汽车底盘常用金属材料机械性能研究

汽车底盘常用金属材料机械性能研汽车底盘常用金属材料机械性能研 究究 目前汽车底盘材料中比较常用的金属材料包括合金钢 铸 铁以及铝合金材料 本文通过相关参考文献的调研 对汽车底 盘金属材料中的钢铁材料以及铝合金材料的力学性能及使用现 状进行了深入的分析 首先主要介绍了等温淬火球墨铸铁 这 种材料因其优异的综合力学性能在汽车底盘零部件方面取得了 比较广泛的应用 其次重点介绍了使用在汽车底盘 6000 系列铝 合金材料 分析了 al mg si 合金的研究现状 目前汽车底盘各部件的材料主要包括了传动部件 行使部 件 转向部件以及制动系统部件 传动部件中的离合器片采用 的是玻璃纤维以及石墨加金属粉末压制而成 或者是经过调质 处理的合金钢材 变速器外壳通常采用铸铁及合金钢 万向传 动装置的材料一般为灰铸铁 在行使部件中的车架一般使用碳 素钢 车桥采用灰铸铁或者优质碳素钢 在转向部件中 采用 优质碳素钢或者铸铁来制造转向横拉杆 合金调质钢用在转向 节 制动系统中的轮缸所用材料为铸铁 制动管路的材料为铸 铁 本文通过大量参考文献的调研与分析 研究了汽车底盘常 用的金属材料的力学性能们主要包括了合金钢 球铁以及铝合 金部件 等温淬火球铁材料的力学性能等温淬火球铁材料的力学性能 等温淬火球墨铸铁具有很高的强度和韧性 十分适合用作 汽车零部件 国外已经广泛使用这种球墨铸铁制造传动齿轮以 及底盘零件 在欧美等发达国家的等温淬火零部件的使用量达 到了 50 以上 其中又以底盘零部件为主 如表 1 所示 表 1 等温淬火球墨铸铁在欧洲与美国市场中的应用 中 重型卡车轻型汽车建筑矿山农机通用机械铁路能源 北美 26 25 8 14 11 16 欧洲 34 14 22 4 5 3 18 等温淬火球墨铸铁通过加入合金元素使得原有的铁素体与 珠光体转变为针状的铁素体与富碳的奥氏体组织 正是由于这 种显微组织 使得这种材料具有优异的力学性能 与合金钢材 相比 比强度高 低能耗 产生的噪音比较小 具有较好的断 裂韧性 同时还具备着普通灰铸铁优异的力学性能 在金属材 料断裂的过程中 通常根据断口的形貌分为韧性断裂和脆性断 裂 对于汽车底盘零部件而言 这一类型金属材料的断裂方式 必须为韧性断裂 所以等温淬火球墨铸铁的断裂方式一般为韧 性断裂 在保证具有较高强度的同时 还具备了良好的塑韧性 对于汽车底盘材料而言 不仅要求具有较高的强度 还要有良 好的塑性和韧性 汽车底盘常用的金属材料的性能见表 2 表 2 汽车底盘常用金属材料的力学性能 材料热处理工艺 抗拉强度 mpa 屈服强度 mpa 延伸率 冲击韧性 kv2 j 硬度 hb 弯曲疲劳强 度 mpa 45 840 淬火 600 回火 6003551639229388 40cr 850 淬火 520 回火 980785947209422 35crmoa 850 淬火 550 回火 9808351263229430 zg230 450 820 840 淬火 550 650 回火 4502302225163 217 钢 zg40cr 830 860 淬火 520 580 回火 62834518229 231 qt400 18 退火 4002501812 14130 180200 220 qt450 10 退火 4503101012 14160 210200 220 qtd900 8 adi 900 淬火 300 回火 900600812302450 球铁 qtd10510 6 adi 900 淬火 270 回火 1050700610 6340485 经过喷丸表面处理以后的等温淬火球墨铸铁的抗弯强度提 高了 40 以上 2 汽车底盘铝合金材料汽车底盘铝合金材料 汽车底盘常用的铝合金材料主要包括了铸造铝合金以及热 处理强化形变铝合金 铸造铝合金材料具有冶炼工艺比较简单 铸造工艺性能优良 力学性能良好从而受到汽车制造业的广泛 关注 目前汽车底盘产用的铝合金材料为 6000 系列铝合金 6000 系列的铝合金的锻造性能比较好 在进行热力锻造的过程 中 铝合金型材表面并没有氧化皮 锻造余量较少 铝合金的 耐腐蚀性较好 并没有应力腐蚀开裂的现象 在制造汽车底盘 材料的铝合金比较典型的牌号就是 6061 铝合金 6000 系列铝 合金在制造汽车底盘 摇臂以及控制臂等汽车关键零部件方面 具有较大的优势 上海交通大学研究了 al mg si 合金 向该合 金中添加了相关晶粒细化的元素 固溶时效以后得到的力学性 能如表 2 所示 表 2 al mg si 合金材料参数 t mmdire gpas mpab mparnc mpa 069 3370 5381 20 560 047460 2 4564 6360 1374 70 590 043445 31 9071 2364 1379 30 590 04443 5 2006 年美国福特汽车公司开发了 sg112 t4al 合金 这种合 金就是在铝中加入了 1 si 和 0 5 左右的 mg 元素 这种铝合金 在冷加工以前其强度为 110mpa 比一般的铝合金低 30mpa 但是在喷漆一小时后强度增加到 210mpa 强度提高一倍 超过 了铁的强度 该合金的烤漆温度与钢板相同均为 180 而传统 铝合金的烤漆温度均在 200 尽管 6000 系列铝合金的价格是 钢管的 2 倍 但是每辆车的外壳可以降重 50 左右 通过优化 6000 系列合金的化学成分和各种加工工艺 研制出性能更强的 6000 系列车身用铝合金 例如超塑性铝合金 通过改变热处理 工艺 提高 6000 系列铝合金的使用系能 欧美等发达国家的材 料工作者开展了旨在提高了合金综合性能的固溶 时效 再时效 处理技术的研究 将来 6000 系列的铝合金 t6 处理可以改为 rra 处理 目的是为了在晶界分布的连续链状析出相改变为不 连续的非共格析出相 al mg si 合金中 cu 含量的增加会降低合 金的抗腐蚀性能 同时合金的峰值硬度和抗拉强度也会呈现不 同程度的升高 德国的汽车制造商为了控制钢板的抗腐蚀性能 要求 cu 元素的含量要低于 0 1 但是北美汽车制造商为了提 高铝合金板材的强度 添加的铜元素的含量达到了 0 7 研制 出了 aa6111 合金 目前汽车底盘材料中比较常用的金属材料包括合金钢 铸 铁以及铝合金材料 本文通过相关参考文献的调研