第二章_5金屬材料在汽車上應(yīng)用

1、汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章一、典型汽車零件的選材一、典型汽車零件的選材二、金屬材料在汽車上的應(yīng)用二、金屬材料在汽車上的應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 金屬材料在汽車上的應(yīng)用金屬材料在汽車上的應(yīng)用汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1汽車齒輪的選材汽車齒輪的選材（1 1）汽車齒輪的工作條件）汽車齒輪的工作條件 （2 2）汽車齒輪的主要失效形式）汽車齒輪的主要失效形式 一、典型汽車零件的選材一、典型汽車零件的選材汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（3 3）對汽車齒輪的性能要求）對汽車齒輪的性能要求1 1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度；）高的彎曲疲勞強(qiáng)度；2 2）高的接觸疲勞強(qiáng)度耐磨性；）高的接觸疲勞強(qiáng)

2、度耐磨性；3) 3) 較高的強(qiáng)度和沖擊韌性；較高的強(qiáng)度和沖擊韌性；4) 4) 較好的熱處理性能，熱處理變形小。較好的熱處理性能，熱處理變形小。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（4 4）典型汽車齒輪選材）典型汽車齒輪選材 汽車齒輪用材是合金滲碳鋼汽車齒輪用材是合金滲碳鋼20Cr20Cr或或20CrMnTi20CrMnTi，并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應(yīng)壓力，有利后，還可采用噴丸處理，增大表面應(yīng)壓力，有利于提高疲勞強(qiáng)度，并清除氧化皮。于提高疲勞強(qiáng)度，并清除氧化皮。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（5

3、5）合金滲碳齒輪的工藝路線）合金滲碳齒輪的工藝路線 下料下料鍛造鍛造正火正火切削加工切削加工滲碳、淬火及滲碳、淬火及低溫回火低溫回火噴丸噴丸磨削加工磨削加工汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章圖圖2-53 汽車變速齒輪汽車變速齒輪 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章2 2汽車發(fā)動機(jī)曲軸汽車發(fā)動機(jī)曲軸（1 1）汽車發(fā)動機(jī)曲軸的工作條件）汽車發(fā)動機(jī)曲軸的工作條件 曲軸在工作中曲軸在工作中受到彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應(yīng)力。受到彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應(yīng)力。而且，應(yīng)力分布極不均勻；曲軸頸與軸承還發(fā)生而且，應(yīng)力分布極不均勻；曲軸頸與軸承還發(fā)生滑動摩擦。滑動摩擦。（2 2）曲軸的

4、主要失效形式）曲軸的主要失效形式 疲勞斷裂和軸頸嚴(yán)重疲勞斷裂和軸頸嚴(yán)重磨損兩種。磨損兩種。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（3 3）對曲軸的性能要求：）對曲軸的性能要求：1 1）高的強(qiáng)度；）高的強(qiáng)度；2 2）一定的沖擊韌度；）一定的沖擊韌度；3 3）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度；）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度；4 4）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（4 4）典型曲軸的選材）典型曲軸的選材 鍛鋼曲軸一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼鍛鋼曲軸一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼制造，

5、如制造，如3030、4545、35Mn235Mn2、40Cr40Cr、35 Cr Mo35 Cr Mo等。鑄等。鑄造曲軸主要由鑄鋼、球墨鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵造曲軸主要由鑄鋼、球墨鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵及合金鑄鐵等制造，如及合金鑄鐵等制造，如ZG230-450ZG230-450、QT600-3QT600-3、QT700-2QT700-2、KTZ450-5KTZ450-5、KTZ500-4KTZ500-4等。等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（5 5）曲軸典型的工藝路線）曲軸典型的工藝路線可根據(jù)材質(zhì)不同分為兩類：可根據(jù)材質(zhì)不同分為兩類：1 1）鑄造曲軸的典型工藝路線）鑄造曲軸的典型工藝路線：

6、鑄造鑄造高溫正火高溫正火高溫回火高溫回火切削加工切削加工軸頸氣軸頸氣體滲碳體滲碳2 2）鍛鋼曲軸的典型工藝路線）鍛鋼曲軸的典型工藝路線： 下料下料模鍛模鍛調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)切削加工切削加工軸頸表面淬火軸頸表面淬火汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章3 3汽車板簧汽車板簧（1 1）汽車板簧失效形式及性能要求）汽車板簧失效形式及性能要求 汽車板簧用于緩沖和吸振，承受很大的交變汽車板簧用于緩沖和吸振，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷。汽車板簧的主要失效形式為剛應(yīng)力和沖擊載荷。汽車板簧的主要失效形式為剛度不足引起的過度變形或疲勞斷裂。因此，對汽度不足引起的過度變形或疲勞斷裂。因此，對汽車板簧的性能要求是材料要有較

7、高的屈服強(qiáng)度和車板簧的性能要求是材料要有較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（2 2）典型板簧選材）典型板簧選材 汽車板簧一般選用彈性高的合金彈簧鋼來制汽車板簧一般選用彈性高的合金彈簧鋼來制造，如造，如65Mn65Mn、65Si2Mn65Si2Mn鋼等。對于中型或重型汽車，鋼等。對于中型或重型汽車，板簧還采用板簧還采用50 CrMn50 CrMn、55 SiMnVB55 SiMnVB鋼；對于中型載鋼；對于中型載貨汽車用的大截面積板簧，則采用貨汽車用的大截面積板簧，則采用55SiMnMoV55SiMnMoV、55SiM

8、nMoVNb55SiMnMoVNb鋼制造。鋼制造。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（3 3）工藝路線）工藝路線 熱軋鋼板沖裁下料熱軋鋼板沖裁下料壓力成型壓力成型淬火淬火中溫回火中溫回火噴丸強(qiáng)化噴丸強(qiáng)化噴丸強(qiáng)化也是表面強(qiáng)化的手段，目的是提高零件噴丸強(qiáng)化也是表面強(qiáng)化的手段，目的是提高零件的疲勞強(qiáng)度。的疲勞強(qiáng)度。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（一）汽車結(jié)構(gòu)零件用材（一）汽車結(jié)構(gòu)零件用材1.1.發(fā)動機(jī)缸體和缸套材料發(fā)動機(jī)缸體和缸套材料 缸體常用的材料有灰鑄鐵和鋁合金兩種。鋁缸體常用的材料有灰鑄鐵和鋁合金兩種。鋁合金的密度小，但剛度差、強(qiáng)度低、價格貴。所合金的密度小，但剛度差、強(qiáng)度低、價格

9、貴。所以，除了某些發(fā)動機(jī)為減輕重量而采用鋁合金外，以，除了某些發(fā)動機(jī)為減輕重量而采用鋁合金外，一般缸體材料均采用灰鑄鐵。一般缸體材料均采用灰鑄鐵。二、金屬材料在汽車上的應(yīng)用二、金屬材料在汽車上的應(yīng)用汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 氣缸的缸體一般采用普通鑄鐵或鋁合金，而氣缸的缸體一般采用普通鑄鐵或鋁合金，而氣缸工作面則用耐磨材料，制成缸套鑲?cè)霘飧?。氣缸工作面則用耐磨材料，制成缸套鑲?cè)霘飧?。常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵，主要有高磷鑄鐵、常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵，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，硼鑄鐵、合金鑄鐵等。為了提高缸套的耐磨性，可以用鍍鉻、表面淬火、噴鍍金屬

10、鉬或其他耐磨可以用鍍鉻、表面淬火、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對缸套進(jìn)行表面處理。合金等辦法對缸套進(jìn)行表面處理。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章2 2發(fā)動機(jī)缸蓋發(fā)動機(jī)缸蓋 缸蓋主要用來封閉氣缸構(gòu)成燃燒室。目前使缸蓋主要用來封閉氣缸構(gòu)成燃燒室。目前使用的缸蓋材料有兩種：一種是灰鑄鐵或合金鑄鐵；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。鑄鐵發(fā)動機(jī)缸蓋具有高溫強(qiáng)度、另一種是鋁合金。鑄鐵發(fā)動機(jī)缸蓋具有高溫強(qiáng)度、鑄造性能好、價格低等優(yōu)點(diǎn)，但其導(dǎo)熱性差、重鑄造性能好、價格低等優(yōu)點(diǎn)，但其導(dǎo)熱性差、重量輕，但其高溫強(qiáng)度低，使用中容易變形、成本量輕，但其高溫強(qiáng)度低，使用中容易變形、成本

11、較高。較高。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章3 3活塞組活塞組 活塞、活塞銷和活塞環(huán)等零件組成活塞組。活塞、活塞銷和活塞環(huán)等零件組成活塞組。常用的活塞材料是鋁硅合金，其性能特點(diǎn)是導(dǎo)熱常用的活塞材料是鋁硅合金，其性能特點(diǎn)是導(dǎo)熱性好、密度小、膨脹系數(shù)減小，耐磨性、耐蝕性、性好、密度小、膨脹系數(shù)減小，耐磨性、耐蝕性、硬度、剛度和強(qiáng)度提高。鋁硅合金活塞需進(jìn)行固硬度、剛度和強(qiáng)度提高。鋁硅合金活塞需進(jìn)行固溶處理及人工時效處理，以提高表面硬度。溶處理及人工時效處理，以提高表面硬度。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 活塞銷材料一般用活塞銷材料一般用2020、20Cr20Cr、20CrMnTi20C

12、rMnTi等低等低碳、低碳合金鋼，表面進(jìn)行滲碳或碳氮共滲處理，碳、低碳合金鋼，表面進(jìn)行滲碳或碳氮共滲處理，以滿足材料外表面硬而耐磨、內(nèi)部韌而耐沖擊的以滿足材料外表面硬而耐磨、內(nèi)部韌而耐沖擊的要求。要求。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 活塞環(huán)材料目前一般多用珠光體基體的灰鑄活塞環(huán)材料目前一般多用珠光體基體的灰鑄鐵或在灰鑄鐵基礎(chǔ)上添加一定量的銅、鉻、鉬及鐵或在灰鑄鐵基礎(chǔ)上添加一定量的銅、鉻、鉬及鎢等合金元素的合金鑄鐵，也有的采用球墨鑄鐵鎢等合金元素的合金鑄鐵，也有的采用球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵。為了改善活塞環(huán)的工作性能，活塞或可鍛鑄鐵。為了改善活塞環(huán)的工作性能，活塞環(huán)宜進(jìn)行表面處理。目前應(yīng)用最廣

13、泛的是鍍鉻，環(huán)宜進(jìn)行表面處理。目前應(yīng)用最廣泛的是鍍鉻，可使活塞環(huán)的壽命提高倍。其他表面處理可使活塞環(huán)的壽命提高倍。其他表面處理的方法還有噴鉬、磷化、氧化、涂敷合成樹脂等。的方法還有噴鉬、磷化、氧化、涂敷合成樹脂等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 連桿材料一般采用連桿材料一般采用4545鋼、鋼、40Cr40Cr或或40MnB40MnB等調(diào)質(zhì)等調(diào)質(zhì)鋼。合金鋼雖具有很高強(qiáng)度，但對應(yīng)力集中很敏鋼。合金鋼雖具有很高強(qiáng)度，但對應(yīng)力集中很敏感。感。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章氣門氣門 進(jìn)氣門一般可用進(jìn)氣門一般可用40Cr40Cr、35CrSi35CrSi、 38CrSi38CrSi、42M

14、n2V42Mn2V等合金鋼制造；而排氣門則要求用高鉻耐等合金鋼制造；而排氣門則要求用高鉻耐熱鋼制造，采用熱鋼制造，采用4Cr10Si2Mo4Cr10Si2Mo作為氣門材料時工作作為氣門材料時工作溫度可達(dá)溫度可達(dá)550650 550650 。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章半軸半軸 汽車半軸通常選用調(diào)質(zhì)鋼制造。中、小型汽汽車半軸通常選用調(diào)質(zhì)鋼制造。中、小型汽車的半軸一般用車的半軸一般用4545鋼、鋼、40Cr40Cr，而重型汽車則用，而重型汽車則用40MnB40MnB 、40CrNi40CrNi或或40CrMnMo40CrMnMo等淬透性較高的合金鋼等淬透性較高的合金鋼制造。半軸加工中常采

15、用噴丸處理及滾壓凸緣根制造。半軸加工中常采用噴丸處理及滾壓凸緣根部圓角等強(qiáng)化方法。部圓角等強(qiáng)化方法。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章螺栓、鉚釘?shù)壤溏吜慵菟?、鉚釘?shù)壤溏吜慵?常用的螺栓材料有常用的螺栓材料有1010、1515（木螺栓，鉚釘）、（木螺栓，鉚釘）、35(35(普通螺栓普通螺栓) )、40Cr40Cr和和15MnVB(15MnVB(重要螺栓重要螺栓) )等。等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（二）汽車?yán)錄_壓零件用材（二）汽車?yán)錄_壓零件用材 在汽車零件中，冷沖壓零件種類繁多，約占在汽車零件中，冷沖壓零件種類繁多，約占總零件數(shù)的總零件數(shù)的50%50%60%60%。汽車?yán)錄_壓

16、零件的材料有。汽車?yán)錄_壓零件的材料有鋼板和鋼帶，其中主要是鋼板，包括熱軋鋼板和鋼板和鋼帶，其中主要是鋼板，包括熱軋鋼板和冷軋鋼板，如冷軋鋼板，如0808、2020、2525和和Q345Q345等。等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 熱軋鋼板主要用來制造一些承受一定載荷的熱軋鋼板主要用來制造一些承受一定載荷的結(jié)構(gòu)件，如保險杠、剎車盤、縱梁等。這些零件結(jié)構(gòu)件，如保險杠、剎車盤、縱梁等。這些零件不僅要求鋼板具有一定剛度、強(qiáng)度，而且還要具不僅要求鋼板具有一定剛度、強(qiáng)度，而且還要具有良好的沖壓成型性能。冷軋鋼板主要用來制造有良好的沖壓成型性能。冷軋鋼板主要用來制造一些形狀復(fù)雜，受力不大的機(jī)器外殼

17、、駕駛室、一些形狀復(fù)雜，受力不大的機(jī)器外殼、駕駛室、轎車的車身等覆蓋零件。這些零件對鋼板的強(qiáng)度轎車的車身等覆蓋零件。這些零件對鋼板的強(qiáng)度要求不高，但卻要求具有優(yōu)良的表面質(zhì)量和沖壓要求不高，但卻要求具有優(yōu)良的表面質(zhì)量和沖壓性能，以保證高的成品合格率。性能，以保證高的成品合格率。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 近年開發(fā)的加工性能良好、強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度近年開發(fā)的加工性能良好、強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度）高的薄鋼板和抗拉強(qiáng)度）高的薄鋼板高強(qiáng)度鋼板，由于高強(qiáng)度鋼板，由于其可降低汽車自重、提高燃油經(jīng)濟(jì)性而在汽車上其可降低汽車自重、提高燃油經(jīng)濟(jì)性而在汽車上獲得應(yīng)用，如已用于制造車身外面板（包括車頂、獲得應(yīng)用，如已用于制造車身外面板（包括車頂、前臉、后圍、發(fā)動機(jī)罩、車門、行李箱等）、車前臉、后圍、發(fā)動機(jī)罩、車門、行李箱等）、車身內(nèi)蒙保險杠、橫梁、邊梁、支架、發(fā)動機(jī)框架身內(nèi)蒙保險杠、橫梁、邊梁、支架、發(fā)動機(jī)框架等。等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用