汽车材料与金属加工 作者 高美兰 第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用.ppt

①铸造性良好：适于形状复杂的工件（发动机的缸体、床身) ②减磨性好:适于做摩擦件（汽车曲轴与轴瓦） ③减震性好： 适于做承受震动的件（床身、模座） ④切削加工性: 石墨使切屑易断，还可润滑刀具，减轻刀具磨损 ⑤低的缺口敏感性 :对缺口(油孔、刀痕、键槽)几乎不敏感。 抗拉强度、塑韧性比钢低，抗压强度与同基体钢相近 灰口铸铁的组织：钢基体（F、F+P、P）和G组成 ①当基体相同时，力学性能：球墨铸铁＞可锻铸铁＞灰铸铁 ②当G形状一定时，F基体塑性最好；P基体强度、硬度最高。 组织—— 碳钢基体+团絮状G 应用——形状复杂、受冲击、振动的薄壁件。 （1）耐热铸铁——加入硅、铝、铬等元素，可使铸件表面在高 温下形成致密的氧化膜，提高了其耐热性和 抗氧化性。 RQTSi5——耐热温度为850℃，用于炉条、烟道挡板等。 RQTAI5Si5——耐热温度1050℃，用于加热炉底板、焙烧机构件 汽车上用于高温下工作的发动机进、排气门座、排气管密封环等。 汽车制造过程中，从设计新产品、改造老产品，到维修、更换零件，都会涉及到零件的选材、热处理工艺的确定和热处理工序安排等问题。 工作条件 材料 分析零件的 失效形式 选择合适的 性能要求 毛坯 以汽车上典型零件为例，介绍汽车零件的选材方法及步骤。 汽车齿轮主要安装在变速器和差速器中： 变速器齿轮用以改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比，改变速度； 差速器中的齿轮用以调节左右轮的转速，改变方向。 发动机的全部动力均通过齿轮传给主轴，推动汽车运行。 所以，汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，对其耐磨性、疲劳强度、 心部强度以及冲击韧性要求均比一般机床齿轮高。 当齿轮受力超过材料的弯曲疲劳极限时， 齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿 断裂。 突然过载、严重磨损及安装制造误差等也 会造成轮齿折断。 提高轮齿抗折断能力措施之一： 对齿轮进行热处理以提高齿轮的强度。 轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的交变应力作用，由于 疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。 点蚀是闭式传动常见的失效形式。 高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被 破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动 方向出现条状伤痕，称为胶合。 重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩 擦力方向产生塑性变形。 汽车齿轮选材：20Cr或20CrMnTi，并经渗碳+淬火+低回等热处理 强化后使用。 工艺路线：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火、低回 →喷丸→磨削加工 正火：消除锻造应力，提高硬度，改善切削加工性。 渗碳：提高表面碳含量，保证淬火后得到高硬度、高耐磨性 和接触疲劳强度。 淬火：心部获得高强韧性，表面获得高强度、硬度、耐磨性 低回：消除淬火应力，，降低脆性保持淬火后的高硬度、耐磨性。 喷丸：增大表面压应力，提高疲劳强度，并清除氧化皮。 HT150——汽车发动机凸轮轴齿轮 Q235——汽车里程表齿轮 40、45——汽车曲轴正时齿轮 40Cr——分动器齿轮-碳氮共渗 15Cr、20Cr——汽车起动机齿轮 20CrMnTi——汽车变速器齿轮 轴是汽车上的最重要零件之一，主要用于支撑传动零件（如齿轮、凸轮等）传递运动和动力。 对轴类零件的性能要求为： （1）良好的综合力学性能； （2）高的疲劳强度，以防疲劳断裂； （3）足够的淬透性，保证其淬火变形小； （4）良好的切削加工性能，价格便宜。 中碳钢：综合力学性能较高，对应力集中敏感性小，价格便宜， 中小型轴类零件使用较多。 如：40、45 合金钢——比碳钢具有更好的综合力学性能和热处理工艺性， 但对应力集中较敏感，价格较高， 所以，当载荷较大、截面尺寸较大时，采用合金钢。 如：40Cr、40CrNi、20CrMnTi等，采用相应的