汽车典型零件选材

1、 齿轮传动是机器和仪器仪表中最常用的一种传动，它用于传递两轴间的动力和运动，以及用来改变运动的形式和速度 齿轮传动是劳动人民在生产实践中创造出来的。 早在两千多年前我国劳动人民就首先发明和应 用了直线形齿轮，经过不断地发展和完善，目前在工业中已广泛应用各种类型的齿轮。 1. 1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮是汽车中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调齿轮是汽车中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调节速度。节速度。（1 1）工作条件）工作条件1 1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。2 2）

2、齿面相互滑动和滚动，承受较大的交变接触力及强烈的摩擦。）齿面相互滑动和滚动，承受较大的交变接触力及强烈的摩擦。3 3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。（2 2）主要失效形式）主要失效形式1 1）疲劳断裂。）疲劳断裂。 主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。2 2）齿面磨损。）齿面磨损。3 3）齿面接触疲劳破坏）齿面接触疲劳破坏 。4 4）过载断裂。）过载断裂。（3 3）性能要求）性能要求1 1）高的弯曲疲劳强度）高的弯曲疲劳强度2 2）高的接触疲劳强度和耐磨性）高的接触疲劳强度和耐磨性3

3、 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性）齿轮心部要有足够的强度和韧性 汽车齿轮：汽车齿轮：工作条件恶劣。受力大，超载和受冲击频工作条件恶劣。受力大，超载和受冲击频繁，要求较高的表面耐磨、抗疲劳性能，心部强韧性高。繁，要求较高的表面耐磨、抗疲劳性能，心部强韧性高。一般选合金渗碳钢。一般选合金渗碳钢。选材：选材：20CrMnTi20CrMnTi热处理技术要求：热处理技术要求：渗层渗层0.81.3mm0.81.3mm，齿面硬度，齿面硬度HRC5862HRC5862，心部硬度，心部硬度HRC3545HRC3545。热处理方法：热处理方法：锻后正火锻后正火950970950970空冷，空冷，HB179217

4、HB179217渗碳渗碳920940920940，46h46h，预冷至，预冷至830850830850直接油淬，直接油淬， 170190170190低温回火低温回火2h2h工艺路线：工艺路线：下料下料锻造锻造正火正火机加机加渗碳渗碳( (内孔防渗内孔防渗) )、预、预冷淬火冷淬火+ +低温回火低温回火喷丸喷丸校正花键孔校正花键孔磨齿磨齿轻载、低中速，冲击力小，精度低齿轮：轻载、低中速，冲击力小，精度低齿轮： 碳钢（碳钢（Q255、Q275、45、50Mn等），正火或调质成软等），正火或调质成软面齿轮。如减速箱齿轮等。面齿轮。如减速箱齿轮等。中载、中速、中等冲击、运动平稳齿轮：中载、中速、中等冲

5、击、运动平稳齿轮： 中碳（合金）钢（中碳（合金）钢（45、40Cr、42SiMn、55Tid等）。感等）。感应淬火回火硬齿面（应淬火回火硬齿面（50 55HRC）。如机床齿轮。）。如机床齿轮。重载、中高速、大冲击载荷齿轮：重载、中高速、大冲击载荷齿轮： 低碳（合金）钢（低碳（合金）钢（20Cr、20MnB、20CrMnTi）渗碳）渗碳（碳氮共渗）及淬火低温回火，齿面（碳氮共渗）及淬火低温回火，齿面5863HRC。如。如汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小：精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小： 38CrMoAl、35C

6、rMo等。调质及气体氮化。如非重载、等。调质及气体氮化。如非重载、工作平稳的精密齿轮。工作平稳的精密齿轮。1. 1. 轴的工作条件、失效形式及性能要求轴的工作条件、失效形式及性能要求（1 1）一般轴的工作条件）一般轴的工作条件1 1）传递一定的扭矩，承受交变弯矩和拉、压载荷。）传递一定的扭矩，承受交变弯矩和拉、压载荷。2 2）轴颈承受较大的摩擦）轴颈承受较大的摩擦3 3）承受一定的冲击载荷）承受一定的冲击载荷（2 2）主要失效形式）主要失效形式1 1）疲劳断裂疲劳断裂 长期受扭转和弯曲交变载荷作用长期受扭转和弯曲交变载荷作用2 2）断裂失效断裂失效 大载荷或冲击载荷作用大载荷或冲击载荷作用3

7、3）磨损失效磨损失效 轴颈或花键处过度磨损轴颈或花键处过度磨损（3 3）对轴用材料性能要求）对轴用材料性能要求1 1）良好的综合力学性能）良好的综合力学性能2 2）高的疲劳强度）高的疲劳强度3 3）良好的耐磨性）良好的耐磨性 2. 2. 轴类零件的选材轴类零件的选材 (1) (1) 不传递动力只承受弯矩起支撑作用的不传递动力只承受弯矩起支撑作用的轴：轴：中碳钢中碳钢调质，对有轴颈摩擦的，轴调质，对有轴颈摩擦的，轴颈还要表面淬火。颈还要表面淬火。 (2) (2) 主要受弯曲，扭转的轴：主要受弯曲，扭转的轴：一般淬透性一般淬透性的的中碳钢中碳钢调质；对于高角度和尺寸稳定调质；对于高角度和尺寸稳定性

8、和高耐磨性的，调质后要氮化。性和高耐磨性的，调质后要氮化。 (3) (3) 同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载荷的轴：荷的轴：淬透性较高的淬透性较高的中碳钢中碳钢，调质。，调质。内燃机曲轴选材内燃机曲轴选材 内燃机曲轴选材原则主要根内燃机曲轴选材原则主要根据内燃机的类型、功率大小、转据内燃机的类型、功率大小、转 速高低和相应轴承材料等项条件速高低和相应轴承材料等项条件而定，同时也需考虑加工条而定，同时也需考虑加工条 件、生产批量和热处理工艺及制件、生产批量和热处理工艺及制造成本。造成本。由于在滚动轴承中工作，要求轴由于在滚动轴承中工作，要求轴颈部有较高的硬度和耐磨

9、性。颈部有较高的硬度和耐磨性。 通常可选用通常可选用QT7002 QT7002 ，其工，其工艺路线如下：艺路线如下：铸造铸造-高温正火高温正火-高温回火高温回火-切削加工切削加工-轮颈气体渗氮轮颈气体渗氮110型柴油机球墨铸铁曲轴型柴油机球墨铸铁曲轴 材料：材料： QT600-3球铁。球铁。 热处理技术条件：热处理技术条件： 整体正火，整体正火，b650MPa，ak15J/cm2，240 300 HBS；轴颈表面淬火、低温；轴颈表面淬火、低温回火回火 (55HRC，珠光体数，珠光体数量量70%)。 工艺路线：工艺路线： 铸造成形铸造成形正火正火+高温回火高温回火切削加工切削加工轴颈表面淬轴颈表

10、面淬火、回火火、回火磨削。磨削。弹簧类零件的选材弹簧类零件的选材一、弹簧的工作条件、失效形式及性能要求一、弹簧的工作条件、失效形式及性能要求（1 1）工作条件）工作条件1 1）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力 或扭转应力。或扭转应力。2 2）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用3 3）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用（2 2）主要失效形式）主要失效形式1 1）塑性变形）塑性变形2 2）疲劳断裂）疲劳断裂3 3）

11、快速脆性断裂）快速脆性断裂4 4）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高温下使）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高温下使 用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。（3 3）对弹簧用材性能要求）对弹簧用材性能要求1 1）高的弹性极限和屈强比（）高的弹性极限和屈强比（s/b）2 2）高的疲劳强度）高的疲劳强度3 3）好的材质和表面质量）好的材质和表面质量4 4）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性二、弹簧的材料 要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限，足够的韧性和塑性，良好的热处理性能。常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢（如60、75、65Mn等）、硅锰弹簧钢（如60Si2MnA）、铬钒弹簧钢（如50Cr-VA）、不锈钢（如1Cr18Ni9）及青铜（如QBe2）等。汽车板簧汽车板簧汽车板簧：用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲汽车板簧：用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲击载荷，击载荷，需要高的屈服强度和疲劳强度。需要高的屈服强度和疲劳强度。中重型汽车板簧用中重型汽车板簧用50CrMn50CrMn，55SiMnV55SiMnV钢；重型大截面板簧用钢