汽车零部件用特殊钢-讲座.ppt

1、1,汽车零部件用结构钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,2,2006年我国汽车总产量已达到700万辆, 汽车用特钢占全国特钢总产量的35%左右，汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。我国汽车工业用钢材品种构成为:钢板40-60%，钢带5-7%，特钢长材28-35%，钢管2-5%。特钢品种：碳结钢24-35%，合结钢30-35%，弹簧钢24-27%，冷镦钢7-12%，易切钢3%，耐热钢1%。,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,3,汽车部分关键零部件,东

2、风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,4,汽车用结构钢主要用于生产制造发动机系统、动力传动系统、转向系统、制动系统、悬架减震系统的重要零部件。 对汽车用结构钢的基本性能要求是： 材料性能的稳定性和可靠性 材料的可加工性工艺性 经济性良好的性价比,汽车用特殊钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,5,齿轮钢 弹簧钢 合金结构钢 优质碳素结构钢 易切钢 非调质钢 冷镦钢 气阀钢,汽车用特殊钢分类,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Inst

3、itute of DFL,6,齿轮钢 齿轮钢主要用于生产制造: 汽车变速箱轴、齿类零件；汽车驱动桥差速器主从动齿、星形齿、半轴齿轮；转向器蜗轮、蜗杆、齿条；发动机正时齿轮等。 主要性能要求： 零件要求具有良好的抗弯曲疲劳、接触疲劳性能；良好的抗冲击载荷的能力；表面有良好的抗高面压和耐磨性能。,汽车齿轮用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,7,齿轮钢 齿轮钢主要制造工艺流程: 热轧钢（下料） 锻造 锻坯热处理 切削加工 渗碳（或碳氮共渗） 喷丸 磨内孔或珩磨齿,汽车齿轮用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Tec

4、hnology Institute of DFL,成品,检验,8,齿轮钢 齿轮钢的工艺性能要求: 1）锻造性能（热顶锻试验）热成型能力。 2）切削加工性能切削效率、刀具磨损、 刀具寿命 3）热处理工艺性能渗碳速度、变形、晶粒度、淬透性。,汽车齿轮用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,9,国内主要齿轮钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,10,以汽车用齿轮钢为例，国内主要特钢厂生产的汽车用高级齿轮钢： 1）氧含量15ppm 2）淬透性带宽58个HRC 3）非金

5、属夹杂物：A2级、B1.5级、C0.5级、D0.5级 4)晶粒度：6级 5）成分目标值控制水平： 碳当量可以控制在0.02%,其总体水平已达到国际 先进水平。,汽车用钢冶金质量的控制,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,11,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,20CrMnTi纯净度对齿轮弯曲疲劳性能的影响,12,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,20CrMnTi纯净度对齿轮接触疲劳性能的影响,1

6、3,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,喷丸强化对齿轮疲劳寿命的影响,14,Pseudo Carburizing Results: Grain Growth,R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007),东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,15,Fatigue Test at Room Temperature Utilize modified Brugger Sample Vacuum Carburized at 1050

7、oC Frequency = 30 Hz Base alloy = SAE 8620,Nb-Modified Carburized Gear Steels,Ti-modified SAE 8620 steel with 0.8 Mn, 0.6 Cr, 0.43 Ni, 0.2 Mo (wt pct),R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007),东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,16,Fatigue of Vacuum Carburized (1050 oC) Steel Modifie

8、d with Nb,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,17,Austenite Grain Size Importance to Fatigue of Carburized Steels,R. Thompson et al., ASPPRC, CSM SAE (2007),东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,18,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,19,东风汽车有限公司工艺研究所 Materia

9、l Technology Institute of DFL,加工工艺对齿轮疲劳寿命的影响,20,Change in the upper limits of fatigue strength and toughness balance in structural parts during the past 20 years,21,东风公司齿轮用钢现状： 变速箱齿轮：20CrMnTiH、SCM420H； 差速器齿轮：SCM822H、 20CrMnTiH 、 SCM420H 正时齿轮： 20CrMnTiH、SCM420H 近二年，由于Cr-Mo、Cr-Ni-Mo齿轮钢价格飚升，工艺研究所与有关单位合

10、作试验，用20CrMnTiH系列齿轮钢代Cr-Mo齿轮钢，取得了良好效果。,汽车齿轮用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,22,汽车齿轮用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,23,弹簧钢主要用途: 生产制造汽车钢板弹簧、汽车扭力杆、螺旋弹簧、气阀弹簧等。 主要弹簧钢 中国：65Mn、60Si2MnA、60Si2Mn-mode、52CrMnB、50CrVA、55SiMnVB、60CrMnB等 日本：SUP6、SUP7、SUP9、SUP11、SUP11A 美国

11、：9260、6150、5155 德国：60SiMn5、55Si7、60SiCr7、55Cr3、50CrV4,汽车用弹簧钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,24,汽车钢板弹簧主要性能要求： 1)具有较高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度,具有较高的抗弹减松弛稳定性能。 2）表面质量不允许表面存在划痕、裂纹、脱碳层等缺陷，重要弹性零件要求材料表面要剥皮，除去表面缺陷。 3）材料应有足够的淬透性，保证热处理后能完全淬透 4） 要有良好的工艺性能，使材料在冷、热状态下易剪切、冲孔、弯曲、绕卷成型,汽车弹簧用钢,东风汽车有限公司工艺研究所

12、 Material Technology Institute of DFL,25,汽车弹簧用钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,26,汽车弹簧用钢,表面缺陷对EQ240汽车前簧总成疲劳寿命的影响,27,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,簧片在804323MPa应力下的疲劳寿命,28,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,1、末端淬透性试验,淬透性的对比,29,东风汽车有限公司工艺研究所 Mate

13、rial Technology Institute of DFL,1、拉伸试验,30,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,2913Z06-010总成的对比,31,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,2912Z24-010总成的对比,32,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,非调质钢,非调质钢与调质钢工艺流程 调质钢工艺流程:,下料,热锻,调质,调质,机加工,成品,非调质钢工艺流程:,下料,热锻,机加

14、工,成品,33,非调质钢主要优点: 1)非调质钢采用微合金化技术,通过控轧控冷或控锻控冷,使零件的强度水平达到或接近调质钢的强度水平. 2)非调质钢省去调质热处理,节能效果显著. 3)非调质钢毛坯件避免了调质热处理过程中的变形、开裂,无须探伤、校直等工序. 4)非调质钢具有良好的加工性能.,汽车用非调质钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,34,非调质钢主要用途: 非调质钢目前主要用于生产汽车曲轴、连杆、前轴、转向节、花键轴等零件。 国内主要非调质钢： 曲轴48MnV、49MnV、C38N2、S45CV5、 40MnVS等 连

15、杆38MnVS、35MnVS、30MnVS、43MnS等 前轴12Mn2VB、,汽车用非调质钢,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,35,MA non-QT steels have comparative fatigue property to that of Q & T steels at same strength level,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,36,凸轮轴,连杆,曲轴,前驱动轴,前转向节,下臂,转向杆,前轮毂,后转向节,轮毂,About 2

16、030% components made of MA non-QT steels,非 调 质 钢 的 应 用,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,37,非调质钢化学成分(wt%) (GB/T15712-1995),东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,38,非调质钢机械性能(GB/T15712-1995),东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,39,48MnV非调质钢曲轴锻造工艺对性能的影响,东风汽车有

17、限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,40,48MnV非调质钢曲轴锻造工艺对性能的影响,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,41,48MnV非调质钢曲轴锻后控冷工艺对性能的影响,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,42,A：保温4小时后空冷,B：保温1.5小时后空冷,C：保温55分钟后空冷,D：吹风到650后保温,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DF

18、L,43,目前矿石价格： Mo60 ：28.2万元/吨 0.1%Mo约增加466元/吨钢 Ni50-60: 26万元/吨 0.1%Ni约增加520元/吨钢 V50: 13.5万元/吨 0.1%V约增加270元/吨钢 Nb60A: 25万元/吨 0.1%Nb约增加416元/吨钢 (未计冶炼生产成本),材料价格,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,44,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,45,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,46,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,47,结构钢材料和工艺技术的发展,东风汽车有限公司工艺研究所 Material Technology Institute of DFL,1）高强韧化微合金化、高纯净度、晶粒细化、 工艺强化（滚压、喷丸、表面热处理等） 通过材料的高强韧化技术，实现汽车零部件的轻量化设计。 2）材料的易切削化钢中加入硫、铅、钙，进行钢水的变质处理，形成硫、铅、钙系化合物，改善其加工性能。包括齿轮钢、调质钢的易切削化成为材料技术发展的趋势。 3）节能材料的推广应用