铸造铝活塞用铝硅合金材料加工性能概述
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合 金作 为 内燃 机 活塞 材料 被 广泛 采用 。过 共 晶 Ａ — ｌ Ｓ 合 金 具 有 良好 的使 用 性 能 ， 国 内外 采 用 量也 越 ｉ 在
来 越大 。
８ ０（ 右 的温度 变 化 ， ０ ０左 ］ 由于爆 燃及 冷 却等 原 因 的影 响 ， 承受 的 瞬时温 度可 能 还要 高很 多 。因此 ， 择 其 选 最 合适 的工件 材料 并确 定最 有效 的制造 工艺 成 为能 否 成 功生产 活 塞 的关 键 。选 用 的工件 材料 不 仅必 须
往 是互 相矛 盾 的要 求 。一般 情况 下这 些要 求 可大致
归 纳 如下 ：具 有一 定 的常 温强度 和尽 可 能高 的高 温
强度 ； 热膨 胀 系 数 小 ；热稳 定 性 好 ， 即反 复加 热 时 ，
永 久 变 形量 小 ； 有 良好 的减 磨 性 、 磨 性 、 热 性 具 耐 耐
旭
尚 自河 张 斌 ： 造 铝 活 塞 用铝 硅 合 金 材 料 加 丁 性 能 概 述 铸
１ ３
一
铀
蒜～
弛
铸 造铝活塞用铝硅合金材料加 工性 能概述
Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ｉｔ ｎ Ｐ ｎ Ｈｏ ｅＣｙ ｉ ｄ ｉａ ｇ ｅ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ｆＰ ｓｏ ｉ ｌ ｌ ｒｃ ｌ ｎ Ｄｅ ｒ ｅ
具 有 完成 技 术 功 能所 需 的 物 理性 能 和 机 械性 能 ， 而
２ 影 响材 料 切 削加 工性 能 的 因素
（） １ 材料 的硬度 对切 削加 工性 能 的影 响
一
般情 况下 ， 材料 硬 度越 高其 切 削加 工性 越低 。
且 在制 造 和使用 过 程 中必须 可靠 、 济 。因此 ， 经 一种
变质处 理 以外 ， 要进行 初 晶硅变 质处 理 。 品硅 细 还 初
性 较 高 ， 热 系数低 的材料 ， 切削 加工 性较低 。导 导 其 热 系数 低 的材 料 ， 加 工 过 程 中 温 升较 高 ， 制 加 在 控
面 予 以兼顾 。 硅 系合金 具有 优 良的铸造性 能 ， 铝 良好
１ ４
内 燃 机 与 配 件
下 ， 削加 工性 随着 工件 材料 强度 的提 高而 降低 。 切
（ ） 料 的导热 系数对 切 削加工 性 能的影 响 ３材
一
（） 共晶（ ３过 高硅 ） ｌＳ 合金 ： 共 晶销 硅 合 金 Ａ— ｉ 过
理 想 的活塞 材 料必 须满 足很 多方 面 的要求 ，而且 往
材料 硬 度高 时 ， 切屑 与前 刀面 的接触 长度 减小 ， 使 致 前 刀面 上 的法 向应力 增大 ．摩 擦热 量集 中在 较小 的 刀一 屑接 触 面 上 ， 切 削温度 增 高 和加 剧 刀 具磨 损 。 使 工 件材 料硬 度过 高 时 ，甚 至会 引起 刀尖 的烧 损及 崩 刃 。另外 ， 工件 材 料 中 的硬质 点愈 多 ， 状 愈 尖锐 ， 形 分 布愈 广 ，则工 件 材料 的切 削加工 性 愈低 。硬质 点 对 刀具 的磨 损作 用有 两个 方 面 ，其 一是 硬质 点对 刀
材料 的基 体硬 化 程度 逐渐 增 强。但 其加 工性 能却 逐 渐 降低 ， 对加 工刀具提 出 了更 高的要 求 。
［ 键词 ］ 关 活塞材 料 ； 铝硅合 金 ； 刀具 材料 ； 工性 能 加
１ 活 塞对 合 金 材 料 的 要 求
在 发动 机 的所有 部 件 中 ，活 塞是 承受 应力 和 温
（） ２ 材料 的强 度对 切 削加工 性 能的影 响
迄 今为 止 ．还 没有 一种单 一 的材 料能 够完 全满 足上述 复杂 的 要求 。 因此 ，合金 材料 的选 择应 多方
材 料 的强 度 愈高 ， 削力就 愈大 ， 削功 率消耗 切 切
增 大 ， 削温 度 因之增 高 ， 切 刀具磨 损 加剧 。一般 情况
尚 自河 张 斌
（ 东滨 州渤海 活塞 股份有 限公 司） 山 ［ 摘要 ］ 塞 用铝硅 合 金是 在 金 属基 体 铝 （ １ 中加 入 硅 （ｉ 形成 的 一 ｉ 活 Ａ） ｓ） ｓ 合金 ， 合金 中又加 入 其 它成 分 ， 以便在 保证 高耐磨 性 的前提 下 ， 高合 金 的 强度 、 性 、 提 塑 高温 强度 以及 加 工 工艺性 能 等。 该 类 合金 随着含 硅 量 的增 加 ， 晶硅 数 量 增 多， 成硬 质 点颗 粒 ， 匀分布 在合 金 基体 中 ， 合金 初 形 均 使
及 抗腐 蚀性 ； 热性 差 ， 导 热性 好 ； 小 的 比重 （ 吸 而 较 重
量轻 ） 较强 的 比强度 和 比刚度 ； 高 的疲 劳强 度 ； ， 较 价 格 便 宜 ， 型性 好 ， 处 理工 艺简 单 ； 料 切 削 加工 成 热 材
性 能好 。
具 的机 械擦 伤作 用 ；其二 是工 件材 料 晶界处 微细 硬 质 点能 使材料 硬 度 和强度 都提 高 ．致使 在切 削过 程 中对 剪 切变 形 的抗力 增大 ， 使材 料 的切削 性能 降低 。
度 范 围最 广 的部件 之一 。它在发 动 机 中必须 承受 较 大 范 围 的静 应 力 和 动应 力 ，并 承 受 从 零 下 几 度 到
的耐 热 、 腐蚀 性 ， 耐 以及 较低 的线 膨胀 系数 和 比重 。
特别 是 随着 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ含 量 的增加 ．能 获得 更低 的线 膨胀 系
数 和 高 耐磨 性 。 因此 ， ｌＳ 合 金 特 别是 共 晶 Ａ — ｉ Ａ— ｉ ｌＳ
的常温 组织 是初 晶硅加 共 晶组织 。在 未经变 质处 理
般 情 况 下 ， 热 系数 高 的材 料 ． 切 削 加 工 导 其
的共 晶铝硅 合金 中 ． 呈粗 大针状 ， 重影 响合金 的 硅 严 力 学性 能 。 质处 理能有 效地 改变 共 晶硅 的形 状 ， 变 使 其 呈细 小球 状分 布 ， 金 的力学性 能 大大提 高 。｝丁 合 ｝ ＿ ｊ 过 共 晶合金 含有大 量 的初 晶硅 ，除 了要进行 共 品辟
来 越大 。
８ ０（ 右 的温度 变 化 ， ０ ０左 ］ 由于爆 燃及 冷 却等 原 因 的影 响 ， 承受 的 瞬时温 度可 能 还要 高很 多 。因此 ， 择 其 选 最 合适 的工件 材料 并确 定最 有效 的制造 工艺 成 为能 否 成 功生产 活 塞 的关 键 。选 用 的工件 材料 不 仅必 须
往 是互 相矛 盾 的要 求 。一般 情况 下这 些要 求 可大致
归 纳 如下 ：具 有一 定 的常 温强度 和尽 可 能高 的高 温
强度 ； 热膨 胀 系 数 小 ；热稳 定 性 好 ， 即反 复加 热 时 ，
永 久 变 形量 小 ； 有 良好 的减 磨 性 、 磨 性 、 热 性 具 耐 耐
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尚 自河 张 斌 ： 造 铝 活 塞 用铝 硅 合 金 材 料 加 丁 性 能 概 述 铸
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铸 造铝活塞用铝硅合金材料加 工性 能概述
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具 有 完成 技 术 功 能所 需 的 物 理性 能 和 机 械性 能 ， 而
２ 影 响材 料 切 削加 工性 能 的 因素
（） １ 材料 的硬度 对切 削加 工性 能 的影 响
一
般情 况下 ， 材料 硬 度越 高其 切 削加 工性 越低 。
且 在制 造 和使用 过 程 中必须 可靠 、 济 。因此 ， 经 一种
变质处 理 以外 ， 要进行 初 晶硅变 质处 理 。 品硅 细 还 初
性 较 高 ， 热 系数低 的材料 ， 切削 加工 性较低 。导 导 其 热 系数 低 的材 料 ， 加 工 过 程 中 温 升较 高 ， 制 加 在 控
面 予 以兼顾 。 硅 系合金 具有 优 良的铸造性 能 ， 铝 良好
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内 燃 机 与 配 件
下 ， 削加 工性 随着 工件 材料 强度 的提 高而 降低 。 切
（ ） 料 的导热 系数对 切 削加工 性 能的影 响 ３材
一
（） 共晶（ ３过 高硅 ） ｌＳ 合金 ： 共 晶销 硅 合 金 Ａ— ｉ 过
理 想 的活塞 材 料必 须满 足很 多方 面 的要求 ，而且 往
材料 硬 度高 时 ， 切屑 与前 刀面 的接触 长度 减小 ， 使 致 前 刀面 上 的法 向应力 增大 ．摩 擦热 量集 中在 较小 的 刀一 屑接 触 面 上 ， 切 削温度 增 高 和加 剧 刀 具磨 损 。 使 工 件材 料硬 度过 高 时 ，甚 至会 引起 刀尖 的烧 损及 崩 刃 。另外 ， 工件 材 料 中 的硬质 点愈 多 ， 状 愈 尖锐 ， 形 分 布愈 广 ，则工 件 材料 的切 削加工 性 愈低 。硬质 点 对 刀具 的磨 损作 用有 两个 方 面 ，其 一是 硬质 点对 刀
材料 的基 体硬 化 程度 逐渐 增 强。但 其加 工性 能却 逐 渐 降低 ， 对加 工刀具提 出 了更 高的要 求 。
［ 键词 ］ 关 活塞材 料 ； 铝硅合 金 ； 刀具 材料 ； 工性 能 加
１ 活 塞对 合 金 材 料 的 要 求
在 发动 机 的所有 部 件 中 ，活 塞是 承受 应力 和 温
（） ２ 材料 的强 度对 切 削加工 性 能的影 响
迄 今为 止 ．还 没有 一种单 一 的材 料能 够完 全满 足上述 复杂 的 要求 。 因此 ，合金 材料 的选 择应 多方
材 料 的强 度 愈高 ， 削力就 愈大 ， 削功 率消耗 切 切
增 大 ， 削温 度 因之增 高 ， 切 刀具磨 损 加剧 。一般 情况
尚 自河 张 斌
（ 东滨 州渤海 活塞 股份有 限公 司） 山 ［ 摘要 ］ 塞 用铝硅 合 金是 在 金 属基 体 铝 （ １ 中加 入 硅 （ｉ 形成 的 一 ｉ 活 Ａ） ｓ） ｓ 合金 ， 合金 中又加 入 其 它成 分 ， 以便在 保证 高耐磨 性 的前提 下 ， 高合 金 的 强度 、 性 、 提 塑 高温 强度 以及 加 工 工艺性 能 等。 该 类 合金 随着含 硅 量 的增 加 ， 晶硅 数 量 增 多， 成硬 质 点颗 粒 ， 匀分布 在合 金 基体 中 ， 合金 初 形 均 使
及 抗腐 蚀性 ； 热性 差 ， 导 热性 好 ； 小 的 比重 （ 吸 而 较 重
量轻 ） 较强 的 比强度 和 比刚度 ； 高 的疲 劳强 度 ； ， 较 价 格 便 宜 ， 型性 好 ， 处 理工 艺简 单 ； 料 切 削 加工 成 热 材
性 能好 。
具 的机 械擦 伤作 用 ；其二 是工 件材 料 晶界处 微细 硬 质 点能 使材料 硬 度 和强度 都提 高 ．致使 在切 削过 程 中对 剪 切变 形 的抗力 增大 ， 使材 料 的切削 性能 降低 。
度 范 围最 广 的部件 之一 。它在发 动 机 中必须 承受 较 大 范 围 的静 应 力 和 动应 力 ，并 承 受 从 零 下 几 度 到
的耐 热 、 腐蚀 性 ， 耐 以及 较低 的线 膨胀 系数 和 比重 。
特别 是 随着 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ含 量 的增加 ．能 获得 更低 的线 膨胀 系
数 和 高 耐磨 性 。 因此 ， ｌＳ 合 金 特 别是 共 晶 Ａ — ｉ Ａ— ｉ ｌＳ
的常温 组织 是初 晶硅加 共 晶组织 。在 未经变 质处 理
般 情 况 下 ， 热 系数 高 的材 料 ． 切 削 加 工 导 其
的共 晶铝硅 合金 中 ． 呈粗 大针状 ， 重影 响合金 的 硅 严 力 学性 能 。 质处 理能有 效地 改变 共 晶硅 的形 状 ， 变 使 其 呈细 小球 状分 布 ， 金 的力学性 能 大大提 高 。｝丁 合 ｝ ＿ ｊ 过 共 晶合金 含有大 量 的初 晶硅 ，除 了要进行 共 品辟