汽车材料的发展概况和动向(2)

<0．6┃0．6／1．0┃≤O．035┃≤0．00┃0．08／┃┃≥555┃770／920 f≥15┃┃≥54*┃┃┃0．47┃┃┃┃┃0．13┃┃┃ j┃￡蕈┃┃┃；N4s-V┃—0绀5^一┃’0,-孽0t一┃-一e．79┃奄．Oo亏’┃。寺沁08┃0．09┃┃≥630┃850，lOOd≥13┃┃≥54。,It┃┃N45VNb┃10．44┃0．29┃0．79┃0．005┃0．’O垂┃0．10┃0．11┃≥630┃850／1000}≥i13┃┃≥54*┃┃Nb钢。．┃’0．53┃’，0．2亨┃0‘踺┃00021┃旬．045┃┃0．075┃，≥630┃950／1000-≥13┃┃旁54*┃┃MF(MM)45┃0．45┃0．ZO┃0．75┃┃┃适量┃┃430┃．77Q015┃．40：。┃40*￥┃┃MF(MM)50┃O．50。┃0．20┃0．75┃┃┃适量┃┃450┃790 r14┃35．．┃SO**┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃r二…r、┃┃┃┃ aOMnV3’┃O．44／．．┃0．ao／┃0。毽龟|┃0．045／┃┃0．08／┃┃500／650┃800／≥；11┃≥3d┃┃┃-：’．’‘┃O．54┃：0．芍O┃1：0┃仉065┃┃’0．：13┃┃┃?I．┃┃┃┗━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛来用非讽质钢l“可以减少热处理工序和．．避免了零件变形和开裂，这璞韵在热锻，(或节约能耗，日本、西德、英国和美国已试用热轧后)的强度值(吼)可边800：,-,,900N／孚箭氆曲轴稚“戡国萨些汽霸也『茬，．：、．、一，{类似零纷上试用。用这舞钢制造汽车零件不景谬羼寥}丐不磐萝警歹塾地珲括鲈九：面旦：；：一m．g’1．2…L一和i骧鲴精白毒静毒面簿i；叠F’敏缉扩尽连塞攀势，尊霉进一誊够枣窜势件熊—i和宴用范璺量、璺孙了些写F调露锕肇露分伊錾能列于表3 j扩大易切钢的应用，改善易切钢的性能。采用易切钢可以节约切削能耗三分之一，同时可延长刀具使用寿命。日本的易切钢已占钢总产量的0．G％，近年来，易切钢在我国也有一定发展。除扩大易切钢应用之外，还发展了Ca—S易切钢，Ca易切钢。易切钢不仅用于结构件，而且还用于成形模具。为扩大易切钢的应用，一方面要提高易切钢的产量，另一方面要提高钢的性能，如真空除气，降低氧和杂质的含量，以提高含pb易切钢的疲劳强度。研究新的弹簧钢，提高钢材的牧得率，改善板簧的工艺性能，是目前正在开展的一项工作。现有的中碳弹簧钢<含碳0。6％C)，从材质上基本可以满足板簧的使用要求，但轧制时收得率较低，脱碳层容易超差。部分钢号(如55SiMnVB)交货硬度偏高，下料、冲包、切头等加工困难，工模具消耗量大。近年来研制的低碳弹簧锕(O．28％C)具有轧制收得率高，脱碳层易于控褂，加工性能好等优点，如进一步调整成分，改进性能，提高抗松驰稳定性，可望扩大应用。60SI：Mn和低碳马氏体弹簧钢的成分和力学性能对比见表4。对于要求抗松驰稳定性较赢媳弹簧钢，’可以进一步提高碳含量，并以强烈的碳化物形成元素补充合金化，如日本发展了Sup7一V—Nb，其成分为(oA)：0。59C，2．0Si，0．85Mn，0．014P，0．007S，0．09Cu，0．10Cr，0．018A1，0．08Nb，0．20V，实验表明，该钢的抗松驰性能优于Sup6，Sup7。．褒4弹簧钢28SiMnB和60Si。Mn的成分与性能对比┏━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃┃┃┃、t…·蝴1┃┃┃化。．学‘成分一。％：┃┃：。…．机械性．∥。。一┃┃┣━━━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┫┣━━━━┳━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━━┫┃钢号┃┃┃┃┃┃┃处理工艺┃┃┃6┃。、妒┃ak┃┃┃C┃Si┃Mn┃P┃S┃B┃┃盯0．2┃O'b┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃Mpa┃Mp璺┃％．┃％┃N／era2┃┣━━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━┫┃┃┃┃┃┃┃┃900℃油淬┃┃┃┃┃、_o‘┃┃28StMnB┃O．27┃O．67┃1．41┃0．025┃0．017┃0．003┃┃1400┃1520┃7┃42’┃’。’。50┃┃┃┃┃┃┃┃┃300℃回火┃┃┃┃┃ f┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃，┃┃┃┃┃┣━━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━┫┃┃’┃┃┃┃┃┃┃┃┃‘●’┃┃{'┃┃$0Si2Mn┃0．58┃1．66┃0．52┃≤O．03┃≤0．03┃┃850。C浊淬┃1450┃1560┃8┃38┃20┃┃┃┃┃┃┃┃┃450℃回火┃┃┃┃┃┃┗━━━━━━┻━━━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━┻━━━━┻━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━━┛、发展快速渗碳钢。汽车中的齿轮租=些轴类零件，大都采用渗碳工艺，一般齿轮，尤其是熏负荷齿轮，其渗碳工艺时间较长。如适当提高齿轮用钢的心部碳含量(如达到0．25％C)不仅可以大大缩短渗碳工艺时间，而且还可以提高渗碳层抗疲劳剥落的能力。最近发展的碳9．25％、低Cr(si)一Mo渗碳钢就是这类。表6列出了二个快速渗碳钢的化学成分，据报道，这种钢和代用钢种相比，达到同样渗层厚度的总的渗碳肘间可以弋缩短20％。最近结合引进技术，我国有关单位正在试制价廉和性能良好的ZF6和ZF7渗碳钢。西德ZF6和ZF7钢的化学成分租佳熊列于表6，按照25ZFN5003标准中的试验方法的规定，其冲击强度应大于N：,袭5快迅渗碳钢的成分┏━━━┳━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┓┃┃┃．艺学；成分％┃┃┃钢号┃┃’┃代用钢号┃┃┣━━━╋━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━┫┃┃┃C┃Si┃Mn┃Cr┃Mo┃┃┃┃┃┃┃-．┃┃┃┣━━━╋━━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━┫┃ESl┃O．27┃O．25┃O．6┃ i┃┃┃┃┃┃┃┃0．6┃O，15┃，SCr420．┃┃┃┃┃'┃┃┃┃┃┃┃┃_┃┃┃┃┃ES2┃O．27┃0．25┃O．7┃0．6┃0．25┃SC№90┃┗━━━┻━━━┻━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━━┛衰6ZF6和ZF7的化学成分及淬透性┏━━━━┳━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃┃牌┃化学成分％┃距水冷端卜则拦色禹时镄度┃┃┃┃┃I--ID．┃┃钢号┃┃┃┃┃┃┣━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━╋━━━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━┫┃┃号┃C┃Si┃MI"I┃P┃S┃Cr┃B┃5ram┃ lOmm┃25ram┃50mm┃┣━━━━╋━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━┫┃┃┃┃┃┃┃┃ f┃┃┃┃┃┃┃16MnCr5┃ZF6┃0．13／┃0．15／┃i．o／┃≤O．03┃2。015／┃0．8／┃0．OOl／┃3,t／41┃28／35┃18／25┃≥1G┃┃┃┃0．18┃O．40┃1．30┃┃0．035┃1．1┃O．003┃┃┃┃┃┃20MnCr5┃ZF7┃0．15／┃0．15／┃1．o／┃≤O．03┃0．015／┃1．o／┃0．001／┃36／．．13┃31／39┃23／30┃≥20┃┃┃┃0．20┃O．40┃1．。3┃┃0．035┃1．3┃0．003┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃r┃┃┃┃┃┃┗━━━━┻━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━┛3．发震秘推广复合强譬匕工艺和节能热处谭工艺4形变热处理。将变形和热处理强化结合在一起，从而可使材料戡构件的强度和韧性很好地结合起来，同时可以省去部分热处理工序，具有良好的节能效果。如上海柴油机厂的柴油机连杆采用锻热淬火，省去了以后的调质处理工序。日本的一些汽车厂t采用锻热淬火，不仅省去了一一些零件(如连杆、横拉杆、臂等)的调质处理工艺，而且可以用碳钢代替合金钢，经济效益显著。板簧钢60Si2Mn采用高温形变热处理，提高了钢的强度和韧性，从而提高了板簧的设计应力，使CA—10B板簧节约材孝一、}。v／0¨／片‘数从14片减到9片。普通热处理和形变热处理后时性能对比列于表7。如锻造和随后的控冷技术相结合，生产小模数齿轮，可以省去随后的渗碳处理工艺。褒7∞剐№鱼弹簧钢形变热处理和警通热处理后的性能对比”┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃处．理工艺┃机械性能┃┣━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━╋━━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━┫┃，，┃┃┃┃┃┃65┃妒┃Klc3┃┃形变或加┃形变量┃淬火介质┃回火工艺┃ a o·2┃仃b┃┃┃┃┃热温度℃．┃彤┃┃。t℃×分┃Mpa┃Mpa┃％┃％┃Nmm—虿┃┣━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫┃930℃┃┃20量机油┃430×45┃1410┃1610┃14．4┃31．5┃1700┃┃930℃┃18┃20聋机油┃430x。45┃1482┃1685┃16．7┃50．1·┃2380┃┃930℃┃23┃20#机油┃430×45┃1500┃、1650┃16．5┃45．O┃2450┃┃030℃┃32┃so：机油┃430×45┃1560┃1720┃14．5┃44．3┃2130┃┗━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛将渗碳和碳一氮共渗相结合，不仅可以避免某些渗碳零件热处理后渗层的反常组织，而且还可以缩短热处理时间，使渗层具有e—N复合处理的优点。对予某些耐磨构件，采用高频重熔，激冷硬化比化学热处理效果好，丽且时间短。激光热处理是近年来才发展起来的新技术，这种处理方法时间短，速度高。如缸套经游光处理可以使耐磨性显若提高。但目前 fii于大功率激光器的生产尚有问题，因此其应用受到限制。●0‘对于某些调质后才进行渗碳或氮化的汽车零件，如能将调质处理工序的回火与氮化相结合，不仅节省了回火工序，而且由子淬火组织中较多的晶体缺照，可以加速扩散过程，从而缩短了扩散时间，并且可取得更好的强化效果。这种方法对于某些工模具材料的表面强化处理尤为有效。。采用高、中频热处理代替轴类零．件整体。调质，不仅简化了工艺，而且提高了轴类零件的疲劳强度和使用寿命，对于某些盛轮，靠。采用浅淬锕55Ti，50Ti可以降低材料成本，提高生产率，节约热处理耗能。4．扩大各类铸铁的应用’铸铁具有工艺简单，容易加工，耐磨吸震等优点，且价格便宜。近年来，各类铸铁(球墨、蠕墨、可锻及灰铸铁等)在汽车上各类构件的应用日渐增多，有的车型已占整车钢铁材料用量的20一30％。最初是用合金铸铁代替淬火合金钢制凸轮和气门挺杆，淬火合金铸铁的马氏体基体上的石墨和大块的碳化物，使得一对摩擦付的接触表面的抗咬台性优于合缩钢。最近由于曲轴设计结构改—《变，．对挠曲变形要求提高，·即对挠曲变形的·要求胜过对疲劳强度，而促进了球墨铸铁曲轴的应用。此外，采用球铁等温淬火制造后桥齿轮已有成功的例子。球铁齿轮的加工性能好，噪音小，并且铸铁比重小，还可以降低齿轮的重量，如直径200ram的逡轮组，与合结钢制造的相比，重量可以减少1Kg。目1j疗，铸铁已成为合结钢的有力竞争者。一些特种铸铁，如蠕墨铸铁除具有一般铸铁的优点外，且工艺性能及导热性均好。东风牌卡车用蠕墨铸铁制造排气支管，已取得明显的社会效益。随着人们对铸铁的工艺、性能的了解和认识，可望在汽车上取得更多的应用，取得更火的经济效益。5．扩大镶疆铜板的应用、，镀覆钢板可以提高汽车构弼：的抗蚀性，从而提高汽车的耐久性。近五年来，大力发展的镀层扳有单面镀锌板，锌铬镀层板(Zinchromate)或其它合金镀层，女／／Zn中加Mg或A1，．zn一10～20％Fe，Za---13％Ni镀层，以及新近开发的双层镀锌板(85年已开始使用)。法国Uslaor钢公司已制定了各类镀层板的有关标准。1970年美国轿车上高强度钢板和镀层钢板占钢板用量的10％，1983年占25％，1990年将达40％，1982年轿车上的镀弋二板约为115公斤，为72年用量0',j2．5倍；1985年雷诺汽车公司生产的小轿车外壳已大量采刚镀层钢板。美国Chrysler公司1981年生产的Mlar— an-：DodgeCurvln和PlymothVoyage小汽车采用镀锌板为459Kg(占整车钢板用量的88％)，镀层钢板中两面镀锌极为341Kg(占整车钢板用量的65％)，一面镀锌，另一面镀Fe—Zn合金的钢板重llSKg，占钢板总用量f1922．5％。由此，该公司声称所售车辆保、正5年／50，000公里无锈班}而其它的小汽车仪保证3年／公里无锈点。此外，近年发展了渗铝钢板，Aluma—Ti渗铝板。同时渗入铝和Ti，可以增加耐热性，并可笏止在600％：以上镀铝层的剥落，这类钢板用于制造消声器，提裔了使用寿命。6．表面强化和涂晨技术表面强化主要用于提高构件的疲劳和使用寿命。如钢板弹簧采用喷丸强化可以提高．使用寿命5—10倍I美国100 z；,毡j毡传动汽车的一些齿轮的表面压应力高达1000N／ram2。活塞销采用挤压工艺可代替渗碳处理，并提高疲劳寿命。局部表面涂层可使汽车零件的某些局部具有特殊的性能，例如发动机排气阀的阀面堆焊耐热台金，可提高其耐热性，气门镶座也用特殊合金涂层，可提高其密封性和耐磨性。气缸经耐磨磷化处理可进一步提 i亩其耐磨性。发动机轴瓦采用钢背Cu—Pb—Sn及Pb—Sn—In三层复合材料，既保垭了耐磨性，又提高了强度和承压能力。7。工程量辩厦复合格料的应用二L程塑料具有重量轻、强度高，抗蚀性’好，耐磨等优点。除用于小汽车前装饰件外，目前正向结构件发展。采用工程塑料或复合材料可以大大减轻汽车自重，如一f{I．钢制的lO片板簧(荚国Corvette汽车后悬挂用的顿簧)重18．6Kg，采用碳纤维增强塑*4N成的单片板簧重量只有3Kg。法国雷诺汽车公司和美国GKN公司刚玻纤树脂制成的板簧比钢制板簧重量减轻2／3，使用寿命高达高，每加伦燃料的行驶卑程可以从2：2．，8莫早提高到36英里。日本军圈汽车公司嗓翔陶瓷纤维增强铝制成发动机连杆，其重量比钢、制零件降低了35鳐，提高了发动机转速和效率，减少了振动，摹国福特汽车公司正在研制的钛合金连杆，将使发动机转速和效益显著提高。美国联合化学公司已商品供应非晶态带材，。用于作轮胎和胶管增强材料，已在载重汽车上试用。’。19．扩大轻金属一铝合金的用量‘采用铝合金可降低车辆重量而提高燃油经济性。铝合金的比重仅为锕的1／3，用铝代1‘钢铁可减轻重量50％，从而使车辆在整个’使用寿命期内的油耗大大节减，但由子其成本会升高80 o／’，因而广泛应用尚受到限制。一些高硅铝合金耐磨性好，铸造工艺性能好，目前多用于代替铸铁制造汽缸体、缸盖、壳体、活塞以及变速箱、车轮等。要求强度较高的零件如摇臂，拨叉采用．．锻造铝合金制造。美国轿车上用铝合金板材制造发动机罩，行李箱盖，保险杠和车身内外板等，苏联的玛斯载重车的车箱及栏板采用．：采用钢背、铜粉和塑料制成的Du和Dx高强度铝合金后重量可减轻goo～500K g，采垂徊滑或半淘滑轴承，．减少了汽车的滑润点用铝合金板制造卡马斯自卸车的翻斗，可使便于馕用和维修。·如法国I_25等字型上的该车自重诫#800～1000Kg。1984年美国制动凸铃轴承全趣采用Du复合材料、?j匕京 corVette轿车上用铅量：达170Kg，占全车自130汽车昀十字轴轴零已!霉9x代替原滚针重的12。1％。并首次用铝合金制造僚劫轴，，轴承。；“”：㈠： j j一“．据有关资料预测：1986年每辆轿车的平均用8·特砖钓蕲型功雠材槔酌开发与应用铝量法国为44Kg，西德为=19Kg，意大利为陶瓷材料的发展是与绝热发动识的发展42Kg，英国为38Kg,美国为80Kg，比19jo年窜切相关的。它具有更高的耐磨性和热强度。分别增加15．7％，32．4％，i3．5蟛，57．3％，目前法自：西德、美国及目苯的j些汽车公40：4％。．‘ t，，：‘．．～，司都研制和采用陶瓷材料糊成的发动机，以10．粉末冶金零件的应用进一步提高其燃烧效率。例如日本京都陶瓷一般低密度的铁基粉末冶金件，只用于研究所制成的陶瓷柴油机可节油30一40％，．代替某些铸铁件和一些含油轴承，如板簧销经济效益相当可观。又如美国克莱斯勒公套等。近年来，粉末冶金锻造技’术发展很司，用新型陶瓷材料fSIaND．制成小型燃快，采用这种技术可使粉末冶金制品的密度《-+气轮机代替活塞式发动机，效率可以大：k提达到或接近理论值；其各种性能与巾簿硬度·6·

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/0414/608.html