GB 13895—2018《重负荷车辆齿轮油(GL-5)》国家标准解读

周轶 杜雪岭

1中国石化润滑油有限公司北京研究院

2中国石化润滑油有限公司上海研究院

GB 13895—2018《重负荷车辆齿轮油（GL-5）》国家标准对于GL-5重负荷车辆齿轮油的黏度设置、试验方法、剪切稳定性等进行了修订；并于2018年7月13日正式发布、2019年2月1日实施。本文对GB 13895—2018国家标准的主要变化及变化原因进行了分析和解读。

GB 13895—1992《重 负 荷车辆齿轮油(GL-5)》国家标准于1992年发布，经过二十几年的时间，国内外产品标准、试验方法等发生了很大变化，新的GB 13895—2018《重负荷车辆齿轮油（GL-5）》国家标准于2018年7月13日正式发布，并将于2019年2月1日实施，替代1992版标准。本文对GB 13895—2018国家标准的主要变化及变化原因进行了分析。

标准采标的依据

为了适应汽车工业的升级换代，重负荷车辆齿轮油规格也在不断更新。目前，国际上尚无统一的重负荷车辆齿轮油规格标准。这主要是由于欧洲与北美的汽车在设计上有所不同，反映在汽车制造商对车辆用油的要求各有侧重，在油品规格上存在一些差异，难以统一。但世界各国基本上都认可美国石油学会标准API 1560—2012《汽车手动变速器、手动驱动桥和轮轴的润滑油服务设计》的使用分类，黏度等级采用美国汽车工程师协会标准SAE J306—2005《汽车齿轮润滑油黏度分类》，产品规格以美军齿轮油规格（MIL-L-2105B、MIL-L-2105D、MILPRF-2105E等）、美国材料与试验协会ASTM D7450—2013《API类GL-5后轴齿轮润滑油性能规格》以及SAE J2360—2012《多用途（公制）齿轮润滑油，军用》最有代表性。国内外重负荷车辆齿轮油相关标准概要情况见表1。

GB 13895—1992标准参照美军规格MIL-L-2105B（单级油）和MIL-L-2105D（多级油）制定。GB 13895—2018标准则是参照美国材料与试验协会ASTM D7450—2013标准、国家标准GB/T 17477—2012以及结合生产和实际使用需求的情况进行修订。

表1 国内外重负荷车辆齿轮油相关标准概要情况

标准主要修订的内容

适用范围

GB 13895—2018标准适用范围为“所属产品主要适用于汽车驱动桥，特别适用于在高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩工况下应用的双曲面齿轮”。原GB 13895—1992标准适用范围为“所属产品适用于在高速冲击负荷，高速低扭矩和低速高扭矩工况下使用的车辆齿轮特别是客车和其他各种车辆的准双曲面齿轮驱动桥，也可用于手动变速器”。GB 13895—2018标准参照ASTM D7450标准删除了原GB 13895—1992标准“适用于手动变速器”的范围。

黏度等级和黏度范围

黏度等级修订主要根据GB/T 17477—2012标准、市场主流需求和重负荷车辆齿轮油的应用范围来确定。

GB/T 17477—2012《汽车齿轮润滑油黏度分类》标准是针对汽车驱动桥和手动变速器的黏度进行分类，只对高温和低温的黏度等级进行分类（见表2），对多级油的组合没有展开说明（例如列出75W-80、85W-250等）。

市场调研情况显示，目前国内市场上重负荷车辆齿轮油以多级油为主。在市场服务油方面，主要的重负荷车辆齿轮油黏度级别有75W-90、80W-90、85W-90、85W-140、80W-140以及90、140单级油；在装填油方面，除以上黏度级别外，极少数OEM（原始设备制造商）会采 用75W-80、75W-85、75W-110、75W-140等黏度级别油品，原GB 13895—1992标准中75W黏度级别没有市场应用。

重负荷车辆齿轮油一般用于各类汽车的驱动轴（前、后桥）、工程机械驱动桥的润滑，尤其是配有双曲线齿轮车辆的润滑，对于此类驱动桥总成来说，需要油品具有优异的抗磨和承载能力，在摩擦副表面形成润滑油膜来保持润滑性能，低黏度级别75W单级油在摩擦副表面形成的润滑油膜很难充分保护驱动桥。

表2 汽车齿轮润滑剂黏度分类（GB/T 17477—2012）

因此，在GB 13895—2018标准中，删除GB了 13895—1992标准中的75W单级油黏度级别，增加了75W-90、80W-110、80W-140、85W-110、110共5个黏度级别，共设置10个黏度等级：75W-90、80W-90、80W-110、80W-140、85W-90、85W-110、85W-140、90、110、140。

同时，根据GB/T 17477—2012标准的要求，修订了各黏度级别的运动黏度的范围，具体见表2。

低温性能

GB 13895—1992标准中采用成沟点、表观黏度和倾点来表征油品的低温性能。而GB 13895—2018标准删除了GB 13895—1992标准中的成沟点指标，修订了表观黏度项目的指标描述，同时修订了90、110和140这3个黏度级别的倾点要求。

成沟点曾作为齿轮油低温特性的重要表征。这主要源自于美军1962年发布的MIL-L-2105B规格、1987年发布的MIL-L-2105D规格以及1997年发布的MIL-PRF-2105E均有成沟点要求。1998年SAE J2360规格颁布时也规定了成沟点的要求，随后MIL-PRF-2105E规格被SAE J2360规格替代，在2012年，SAE J2360规格更新时取消了成沟点项目。GB 13895—2018标准修订参照的ASTM D7450规格也未要求该项目。成沟点的测试方法源自美国联邦测试方法FTM 3456，而表观黏度测试仪器是根据心轴转速（剪切速率）来计算表观黏度值，该方法更适合模拟齿轮油在低温下呈现非牛顿流体特征的情形。从测试数据来看（见表3，以80W-90为例），同一油品成沟点测试合格的情况下，表观黏度数据的差异非常明显。

同时，为了更好地区分不同油品低温性能的差异性，GB 13895—2018标准要求列出油品低温下表观黏度的具体数值。以75W-90黏度级别为例，GB 13895—2018要求将GB 13895—1992标准规定的“表观黏度达150 Pa·s时的温度≤-40 ℃”，修订为“-40 ℃表观黏度≤150 000 mPa·s”。

GB 13895—1992标准采用成沟点来表征90和140这2个单级油的低温性能，GB 13895—2018标准删掉了成沟点指标要求，同时规定了90、110和140这3个黏度级别的倾点来表征单级油的低温性能，对应的倾点要求分别为“≤-12 ℃、≤-9 ℃和≤-6 ℃”。

剪切安定性

剪切安定性评价为GB 13895—2018标准的新增项目。

车辆齿轮油的使用工况条件越来越苛刻，经过剧烈的剪切，油品中高分子组分会被剪切导致油品黏度降低。车辆齿轮油的黏度下降会导致齿轮磨损以及设备异响等问题。因此，需要油品在使用过程中具有较好的黏度保持性, 使最低黏度保持在黏度等级范围内，以提供充足的油膜保护，降低因摩擦造成的磨损，才能达到较长的换油周期。

早在1998年美国汽车工程师协会对SAE J306—91标准进行修订时，增加了油品的KRL剪切安定性试验（CEC L-45-A-99方法，20 h），对油品的抗剪切性能进行了规范要求，最新的SAE J306—2005规格仍然延续了此项目的要求，GB 13895—2018标准参照的ASTM D7450和GB/T 17477标准也均要求测试该项目。部分汽车OEM也将此项目列入自己的OEM规范要求。鉴于此，GB 13895—2018标准增加了KRL剪切安定性的要求，规定20 h剪切试验后油品100 ℃的运动黏度仍在在黏度等级范围内。

台架试验

锈蚀试验

ASTM D7450标准采用的是L-33方法或 ASTM D7038（原L-33-1法）2种方法来评价锈蚀试验。L-33-1为新增方法，该方法与L-33的差异在于将纸质的板状垫片变为特富龙垫片 (比纸质更为统一化），试验开始时对硬件进行清洁/喷砂处理进行了严格规定，并要求试验结束后对硬件的评分必须由经过认证的评分员进行等，通过更新程序，希望能减少或消除不同的实验室之间的差异。由于原GB 13895—1992标准中的SH/T 0517方法（L-33）已经参照ASTM D7038方法（L-33-1）进行了修订，修订后的方法为NB/SH/T 0517。

表3 GL-5 80W-90重负荷车辆齿轮油不同批次油品的成沟点和表观黏度数据

因此，GB 13895—2018标 准采用NB/SH/T 0517方法来测试油品的锈蚀试验，同时参照ASTM D 7450标准对锈蚀试验的质量指标描述，将原标准GB 13895—1992要求“盖板锈蚀面积≤1%；齿面、轴承及其他部件锈蚀情况≤无锈” 修订为“最终锈蚀性能评价≥9.0”。

承载以及抗擦伤能力

由于齿轮部件的材质大多为金属,工作中齿面接触压力大，容易产生摩擦和磨损以及齿轮断裂失效,为确保油品具有良好的抗磨损性能和承载能力，需要进行油品的承载以及抗擦伤能力试验。

GB 13895—1992标准中分别采用SH/T 0518方法（L-37法）和SH/T 0519（L-42法）测定油品的承载以及抗擦伤能力。ASTM D7450标准里面也同样要求了此试验，分别采用的是ASTM D6121（L-37法）和ASTM D7452（L-42法）。目前，SH/T 0518已经参照ASTM D6121方法（L-37）进行了修订，SH/T 0518与ASTM D6121方法在质量指标描述上有所差异。

GB 13895—2018标准参照修订后的SH/T 0518方法和ASTM D 7450标准对承载能力试验的质量指标描述，将原标准GB 13895—1992承载能力试验要求“通过”修订为“螺脊≥8；波纹≥8；磨损≥5；点蚀/剥落≥9.3；擦伤≥10”；同时参照ASTM D 7450标准对抗擦伤试验的质量指标描述，将原标准GB 13895—1992要求“通过”修订为“优于参比油或与参比油性能相当”。

同时，需要注意的是，在ASTM D7450中ASTM D6121（L-37法）和ASTM D7452（L-42法）均有2个版本，即标准版和加拿大版。加拿大版试验主要针对低温单级油和低温多级油进行设置，与标准版区别主要在于试验温度更低，并设有额外的温控装置，具体情况见表4。

因此，新版GB 13895—2018标准对于新增黏度级别75W-90油品，需要同时通过标准版和加拿大版ASTM D6121和ASTM D7452台架试验。

热氧化稳定性

GB 13895—1992标准中采用的是SH/T 0520方法（L-60法）来测试油品的热氧化稳定性，ASTM D7450标准里面采用的是L-60方法或ASTM D5704（原L-60-1法）2种方法。L-60-1方法详细规定了试验台架各部件的确切尺寸、空气流量计如何校准等细节，目的是为了消除不同实验室台架结果的差异。目前SH/T 0755（L-60-1法）是参照ASTM D5704方法来制定的。

表4 ASTM D7450—2013（与黏度等级相关的API GL-5类齿轮油测试要求）

新版GB 13895—2018标准仍要求油品需要通过该台架试验，采用SH/T 0520方法（L-60法）或SH/T 0755（L-60-1法）来测定油品的热氧化稳定性，要求油品100 ℃运动黏度增长≤100%，戊烷不溶物≤3%（质量分数），甲苯不溶物≤2%（质量分数）。

其他

同时，与GB 13895—1992相比，GB 13895—2018标准对多级油连接符号，黏度指数和闪点的指标，硫元素等项目的方法以及检验规则等方面进行了修订，具体差异点见表5。

结束语

GB 13895—2018标 准 在GB 13895—1992标准的基础上，参照ASTM D7450—2013标准、国家标准GB/T 17477—2012以及结合生产和实际使用需求的情况对黏度等级、相关指标进行了修订。GB 13895—2018标准实施后，将对规范市场秩序、提高产品质量，进一步满足车辆齿轮，特别是客车和其他各种车辆的准双曲线齿轮或双曲面齿轮驱动桥对油品的润滑需求，促进重负荷车辆齿轮油产品升级换代发挥非常重要的作用。

表5 GB 13895—2018标准与GB 13895—1992相比的主要差异