发动机曲轴材料及热处理

发动机曲轴材料及热处理

前言受小能量多冲抗力愈佳,疲劳拉力愈高,因曲轴是发动机脊柱,承受全部功率输此,曲轴表面应有高的疲劳强度、耐磨性、出任务,受周围燃气和活塞连杆惯性作用抗咬合、抗擦伤和一定的抗蚀性及足够的力,承受弯曲应力、扭转应力、拉伸应力、压硬化层深度,以满足多次修磨需要,基体应缩压力和小能量多次冲击力及摩擦力剪切有高的综合力学性能和强韧性。试验表力等复杂交变负荷作用力,工作条件恶劣,明,选用50 GrMoA新型表面淬火钢,采用轴颈磨损严重。磨损和疲劳断裂是曲轴主复合强化处理,使用寿命显著提高,充分发要失效形式。

曲轴是内燃机的重要部件,工作时曲轴承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用,受力大而且复杂,并且承受交变负荷的冲击作用[1];同时,曲轴又是高速旋转件,因此,要求曲轴具有足够的刚度和强度,具有良好的承受冲击载荷的能力,耐磨损且润滑良好.针对内燃机传动曲轴提出的更高、更全面的要求,必然要求内燃机车传动曲轴用钢具有很高的疲劳强度和耐磨性以及高的淬透性,且淬火变形小,在高温下有高的蠕变强度与持久强度.由于工作温度高,而且还要承受剪切、拉压、弯曲、扭转等复杂的交变应力.因此,对曲轴坯用钢的技术要求非常严格.

2. 内燃机曲轴选材

●工作条件：受弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力，曲轴受扭转和弯曲振动而产生附加应力；应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。

●失效形式：疲劳断裂和轴颈严重磨损。

●性能要求：材料有高强度，一定冲击韧性，足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面有高硬度和耐磨性。

●选材原则：根据内燃机类型、功率大小、转速高低和相应轴承材料等定，也需考虑加工条件, 生产批量和热处理工艺及制造成本等。

●曲轴材料：

锻钢曲轴--优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等；

铸造曲轴--铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等, 如ZG230-450、QT600-3、QT700-2 、KTZ450-5、KTZ500-4等。

● 175A型农用柴油机曲轴选材：

农用柴油机曲轴功率不大, 承受载荷也不大；但滑动轴承中工作轴颈部要有较高硬度及耐磨；性能要求：σb≥750MPa, 整体硬度：240HBS～260HBS, 轴颈表面硬度≥625HV, δ≥2%, a k≥150kJ/m2。

曲轴材料：QT700-2

工艺路线: 铸造－高温正火－高温回火－切削加工－轴颈气体渗氮

汽车发动机曲轴也可用45、40Cr钢制造，经过模锻、调质、切削加工后, 在轴颈部位进行表面淬火。

各种发动机曲轴材料及热处理

用途材料

预备热处理最终热处理

工艺

硬度

（HB）

工艺层深（mm）硬度（HB）

轿车、轻型车拖拉机

45

50Mn

QT600-3

正火

调质

正火

170～228

217～277

229～302

感应淬火

氮碳共渗：570℃，180min油冷

氮碳共渗：560℃，180min油冷

2～4.5

＞0.5

≥0.1

55～63

≥500HV0.1

＞650HV

载重车及拖拉

机QT600-3

45

45

正火

正火

调质

220～260

163～196

207～241

感应淬火，自回火

感应淬火，自回火

感应淬火，自回火

2.9～

3.5

3～4.5

≥3

46～58

55～63

≥55

重型载重车

45

QT900-2

35CrMo

正火

正火+回火

调质

280～321

216～269

氮碳共渗

感应淬火

0.9～1.2

3～5

≥300HV10

53～58

大马力柴油机

QT600-3

35CrNi3Mo

35CrMo

QT600-3

正火+回火

调质+稳定化

处理

调质

正火+回火

240～300

渗氮，490℃，60h

离子渗氮，515℃，40h

渗氮，510℃，120h

≥0.3

≥0.5

≥0.7

≥600HV

≥550HV

≥600HV