载荷/原始横截面积；屈服强度若无明显屈服平台，则取产生0.2%塑性变形的规定非比例延伸强度（Rp0.2）；伸长率为断后标距与原始标距的差值占比；断面收缩率为断后最小横截面积与原始面积的差值占比。

不同材质的拉伸标准差异显著：灰铸铁GB/T 9439-2010中，HT200的抗拉强度≥200MPa（伸长率≤1%，因脆性大）；球墨铸铁GB/T 1348-2019中，QT600-3的抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥420MPa、伸长率≥3%；碳素钢铸件GB/T 699-2015中，45钢的抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥355MPa、伸长率≥16%。这些数值是铸件设计与验收的刚性依据。

布氏硬度检测：铸铁件的“平均硬度”评价首选

布氏硬度（HBW）是铸造检验中应用最广的硬度指标，尤其适合灰铸铁、球墨铸铁等脆性或低硬度材料。其原理是用10mm硬质合金球，以3000kgf试验力压入试样表面，保持10-15秒后测量压痕直径，压痕越小则硬度越高。

布氏硬度的优势在于压痕面积大，能抵消材料局部组织不均的影响，反映整体平均硬度。检测遵循GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》，试验力与压头直径需匹配材料硬度：比如灰铸铁用10mm球+3000kgf力，软钢用5mm球+750kgf力。

标准要求明确：灰铸铁GB/T 9439-2010中，HT250的布氏硬度180-240HBW，HT300为200-250HBW；球墨铸铁GB/T 1348-2019中，QT400-18的布氏硬度≤190HBW（塑性好），QT700-2为225-305HBW（强度高）；铝合金GB/T 1173-2013中，ZL104的布氏硬度≥65HBW。此外，布氏硬度与抗拉强度有经验对应关系（如灰铸铁抗拉强度≈HBW×0.8-1.0），可快速估算强度。

洛氏与维氏硬度：小试样与高精度的补充方案

当铸件尺寸小（如薄壁件）或需检测表面硬度（如热处理件）时，布氏的大压痕易损坏试样，此时洛氏（HR）或维氏（HV）硬度更适用。洛氏用金刚石圆锥（HRC，高硬度）或钢球（HRB，中等硬度）压头，通过压痕深度算硬度；维氏用金刚石四棱锥压头，通过压痕对角线算硬度，精度更高。

洛氏遵循GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》，HRC适用于淬火铸钢（范围20-67HRC），HRB适用于软钢、铝合金（20-100HRB）；维氏遵循GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》，适用于微小试样或薄镀层（5-3000HV）。

行业应用中，洛氏常用于检测铸钢件热处理效果（如45钢淬火后HRC40-45），维氏用于铝合金薄壁件（如ZL101A≥50HV）。需注意：洛氏压痕小，需多测取平均；维氏精度高，但试验时间长，不适合批量检测。

夏比摆锤冲击：低温环境下的抗断裂能力验证

冲击韧性评估材料抵抗突然冲击的能力，是低温或动载工况铸件的“安全锁”——脆性材料低温下冲击韧性骤降，易发生无塑性断裂。铸造中最常用夏比摆锤试验，分V型（锋利缺口，更严格）和U型（钝缺口）两种。

检测遵循GB/T 229-2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》，试样为10mm×10mm×55mm全尺寸件（或小尺寸件，需注明），加工规定缺口后，用摆锤冲击，测量吸收能量（单位J）——能量越高，韧性越好。

标准要求：碳素钢GB/T 699-2015中，Q235钢20℃时V型缺口能量≥27J；球墨铸铁GB/T 1348-2019中，QT400-18在-20℃时U型缺口能量≥18J；低温铸钢GB/T 16253-2019中，ZG200-400H在-40℃时V型缺口能量≥27J。这些指标直接关系到铸件在碰撞、冲击工况下的安全性。

弯曲性能：梁类铸件的抗变形能力测试

弯曲性能针对承受弯曲载荷的铸件（如机床床身、汽车底盘梁），核心指标是弯曲强度（σbb）和挠度（f）：弯曲强度是断裂时的最大弯曲应力，挠度是弯曲变形量，反映塑性。

检测遵循GB/T 232-2010《金属材料 弯曲试验方法》，常用三点弯曲法：矩形试样（15mm×15mm×120mm）放在支座上，压头在中点施加载荷，记录载荷-挠度曲线。弯曲强度=（3×最大载荷×支座间距）/（2×宽度×厚度²），挠度由位移传感器测量。

标准要求：灰铸铁GB/T 9439-2010中，HT300弯曲强度≥400MPa；球墨铸铁GB/T 1348-2019中，QT600-3弯曲强度≥800MPa；铝合金GB/T 1173-2013中，ZL109弯曲强度≥180MPa。对于高塑性铸件（如汽车悬挂件），挠度也是关键——QT400-18在支座间距100mm时挠度≥10mm。

旋转弯曲疲劳：曲轴类铸件的长期寿命评估

发动机曲轴、齿轮等铸件承受循环弯曲载荷，长期使用易疲劳断裂（无明显变形，危害性大）。旋转弯曲疲劳试验模拟此工况：试样绕自身轴线旋转，同时受弯曲载荷，产生交变拉压应力。

检测遵循GB/T 4337-2015《金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法》，试样为直径8mm、标距50mm的圆棒，安装在试验机顶尖间，通过偏心轮施加载荷，转速3000r/min左右。试验至断裂，记录循环次数（疲劳寿命N）；能承受10^7次循环的应力称为疲劳极限（σ-1）。

标准要求：球墨铸铁GB/T 15114-2019中，QT700-2的旋转弯曲疲劳极限（R=-1）≥350MPa；铸钢GB/T 11352-2009中，ZG310-570疲劳极限≥200MPa；铝合金GB/T 15115-2019中，ZL201疲劳极限≥100MPa。疲劳极限是铸件寿命设计的核心参数。

轴向疲劳：液压缸类铸件的直线循环载荷验证

液压缸筒、连杆等铸件承受轴向循环拉压载荷，需用轴向疲劳试验评估。该试验应力状态更接近实际，尤其适合薄壁或管状件。

检测遵循GB/T 3075-2008《金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法》，试样为圆/矩形截面，安装在试验机夹头间，施加轴向交变载荷（应力比R=-1或0.1）。试验至断裂，计算疲劳寿命或极限。需注意：试样同心度要高，避免附加弯曲应力影响结果。

标准要求：碳素钢GB/T 699-2015中，45钢轴向疲劳极限（R=0.1）≥270MPa；不锈钢GB/T 2100-2017中，ZG06Cr19Ni10疲劳极限（R=-1）≥170MPa；铜合金GB/T 13819-2017中，ZCuSn10P1疲劳极限≥110MPa。这些指标确保了铸件在轴向循环载荷下的长期可靠性。