汽車零件選材與熱處理淬火工藝

為了能夠安全、經(jīng)濟(jì)、高效率地完成運(yùn)輸任務(wù)，就要求汽車具有以下最基本的使用性能：承載量、車速和性能、燃料消耗經(jīng)濟(jì)性、壽命、安全可靠性等。(1)缸體類零件缸體材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，好的鑄造性和切削性，價格低廉。缸體常用的材料有灰鑄鐵和鋁合金兩種。缸蓋應(yīng)選用導(dǎo)熱性好、高溫機(jī)械強(qiáng)度高、能承受反復(fù)熱應(yīng)力、鑄造性能良好的材料來制造。目前使用的缸蓋材料有兩種：一種是灰鑄鐵或合金鑄鐵；另一種是鋁合金。氣缸工作面用耐磨材料，制成缸套鑲?cè)藲飧住３Ｓ酶滋撞牧蠟槟湍ズ辖痂T鐵，主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵、合金鑄鐵等。為了提高缸套的耐磨性，可以用鍍鉻、表面熱處理淬火工藝、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對缸套進(jìn)行表面熱處理淬火。活塞組零件活塞、活塞銷和活塞環(huán)等零件組成活塞組，活塞組在工作中受周期性變化的高溫、高壓燃?xì)庾饔茫⒃跉飧變?nèi)作高速往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生很大的慣性載荷。對活塞材料的要求是熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、膨脹系數(shù)小、密度小，減摩性、耐磨性、耐蝕性和熱處理淬火工藝性好等。齒輪零件選材汽車齒輪主要分裝在變速箱和差速器中，工作條件遠(yuǎn)比機(jī)床齒輪惡劣，特別是主傳動系統(tǒng)中的齒輪，受力較大，超載與受沖擊頻繁，因此其耐磨性、疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度以及沖擊韌性等，均要求比機(jī)床齒輪高。由于彎曲與接觸應(yīng)力都很大，用高頻熱處理淬火工藝強(qiáng)化表面不能保證要求，所以汽車的重要齒輪都用滲碳熱處理淬火工藝進(jìn)行強(qiáng)化處理。因此這類齒輪一般都用合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi等制造，特別是后者在我國汽車齒輪生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。為了進(jìn)一步提高齒輪的耐用性，除了滲碳、熱處理淬火外，還可以采用噴丸處理等表面強(qiáng)化熱處理淬火工藝。噴丸處理后，齒面硬度可提高1-3HRC，耐用性可提高7-11倍。氣門選材氣門工作時，需要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，排氣門工作溫度高達(dá)650-850℃，氣門頭部還承受氣壓力及落座時因慣性力而產(chǎn)生的相當(dāng)大的沖擊。氣門材料應(yīng)選用耐熱、耐蝕、耐磨的材料，進(jìn)氣門一般可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金鋼經(jīng)過熱處理淬火工藝制造，而排氣門則要求用高鉻耐熱鋼制造。軸類零件選材軸類零件工作時主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用。此外，軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動，使軸承受沖擊載荷；軸與軸上零件有相對運(yùn)動，相互間存在摩擦和磨損；多數(shù)軸還會承受一定的過載載荷。軸類零件的失效方式為長期交變載荷下的疲勞斷裂，或大載荷或沖擊載荷作用引起的過量變形、斷裂，或與其他零件相對運(yùn)動時產(chǎn)生的表面過度磨損等。軸類零件的選材應(yīng)根據(jù)載荷大小、類型等決定：主要受扭轉(zhuǎn)、彎曲的軸類零件，一般選用具有一定綜合機(jī)械性能、對應(yīng)力集中敏感性較小且價格低廉的碳鋼，如35、40、45、50等，經(jīng)熱處理淬火工藝之正火、調(diào)質(zhì)或表面熱處理淬火改善性能；受軸向載荷的軸類零件，因心部受力較大并要限制軸的外形、尺寸和重量，或軸頸的耐磨性等要求高時，采用具有較高淬透性的合金鋼，既兼顧強(qiáng)度和韌性，又考慮疲勞抗力。冷沖壓零件選材汽車?yán)錄_壓零件種類繁多，如車身、縱梁、擋板等，約占總零件數(shù)的50%-60%。汽車?yán)錄_壓零件用16M料有鋼板和鋼帶，其中主要是鋼板，包括熱軋鋼板和冷軋鋼板，如鋼板08、20、25和16Mn等。連桿選材連桿連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中，除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個很復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作，既受交變的拉壓應(yīng)力，又受彎曲應(yīng)力，零件需經(jīng)過熱處理淬火介質(zhì)處理。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。連桿條件要求連桿既具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能，又要求具有足夠的剛性和韌性。連桿材料一般采用，45鋼、40Cr或，40MnB等調(diào)質(zhì)鋼。汽車板簧選材汽車板簧用于緩沖和吸振，在外力作用下壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用，需要高的屈服極限和疲勞強(qiáng)度。失效形式主要是在外載荷作用下，材料內(nèi)部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力超過材料本身的屈服應(yīng)力后發(fā)生的塑性變形，或在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的疲勞斷裂。本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實(shí)踐》一書。