汽车零件选材与热处理淬火工艺
发布时间:2012-12-28 09:06:13
为了能够安全、经济、高效率地完成运输任务，就要求汽车具有以下最基本的使用性能：承载量、车速和性能、燃料消耗经济性、寿命、安全可靠性等。
(1)缸体类零件
缸体材料应有足够的强度和刚度，好的铸造性和切削性，价格低廉。缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。缸盖应选用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料来制造。目前使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。
气缸工作面用耐磨材料，制成缸套镶人气缸。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，可以用镀铬、表面热处理淬火工艺、喷镀金属钼或其他耐磨合金等办法对缸套进行表面热处理淬火。
活塞组零件
活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组，活塞组在工作中受周期性变化的高温、高压燃气作用，并在气缸内作高速往复运动，产生很大的惯性载荷。对活塞材料的要求是热强度高、导热性好、膨胀系数小、密度小，减摩性、耐磨性、耐蚀性和热处理淬火工艺性好等。
齿轮零件选材
汽车齿轮主要分装在变速箱和差速器中，工作条件远比机床齿轮恶劣，特别是主传动系统中的齿轮，受力较大，超载与受冲击频繁，因此其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。由于弯曲与接触应力都很大，用高频热处理淬火工艺强化表面不能保证要求，所以汽车的重要齿轮都用渗碳热处理淬火工艺进行强化处理。因此这类齿轮一般都用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi等制造，特别是后者在我国汽车齿轮生产中应用最广。为了进一步提高齿轮的耐用性，除了渗碳、热处理淬火外，还可以采用喷丸处理等表面强化热处理淬火工艺。喷丸处理后，齿面硬度可提高1-3HRC，耐用性可提高7-11倍。
气门选材
气门工作时，需要承受较高的机械负荷和热负荷，排气门工作温度高达650-850℃，气门头部还承受气压力及落座时因惯性力而产生的相当大的冲击。气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料，进气门一般可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金钢经过热处理淬火工艺制造，而排气门则要求用高铬耐热钢制造。
轴类零件选材
轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用。此外，轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷；轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损；多数轴还会承受一定的过载载荷。轴类零件的失效方式为长期交变载荷下的疲劳断裂，或大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形、断裂，或与其他零件相对运动时产生的表面过度磨损等。
轴类零件的选材应根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯曲的轴类零件，一般选用具有一定综合机械性能、对应力集中敏感性较小且价格低廉的碳钢，如35、40、45、50等，经热处理淬火工艺之正火、调质或表面热处理淬火改善性能；受轴向载荷的轴类零件，因心部受力较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时，采用具有较高淬透性的合金钢，既兼顾强度和韧性，又考虑疲劳抗力。
冷冲压零件选材
汽车冷冲压零件种类繁多，如车身、纵梁、挡板等，约占总零件数的50%-60%。汽车冷冲压零件用16M料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如钢板08、20、25和16Mn等。
连杆选材
连杆连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个很复杂的应力状态下工作，既受交变的拉压应力，又受弯曲应力，零件需经过热处理淬火介质处理。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。连杆条件要求连杆既具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的刚性和韧性。连杆材料一般采用，45钢、40Cr或，40MnB等调质钢。
汽车板簧选材
汽车板簧用于缓冲和吸振，在外力作用下压缩、拉伸、扭转时，承受很大的交变应力和冲击载荷的作用，需要高的屈服极限和疲劳强度。失效形式主要是在外载荷作用下，材料内部产生的弯曲应力或扭转应力超过材料本身的屈服应力后发生的塑性变形，或在交变应力作用下发生的疲劳断裂。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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