第二章_金属材料在汽车上应用

1、第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用一、典型汽车零件的选材一、典型汽车零件的选材二、金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用1 1汽车齿轮的选材汽车齿轮的选材（1 1）汽车齿轮的工作条件）汽车齿轮的工作条件 （2 2）汽车齿轮的主要失效形式）汽车齿轮的主要失效形式 P82表表2-45一、典型汽车零件的选材一、典型汽车零件的选材第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上

2、的应用金属材料在汽车上的应用（3 3）对汽车齿轮的性能要求）对汽车齿轮的性能要求1 1）高的弯曲疲劳强度；）高的弯曲疲劳强度；2 2）高的接触疲劳强度耐磨性；）高的接触疲劳强度耐磨性；3) 3) 较高的强度和冲击韧性；较高的强度和冲击韧性；4) 4) 较好的热处理性能，热处理变形小。较好的热处理性能，热处理变形小。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（4 4）典型汽车齿轮选材）典型汽车齿轮选材 汽车齿轮用材是合金渗碳钢汽车齿轮用材是合金渗碳钢20Cr20Cr或或20CrMnTi20CrMnTi，并经渗碳、淬火和低温回火。渗碳、淬火、回火并经

3、渗碳、淬火和低温回火。渗碳、淬火、回火后，还可采用喷丸处理，增大表面应压力，有利后，还可采用喷丸处理，增大表面应压力，有利于提高疲劳强度，并清除氧化皮。于提高疲劳强度，并清除氧化皮。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（5 5）合金渗碳齿轮的工艺路线）合金渗碳齿轮的工艺路线 下料下料锻造锻造正火正火切削加工切削加工渗碳、淬火及渗碳、淬火及低温回火低温回火喷丸喷丸磨削加工磨削加工第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用图图2-53 汽车变速齿轮汽车变速齿轮 第二章第二章 金属材料金属材料 第四

4、节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用2 2汽车发动机曲轴汽车发动机曲轴（1 1）汽车发动机曲轴的工作条件）汽车发动机曲轴的工作条件 曲轴在工作中受到弯曲、扭转、剪切、拉压、曲轴在工作中受到弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力。而且，应力分布极不均匀；曲冲击等交变应力。而且，应力分布极不均匀；曲轴颈与轴承还发生滑动摩擦。轴颈与轴承还发生滑动摩擦。（2 2）曲轴的主要失效形式）曲轴的主要失效形式 疲劳断裂和轴颈严重磨损两种。疲劳断裂和轴颈严重磨损两种。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节

5、第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（3 3）对曲轴的性能要求：）对曲轴的性能要求：1 1）高的强度；）高的强度；2 2）一定的冲击韧度；）一定的冲击韧度；3 3）足够的弯曲、扭转疲劳强度；）足够的弯曲、扭转疲劳强度；4 4）足够的刚度；轴径表面有高的硬度和耐磨性。）足够的刚度；轴径表面有高的硬度和耐磨性。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（4 4）典型曲轴的选材）典型曲轴的选材 锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合金钢锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合金钢制造，如制造，如3030、4545、35Mn235Mn2、40Cr4

6、0Cr、35 Cr Mo35 Cr Mo等。铸等。铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等制造，如及合金铸铁等制造，如ZG230-450ZG230-450、QT600-3QT600-3、QT700-2QT700-2、KTZ450-5KTZ450-5、KTZ500-4KTZ500-4等。等。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（5 5）曲轴典型的工艺路线）曲轴典型的工艺路线可根据材质不同分为两类：可根据材质不同分为两类：1 1）铸造曲轴的典型工艺路线）铸造曲轴的典型工艺路线：铸造铸造高

7、温正火高温正火高温回火高温回火切削加工切削加工轴颈气轴颈气体渗碳体渗碳2 2）锻钢曲轴的典型工艺路线）锻钢曲轴的典型工艺路线： 下料下料模锻模锻调质调质切削加工切削加工轴颈表面淬火轴颈表面淬火第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用3 3汽车板簧汽车板簧（1 1）汽车板簧失效形式及性能要求）汽车板簧失效形式及性能要求 汽车板簧用于缓冲和吸振，承受很大的交变汽车板簧用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷。汽车板簧的主要失效形式为刚应力和冲击载荷。汽车板簧的主要失效形式为刚度不足引起的过度变形或疲劳断裂。因此，对汽度不足引起的过度变形或疲劳断

8、裂。因此，对汽车板簧的性能要求是材料要有较高的屈服强度和车板簧的性能要求是材料要有较高的屈服强度和疲劳强度。疲劳强度。 第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（2 2）典型板簧选材）典型板簧选材 汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧钢来制汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧钢来制造，如造，如65Mn65Mn、65Si2Mn65Si2Mn钢等。对于中型或重型汽车，钢等。对于中型或重型汽车，板簧还采用板簧还采用50 CrMn50 CrMn、55 SiMnVB55 SiMnVB钢；对于中型载钢；对于中型载货汽车用的大截面积板簧，则采用货汽车用的大截面积板簧

9、，则采用55SiMnMoV55SiMnMoV、55SiMnMoVNb55SiMnMoVNb钢制造。钢制造。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（3 3）工艺路线）工艺路线 热轧钢板冲裁下料热轧钢板冲裁下料压力成型压力成型淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化喷丸强化也是表面强化的手段，目的是提高零件喷丸强化也是表面强化的手段，目的是提高零件的疲劳强度。的疲劳强度。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应

10、用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（一）汽车结构零件用材（一）汽车结构零件用材

11、1.1.发动机缸体和缸套材料发动机缸体和缸套材料 缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。铝缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。铝合金的密度小，但刚度差、强度低、价格贵。所合金的密度小，但刚度差、强度低、价格贵。所以，除了某些发动机为减轻重量而采用铝合金外，以，除了某些发动机为减轻重量而采用铝合金外，一般缸体材料均采用灰铸铁。一般缸体材料均采用灰铸铁。二、金属材料在汽车上的应用二、金属材料在汽车上的应用第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用 气缸的缸体一般采用普通铸铁或铝合金，而气缸的缸体一般采用普通铸铁或铝合金，而气缸工作面则用耐磨材料，制成缸

12、套镶入气缸。气缸工作面则用耐磨材料，制成缸套镶入气缸。常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁等。为了提高缸套的耐磨性，硼铸铁、合金铸铁等。为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其他耐磨可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其他耐磨合金等办法对缸套进行表面处理。合金等办法对缸套进行表面处理。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用2 2发动机缸盖发动机缸盖 缸盖主要用来封闭气缸构成燃烧室。目前使缸盖主要用来封闭气缸构成燃烧室。目前使用的缸盖材料有两种：一种是灰铸铁或合

13、金铸铁；用的缸盖材料有两种：一种是灰铸铁或合金铸铁；另一种是铝合金。铸铁发动机缸盖具有高温强度、另一种是铝合金。铸铁发动机缸盖具有高温强度、铸造性能好、价格低等优点，但其导热性差、重铸造性能好、价格低等优点，但其导热性差、重量轻，但其高温强度低，使用中容易变形、成本量轻，但其高温强度低，使用中容易变形、成本较高。较高。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用3 3活塞组活塞组 活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组。活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组。常用的活塞材料是铝硅合金，其性能特点是导热常用的活塞材料是铝硅合金，其性能特点是导热性好、密度

14、小、膨胀系数减小，耐磨性、耐蚀性、性好、密度小、膨胀系数减小，耐磨性、耐蚀性、硬度、刚度和强度提高。铝硅合金活塞需进行固硬度、刚度和强度提高。铝硅合金活塞需进行固溶处理及人工时效处理，以提高表面硬度。溶处理及人工时效处理，以提高表面硬度。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用 活塞销材料一般用活塞销材料一般用2020、20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低等低碳、低碳合金钢，表面进行渗碳或碳氮共渗处理，碳、低碳合金钢，表面进行渗碳或碳氮共渗处理，以满足材料外表面硬而耐磨、内部韧而耐冲击的以满足材料外表面硬而耐磨、内部韧而耐冲击

15、的要求。要求。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用 活塞环材料目前一般多用珠光体基体的灰铸活塞环材料目前一般多用珠光体基体的灰铸铁或在灰铸铁基础上添加一定量的铜、铬、钼及铁或在灰铸铁基础上添加一定量的铜、铬、钼及钨等合金元素的合金铸铁，也有的采用球墨铸铁钨等合金元素的合金铸铁，也有的采用球墨铸铁或可锻铸铁。为了改善活塞环的工作性能，活塞或可锻铸铁。为了改善活塞环的工作性能，活塞环宜进行表面处理。目前应用最广泛的是镀铬，环宜进行表面处理。目前应用最广泛的是镀铬，可使活塞环的寿命提高倍。其他表面处理可使活塞环的寿命提高倍。其他表面处理的方法还有

16、喷钼、磷化、氧化、涂敷合成树脂等。的方法还有喷钼、磷化、氧化、涂敷合成树脂等。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用 连杆材料一般采用连杆材料一般采用4545钢、钢、40Cr40Cr或或40MnB40MnB等调质等调质钢。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏钢。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。感。4连杆连杆第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用5.5.气门气门 进气门一般可用进气门一般可用40Cr40Cr、35CrSi35CrSi、 38CrSi38CrSi、42Mn2V42Mn

17、2V等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用热钢制造，采用4Cr10Si2Mo4Cr10Si2Mo作为气门材料时工作作为气门材料时工作温度可达温度可达550650 550650 。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用6.6.半轴半轴 汽车半轴通常选用调质钢制造。中、小型汽汽车半轴通常选用调质钢制造。中、小型汽车的半轴一般用车的半轴一般用4545钢、钢、40Cr40Cr，而重型汽车则用，而重型汽车则用40MnB40MnB 、40CrNi40CrNi或或40CrMnMo40CrMnMo等淬透性较高的

18、合金钢等淬透性较高的合金钢制造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸缘根制造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸缘根部圆角等强化方法。部圆角等强化方法。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用7.7.螺栓、铆钉等冷镦零件螺栓、铆钉等冷镦零件 常用的螺栓材料有常用的螺栓材料有1010、1515（木螺栓，铆钉）、（木螺栓，铆钉）、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。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材料在汽车上的应用（二）汽车冷冲压零件用材（二）汽车冷冲压零件用材 在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的总零件数的50%50%60%60%。汽车冷冲压零件的材料有。汽车冷冲压零件的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如冷轧钢板，如0808、2020、2525和和Q345Q345等。等。第二章第二章 金属材料金属材料 第四节第四节 金属材料在汽车上的应用金属材