高速列車的轉向架軸箱是安裝車輪與轉向架構架的重要部件，它承載著車體重量，其品質的優劣直接影響著列車的安全性、穩定性與舒適性。列車執行時，轉向架軸箱受力複雜，既有線路對車體的衝擊與振動，又有輪軌間的阻力摩擦與車輪蛇行運動抗力，皆集中作用在轉向架軸箱上。其重要性與可靠性處於列車設計的關鍵位置。被列為高速列車的核心部件，在高速列車零部件中屬A類部件。由於高速列車轉向架軸箱是關係到列車行駛安全的重要部件，在效能要求上又極其苛刻。長期以來，國內全部依靠進口。

隨高速列車行駛地域上的拓展，對轉向架中低溫韌性的全鐵素體球墨鑄鐵的效能要求日益增高，原有牌號的低溫韌性球墨鑄鐵已不能滿足要求。該部件材料原牌號為：EN-GJS-400-18U-L，僅對-20℃的衝擊功作出要求(≥12J)。而根據最新的要求，該牌號在-40℃、-50℃的衝擊功效能，不得低於-20℃的衝擊功值，抗拉強度也要保持在400MPa的高度上。

國內某金屬材料公司根據該要求，與相關專家著手研發最新的QT400-18AL超低溫高韌性球墨鑄鐵。經過相關分析，對新牌號的化學成分和金相組織進行了嚴格要求。

表1 （-40℃） QT400-18AL化學成分要求

專案

品質分數（%） C Si Mn P S Mg殘 Re殘

化學成分 3.6~3.9 2.2~2.4 ＜0.1 ＜0.025 ＜0.01 0.03~0.05 ＜0.01

化學成分中的Mg殘是球化控制的重點項，對材料的效能影響較大。

表2 （-40℃） QT400-18AL金相組織要求

組織 基體 球化率 球個數 晶界夾雜物

指標 100% 鐵素體 1~2級 ＞90~150 碳化物+磷共晶≈0

通過對材料的衝擊試驗，發現新研發的材料達到了超低溫高韌性球墨鑄鐵標準中在-40℃、-50℃衝擊功不低於12J的要求。

表3 （-40℃） QT400-18AL在不同溫度下的衝擊功值

0℃衝擊值（J） -20℃衝擊值（J） -40℃衝擊值（J） -50℃衝擊值（J）

1 2 1 2 1 2 1 2

19.5 19 17.8 19.8 17.3 17.3 13.7 12.9