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一 典型汽车零件的选材二 金属材料在汽车上的应用 金属材料在汽车上的应用 1 汽车齿轮的选材1 齿轮的作用传递扭矩 调节速度 改变运动方向 2 工作条件 1 齿根受很大交变弯曲应力作用 齿面受较大接触应力并有强烈的摩擦和磨损 2 承受一定的冲击载荷 汽车齿轮的工作条件远比机床齿轮恶劣 特别是主传动系统中的齿轮 它们受力较大 超载与受冲击频繁 因此对材料的要求更高 一 典型汽车零件的选材 3 失效形式轮齿折断 齿面磨损 齿面剥落 齿面点蚀 过载断裂 4 对汽车齿轮的性能要求1 高的弯曲疲劳强度 2 高的接触疲劳强度耐磨性 3 较高的强度和冲击韧性 4 较好的热处理性能 热处理变形小 汽车齿轮用材是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi 并经渗碳 淬火和低温回火 渗碳 淬火 回火后 还可采用喷丸处理 增大表面应压力 有利于提高疲劳强度 并清除氧化皮 例 北京牌吉普车后桥圆锥主动齿轮 性能要求 齿面硬度HRC58 HRC62 心部硬度HRC33 HRC48 5 典型汽车齿轮选材 材料 20CrMnTi钢 热处理 渗碳 淬火 低温回火 渗碳层深1 2mm 1 6mm 工艺路线 下料 锻造 正火 切削加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨削 图汽车变速齿轮 2 汽车发动机曲轴 1 汽车发动机曲轴的工作条件曲轴在工作中受到弯曲 扭转 剪切 拉压 冲击等交变应力 而且 应力分布极不均匀 曲轴颈与轴承还发生滑动摩擦 2 曲轴的主要失效形式疲劳断裂和轴颈严重磨损两种 3 对曲轴的性能要求 1 高的强度 2 一定的冲击韧性 3 足够的弯曲 扭转疲劳强度 4 足够的刚度 轴径表面有高的硬度和耐磨性 4 典型曲轴的选材锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合金钢制造 如30 45 35Mn2 40Cr 35CrMo等 铸铁曲轴主要由铸钢 球墨铸铁 珠光体可锻铸铁及合金铸铁等制造 如ZG230 450 QT600 3 QT700 2 KTZ450 5 KTZ500 4等 5 曲轴典型的工艺路线可根据材质不同分为两类 1 铸铁曲轴的典型工艺路线 铸造 正火 调质 切削加工 轴颈气体渗碳2 锻钢曲轴的典型工艺路线 下料 模锻 调质 切削加工 轴颈表面淬火 3 汽车半轴汽车半轴是典型的受扭转的轴件 但工作应力较大 且受相当大的冲击载荷 其结构如图所示 为了提高淬透性 并在油中淬火防止变形和开裂 中 小型汽车的半轴一般用40Cr制造 重型车用40CrMnMo等淬透性很高的钢制造 例 130载重车半轴材料 40Cr 热处理 整体调质 性能要求 杆部HRC37 HRC44 盘部外圆HRC24 HRC34 工艺路线 下料 锻造 正火 机械加工 调质 盘部钻孔 磨花键 4 汽车板簧 1 汽车板簧失效形式及性能要求汽车板簧用于缓冲和吸振 承受很大的交变应力和冲击载荷 汽车板簧的主要失效形式为刚度不足引起的过度变形或疲劳断裂 因此 对汽车板簧的性能要求是材料要有较高的弹性极限 屈服强度和疲劳强度 2 典型板簧选材汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧钢来制造 如65Mn 65Si2Mn钢等 对于中型或重型汽车 板簧还采用50CrMn 55SiMnVB钢 对于中型载货汽车用的大截面板簧 则采用55SiMnMoV 55SiMnMoVNb钢制造 3 工艺路线热轧钢板冲裁下料 压力成型 淬火 中温回火 喷丸强化喷丸强化也是表面强化的手段 目的是提高零件的疲劳强度 二 金属材料在汽车上的应用 一 汽车结构零件用材1 发动机缸体和缸套材料发动机缸体 缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种 铝合金的密度小 但刚度差 强度低 价格贵 所以 除了某些发动机为减轻重量而采用铝合金外 一般缸体材料均采用灰铸铁 二 金属材料在汽车上的应用 缸套材料 气缸的缸体一般采用普通铸铁或铝合金 而气缸工作面则用耐磨材料 制成缸套镶入气缸 常用缸套材料为耐磨合金铸铁 主要有高磷铸铁 硼铸铁 合金铸铁等 为了提高缸套的耐磨性 可以用镀铬 表面淬火 喷镀金属钼或其他耐磨合金等办法对缸套进行表面处理 2 发动机缸盖缸盖主要用来封闭气缸构成燃烧室 目前使用的缸盖材料有两种 一种是灰铸铁或合金铸铁 另一种是铝合金 铸铁发动机缸盖具有高温强度 铸造性能好 价格低等优点 但其导热性差 铝合金重量轻 但其高温强度低 使用中容易变形 成本较高 3 活塞组活塞 活塞销和活塞环等零件组成活塞组 常用的活塞材料是铝硅合金 其性能特点是导热性好 密度小 膨胀系数减小 耐磨性 耐蚀性 硬度 刚度和强度提高 铝硅合金活塞需进行固溶处理及人工时效处理 以提高表面硬度 活塞销材料一般用20 20Cr 20CrMnTi等低碳 低碳合金钢 表面进行渗碳或碳氮共渗处理 以满足材料外表面硬而耐磨 内部韧而耐冲击的要求 活塞环材料目前一般多用珠光体基体的灰铸铁或合金铸铁 也有的采用球墨铸铁或可锻铸铁 为了改善活塞环的工作性能 活塞环宜进行表面处理 目前应用最广泛的是镀铬 可使活塞环的寿命提高 倍 其他表面处理的方法还有喷钼 磷化 氧化 涂敷合成树脂等 连杆材料一般采用45钢 40Cr或40MnB等调质钢 气门进气门一般可用40Cr 35CrSi 38CrSi 42Mn2V等合金钢制造 排气门则要求用高铬耐热钢制造 采用4Cr10Si2Mo作为排气门材料时工作温度可达550 650 螺栓 铆钉等冷镦零件常用的螺栓材料有10 15 木螺栓 铆钉 35 普通螺栓 40Cr和15MnVB 重要螺栓 等 二 汽车冷冲压零件用材在汽车零件中 冷冲压零件种类繁多 约占总零件数的50 60 汽车冷冲压零件的材料有钢板和钢带 其中主要是钢板 如08 20 25和Q345等 热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件 如保险杠 刹车盘 纵梁等 这些零件不仅要求钢板具有一定刚度 强度 而且还要具有良好的冲压成型性能 冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂 受力不大的机器外壳 驾驶室 轿车的车身等覆盖零