非调质钢在发动机连杆上的应用实践

JAC2.8L连杆国五项目

交流资料非调质钢在发动机连杆上的应用实践

●公司简介

●非调质钢发展简介

●非调质钢在发动机连杆的应用实践●结论目录

公司简介:

南宫市精强连杆有限公司是河北省高新技术企业、汽车发动机连杆专业生产厂家。工厂位于南宫市高新技术产业开发区，占地面积20万平方米。公司主导产品：发动机连杆（平切连杆、涨断连杆）公司主导客户：江铃公司、江西五十铃公司、南京依维柯、道依茨大柴、江淮纳威司达、北汽福田一汽一发、东风轻卡、洛阳一拖、长城汽车等非调质钢简介：

非调质钢在上世纪70年代能源危机的情况下，由德国蒂森钢公司首先研制开发成功的。

1983年,我国开始研制非调质钢并且首先在一汽、东风等公司率先使用。

1995年,我公司在为江铃公司4JB1发动机开发连杆锻件时，使用F35MnV非调质钢，是发动机连杆应用非调质钢较早的厂家之一。

非调质钢主要有类型：珠光体＋铁素体型贝氏体型自回火马氏体型晶内铁素体型

非调质钢在发动机连杆上的应用实践前言我国非调质钢研制、开发、使用已经有二十多年的历史，但是发展速度和应用范围与国外比还有很大差别，特别是德国、日本等发达国家在非调质钢锻件应用已经相当普遍，达到了80-90%。如何使我们的锻造工艺与冶金工艺有机地结合起来，是材料专家们研究的课题。本文是作者结合二十年的连杆锻造经验，谈谈连杆的锻造工艺参数选择和优化。介绍切实可行的连杆锻造工艺。非调质钢连杆的使用寿命（机械性能、疲劳性能）取决于连杆原材料的化学成分、锻造工艺、热处理工艺及表面强化等因素。如何满足发动机对连杆性能的技术要求，成为锻造技术人员研究的重要课题。非调质钢连杆锻造工艺参数的选择和优化非调质钢连杆锻造工艺参数主要取决于材料的化学成分、机械性能、金相组织、锻件的金属流线、机加工性能、涨断连杆还要考虑连杆的涨断性能、连杆与螺栓的装配性能匹配等因素。连杆非调质钢常用的材料主要有：

C70S6、36MnVS4、46MnVS4、46MnVS4等（涨断连杆）

F35MnV、F45MnV、F40MnV等（平切连杆）目前，国内用得较多的涨断材料是进口材料：C70S6，由于此材料的屈强比高，脆性较大、塑性较差。国内钢厂（石家庄钢厂、抚顺钢厂、大冶钢厂）又纷纷研制成功了36MnVS4、46MnVS4等中碳微合金涨断材料。本文重点结合C70S6涨断材料工艺参数进行优化，C70S6钢的特点：高碳、低硅、低锰、微合金、易切削。C70S6钢发动机连杆的主要技术要求

1）抗拉强度：900-1050MPa屈服强度:

≥520MPa

延伸率:

≥10%断面收缩率≥20%2）硬度：HB266-3103）金相组织：珠光体＋铁素体铁素体≤10%晶粒度5级或更细

4）符合外形的金属流线涨断连杆锻造工艺流程原材料准备加热辊锻模锻切边热校正控冷处理检验连杆锻造主要工艺参数加热中频加热炉1180-1220℃节拍8-12s辊锻辊锻机

模锻1600吨热模锻1100-1150℃切边100MN压力机1050℃热校正315MN压力机1000℃控冷处理控冷处理机≥950℃要优化锻造工艺应该从优化以下指标的情况下进行试验：1）连杆的显微组织2）机械性能3）连杆的涨断效果4）连杆的切削性能要优化工艺，就要从不同的锻造温度、不同的冷却速度，利用DOE试验设计的方法进行试验，进行不同的组合试验。连杆锻造工艺参数优化1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃1250℃连杆晶粒度6级6级6级6级5级4级显微组织珠光体+少量断续网状铁素体不同锻造温度下连杆显微组织表1：不同温度显微组织C70S6钢不同温度（风冷）锻造连杆的机械性能材质状态σb/MPaσs/MPaδΨ1000℃100360613%24%1050℃100058912%23%1100℃99957912%21%1150℃101459312%21%1200℃101759611%19%1250℃10386187%11%表2：不同温度的机械性能C70S6连杆1150℃不同冷却速度下连杆显微组织空冷风冷强风冷却连杆晶粒度4级5级5级显微组织珠光体+少量断续网状铁素体表3：不同冷却速度的显微组织状态σb/MPaσs/MPaδΨ空冷99559213%27%风冷102060512%21%强风冷102959911%20%C70S6连杆1150℃不同冷却速度下连杆机械性能表4：不同冷却速度的机械性能经过以上实验，我们对工艺进行优化如下：加热温度：1150℃辊锻模锻切边热校正控冷处理（冷却速度：风冷）优化锻造工艺检测结果及分析经过优化锻造工艺后，对连杆锻件进行了相关检测，连杆机械性能试棒从连杆本体取样，检测结果如下：（试棒尺寸见图1)：序号σb/MPaσs/MPaδΨ1111059813%26%2109560212%23%3112059912%22%表6连杆机械性能图1：试棒图样连杆不同部位的硬度锻造工艺部位硬度（HB）1150℃风冷大头278282275

工字筋298302302

小头310306292

表7：连杆不同部位硬度连杆锻造显微组织经过优化的锻造工艺，力学性能、显微组织、硬度均能满足技术要求。结论:C70S6连杆锻造工