让世界听到中国的声音：河海学者牵头制定的这项国际标准正式颁布！
河海学者牵头制定的球墨铸铁球化率评定方法
国际标准正式颁布
提到球墨铸铁，大家也许会有些陌生，但是提到石墨，想必大家都不陌生，而球墨铸铁则是通过球化和孕育处理得到的球状石墨，能够有效地提高铸铁的机械性能，从而用更低的成本得到比普通碳钢还高的强度。
球墨铸铁是20世纪50年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合力学性能接近于钢，还具有优异的吸震、减磨和耐磨性能，正是基于其优异的性能，其广泛用于制造一些结构复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，仅2017年我国球墨铸铁产量就高达1375万吨，占全球球墨铸铁产量2643万吨的52%。
球墨铸铁的特征组织是球状石墨，石墨颗粒的形态直接影响到球墨铸铁材料的力学性能，因此石墨颗粒形态是评定球墨铸铁质量的重要指标，而表征球墨铸铁石墨形态特征的质量参数称为球化率。
此前，国际标准化组织、欧盟以及主要工业国均对球墨铸铁的球化率予以定义，并规定了相应的评定方法，但这些评定方法不统一、且缺乏可操作性，人为因素大，评定结果稳定性差，极易产生争端，甚至造成重大的经济损失。为了解决这一问题，我校王泽华教授带领科研团队研究制定球墨铸铁球化率评定方法国际标准，进行了大量的调研，依托中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、沈阳铸造研究所和江苏恒立液压股份有限公司，开展了大量试验研究，不断完善标准条款。该标准历经5次国际会议研讨、5次ISO成员审查和投票表决，于2019年4月19日获得一致通过，5月5日在ISO网站正式发布，这是中国首次在铸造领域负责制定的国际标准。
为什么会产生想要牵头制定球墨铸铁球化率评定方法的国际标准？王泽华教授提到，在自己近35年与铸铁“打交道”的过程中多次遇到因球墨铸铁球化率评定标准差异而产生的技术和商业矛盾。而我国又是制造大国，与国外制造业的交流，从技术到产品，无处不在。
王泽华教授和我们讲述了发生在1996年因中美球化率评定标准的差异而产生的一场“误会”。“当时美国一家生产汽车增压器的跨国公司委托国内公司制造汽车增压器壳体，他们要求球化率达到90%以上，并且派铸造专家到中国指导。”王泽华教授说，如果按照当时国内的标准，要稳定达到90%的球化率是非常难的，但当他们派来的英国专家看到我们认为球化率还不能完全达到90%的试验样品时，他们结论是合格的：球化率在90%以上。“这其实是因为中国和美国对于球化率的评定方法不统一而造成的误会。”王泽华教授说，上世纪90年代我们与国外的技术和贸易交流较少，信息交流较少，由于球化率评定标准的不统一，甚至造成外贸订单的流失，“国内厂家一看球化率标准达不到，就自己放弃了。”而王泽华教授认为，解决这一问题的根源，就是统一评定标准。
王泽华教授在会上介绍标准的制订情况
从那时起，他就一直关注国际上最常用的美国铸造协会标准（AFS）、欧盟标准（EN）和国际标准化组织（ISO）以及我国的球墨铸铁球化率评定方法和存在的问题。在2014年国际标准化组织TC25全会上，王泽华教授指出了目前国际上球墨铸铁球化率评定方法存在的问题，首次提出要建立球墨铸铁球化率的统一评定标准，得到与会代表的一致响应。他组织国内一流的铸造企业，成立了球墨铸铁球化率评定方法国际标准研制课题组，经过近一年的准备，提出竞争性标准化项目申请书，经ISO/TC25成员国投票表决，确定由其领衔的科研团队负责制定，于2015年9月17日立项。
根据国际标准化组织规定，新制定国际标准必须经过新工作项目立项（NP）、工作草案（WD）到最终稿（FDIA）等五个阶段，且每个阶段均需经ISO/TC25成员国投票表决，表决通过才能进入下一阶段；从标准立项到标准颁布一般为48个月，此标准比规定期限提前了4个多月。一个国际统一的球墨铸铁球化率评定标准的颁布，不仅有利于对于球墨铸铁材料的质量控制，以及球墨铸铁产品的国际贸易，而且也有利于专业技术人员的国际交流。
“从专业技术和知识产权角度来说，我国是制造大国，但不是强国。”王泽华教授感慨，在此之前，我国从未负责制定过铸造领域的国际标准，我国很多国家标准是采用国际标准，“所以，国际同行很少听到我国工程技术人员的声音，在铸造领域缺少话语权。这个标准的颁布提高了我国铸造技术在国际上的地位，也增强了我国铸造行业的国际竞争力。”
王泽华教授和Phillip Innes先生在讨论标准
球墨铸铁自上世纪40年代发明，持续不断得到发展，应用领域不断扩大，此前，国际标准化组织、欧盟以及主要工业国都对球墨铸铁的球化率均作出了定义，但这些评定方法不仅不统一、且规定不明确，人为因素大，评定结果稳定性差，在实际的操作中容易产生贸易争端和纠纷。
针对球墨铸铁球化率评定的关键问题，王泽华教授带领科研团队采用先进的工艺技术，设计制作了化学成分和基体相同、石墨形态不同的球墨铸铁试样，经大量的实验研究以及分析计算，确定了评定球墨铸铁中石墨颗粒形态的数学模型，解决了旧标准中球状石墨颗粒概念不清晰而造成实际操作难以统一的问题。“石墨颗粒形态模型是评定球墨铸铁球化率的基础，旧标准仅对石墨颗粒形态作了定性描述，但是在实际操作中难以控制，结果往往因人而异，会产生很大的波动。”王泽华教授向我们介绍，在新的标准中，团队依据当今先进的计算机图像技术，确定了采用石墨颗粒面积与其佛雷德圆面积的比值作为石墨颗粒形态的定量参数。
同时，王泽华教授还提到了关于新旧标准的兼顾这一难点。因为按旧标准制造的产品广泛应用在各个领域，无数产品需要定期更换，但是不可能更改原有设计，因此新标准必须兼顾旧标准，也就是说新旧标准生产的产品必须具有互换性。“旧标准本身就不统一，新标准要兼顾旧标准困难就更大了。”
新标准还采用了球状石墨颗粒面积比计算球化率的数学模型，解决了旧标准定义与实际操作不一致的矛盾，有效地提高了评定结果的稳定性。“旧标准采用球形石墨颗粒数的比例评定球化率，不仅没有考虑到石墨颗粒大小的影响，也难以实际操作，导致规定与实际操作不一致。”王泽华教授介绍，新的标准在大量的计算分析和验证试验的基础上，确立了采用球状石墨颗粒面积比计算球化率的数学模型。“有说服力的实验研究结果都是要以数据说话的：为了确定石墨大小的临界尺寸，我们连续测定了2511颗大小为5-10μm颗粒的属性；为了选择满意的照片作为标准对比图谱，我们制作了6000多张实物金相组织照片；还进行了大量的偏差分析。”最终，建立了比较法和图像法等效的评定球墨铸铁球化率方法，并研制了响应的系列对照图谱，使标准具有广泛的适用性。
而这些数据分析离不开王泽华教授所在团队的支持，王泽华教授提到，虽然项目刚开始的几年里，不计工作量，也没有经费支持，但是大家认为这项工作有意义，课题组成员团结一致，相互支持，在关键时刻加班加点，主动到企业采集标准数据，开展对标准条款的试验验证，确保了标准研制工作提前完成。
“成果不是坐在办公室里就能做出来的，要到生产一线去，工作环境用我们自己的话说，就是脏苦累。”王泽华教授回忆起自己上世纪80年代在研究所参加工作的时候，在办公室坐不住，一有空就往生产一线跑，给老师傅打打下手，“现在我还经常和我的学生讲，工科学生一定要多往一线跑，一手资料和经验只有在生产现场才能够拿到和学到。”
图2:球墨铸铁球化率计算方法差异分析
采访中，王泽华教授不止一次提到，标准的制定涉及到产品和技术的话语权，社会上流行一句话“一流企业做标准”，而如今政府和企业都十分重视产品或技术的标准化工作，这项国际化标准的颁布对提高球墨铸铁材料生产水平和检验质量以及促进国际交流都起到了积极的推进作用，也标志着我国铸造领域参与国际标准化工作取得了突破性进展。
文字：李婉婷
编辑：小海螺记者团 龚炎华、柏蓉
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