典型汽车零件金属材料的选择

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第二节汽车零件选材与工艺
• 2.汽车齿轮 • 汽车齿轮的工作条件远比机床齿轮恶劣，特别是主传动系统中的齿
轮，它们受力较大，超载与受冲击频繁，因此对材料的要求更高。由于弯曲与接触应力都很大，用高频淬火强化表面不能保证要求，所以汽车的重要齿轮都用渗碳淬火进行强化处理。为了进一步提高齿轮的耐用性，除了渗碳淬火外，还可以采用喷丸处理等表面强化处理工艺。喷丸处理后，齿面硬度可提高HRC1~3个单位，耐用性可提高7-11倍。
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第二节汽车零件选材与工艺
• 7.钢板 • 钢板有08, 20, 25和16Mn等。热轧钢板主要用来制造一些承受一定
载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等。冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，受力不大的机械外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零件。 • 8.汽车板簧 • 汽车板簧一般选用65Mn, 60Si2Mn钢制造。重型载重汽车大截面板簧用SSSiMnMoV,55 SiMnMoVNb钢制造。
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第一节零件选材原则
• 2.工艺性原则 • 工艺性能表示材料加工的难易程度，材料的工艺性能应满足生产工
艺的要求。加工工艺不仅影响零件的成形，还大大影响其最终性能。 • 金属材料加工的工艺路线复杂，变化多。 • (1)金属材料的一般加工过程(图7-1) • 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能见表7 -2. • 金属材料的典型工艺路线金属材料根据不同的性能，其工艺路线也不
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第二节汽车零件选材与工艺
• 二、汽车零件所选用的金属材料
• 1.缸体、缸盖和缸套 • 缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。缸盖应用导热性好、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:一是灰铸铁或合金铸铁，另一种是铝合金。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。 • 2.活塞、活塞销和活塞环 • 活塞材料一般用20钢或20Cr, 20CrMnTi等低碳合金钢。活塞销外表面应进行渗碳或碳氮共渗处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。
第七章型汽车零件金属材料的选用
• 本章概述 • 第一节零件选材原则 • 第二节汽车零件选材与工艺
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本章概述
• 在汽车工作过程中零件最终都要失效，失效是指零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而不能圆满地完成指定的功能。零件失效可以分为崎变失效、断裂失效、磨损失效及腐蚀失效几类。对于特定的机械零件，依据不同的失效形式(例如弹性失稳引起的失效、过量塑性变形引起的失效、快速断裂引起的失效等)，在进行比较深入的分析后，确定材料及加工工艺。
同，主要典型路线有以下几种。
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第一节零件选材原则
• 3.经济性原则 • 必须考虑材料的价格、零件的总成本与国家的资源等，采用便宜的
材料，把总成本降至最低，取得最大的经济效益，使产品在市场上具有最强的竞争力。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节汽车零件选材与工艺
• 一、汽车零件用材现状与趋势
• 1.汽车零件用材的选择 • 发动机和传动系统零件这两部分包括的零件很多，其中有大量的齿
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第二节汽车零件选材与工艺
• 例7 -2北京牌吉普车后桥圆锥主动齿轮如图7 -3所示。
• 以上各类零件的选材，只能作为机械零件选材时进行类比的参照。其中不少是长期经验积累的结果。经验固然很重要，但若只凭经验是不能得到最好的效果的。在具体选材时，还要参考有关的机械设计手册、工程材料手册，结合实际情况进行初选，重要零件在初选后，需进行强度计算校核，确定零件尺寸后，还需审查所选材料淬透性是否符合要求，并确定热处理技术条件。目前比较好的方法是，根据零件的工作条件和失效方式，对零件可选用的材料进行定量分析，然后参考有关经验作出选材的最后决定。
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第一节零件选材原则
• 汽车零件材料选择的一般原则主要包括以下几个方面。 • 1.使用性原则 • 使用性能主要指零件在使用状态下应具有的力学性能、物理性能和
化学性能。对机器零件和工程构件而言主要是机械性能，而对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。 • 根据使用性能零件选择的步骤如下: • .对零件工作条件和失效形式全面分析，确定零件对使用性能的要求; • .根据零件的几何形状、尺寸及工作中所承受的载荷，计算出零件中的应力分布; • .由工作应力、使用寿命、安全性等，确定要求性能的具体数值; • .利用材料手册根据使用性能选材。 • 表7-1所示为常用零件的工作条件和失效形式。
轮和各种轴，同时还有在高温下工作的零件(进/排气阀、活塞等)，它们的用材都比较重要，目前一般都是根据使用经验来选材。对于不同类型的汽车和不同的生产厂，发动机和传动系统的选材是不相同的。应该根据零件的具体工作条件及实际的失效方式，通过大量的计算和试验选出合适的材料。 • 2.汽车零件用材选择趋势 • 随着能源和原材料供应的日趋短缺，人们对汽车节能降耗的要求越来越高，而减轻自重可提高汽车的重量利用系数，减少材料消耗和燃油消耗，这在资源、能源的节约和经济价值方面具有非常重要的意义。
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第二节汽车零件选材与工艺
• 3.气门 • 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,42 Mn2 V等合金钢制造，而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用4Cr10Si2Mo。 • 4.连杆 • 连杆材料一般采用45钢、40Cr或者40MnB等调质钢。 • 5.半轴 • 中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型汽车用40MnB, 40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金制造。 • 6.汽车齿轮 • 汽车的重要齿轮都用渗碳、淬火进行强化处理，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。
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第二节汽车零件选材与工艺
• 1.汽车半轴 • 汽车半轴是典型的受扭矩的轴件，但工作应力较大，且受相当大的
冲击载荷。最大直径达SOmm左右，用45钢制造时，即使水淬也只能使表面淬透深度为10%半径。为了提高淬透性，并在油中淬火防止变形和开裂，中、小型汽车的半轴一般用40Cr制造，重型车用 40CrMnMo等淬透性很高的钢制造。 • 例7-1 130载重车半轴，如图7 -2所示。