（3）对曲轴的性能要求： 1）高的强度； 2）一定的冲击韧性； 3）足够的弯曲、扭转疲劳强度； 4）足够的刚度；轴径表面有高的硬度和耐 磨性。
（4）典型曲轴的选材 锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合
金钢制造，如30、45、35Mn2、40Cr、 35CrMo等。
铸铁曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光 体可锻铸铁及合金铸铁等制造，如ZG230-450、 QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。
连杆材料一般采用45钢、40Cr或40MnB 等调质钢。
气门
进气门一般可用40Cr、 35CrSi、 38CrSi、 42Mn2V等合金钢制造； 排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用 4Cr10Si2Mo作为排气门材料时工作温度可达 550~650 ℃ 。
螺栓、铆钉等冷镦零件 常用的螺栓材料有10、15（木螺栓，铆
（3）失效形式 轮齿折断、齿面磨损、齿面剥落、齿面点蚀、 过载断裂。 （4）对汽车齿轮的性能要求 1）高的弯曲疲劳强度； 2）高的接触疲劳强度耐磨性； 3) 较高的强度和冲击韧性； 4) 较好的热处理性能，热处理变形小。
（5）典型汽车齿轮选材
汽车齿轮用材是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi， 并经渗碳、淬火和低温回火。渗碳、淬火、回火 后，还可采用喷丸处理，增大表面应压力，有利 于提高疲劳强度，并清除氧化皮。 例：北京牌吉普车后桥圆锥主动齿轮。 性能要求： 齿面硬度HRC58～HRC62，心部硬度HRC33～HRC48。
冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂， 受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身 等覆盖零件。这些零件对钢板的强度要求不 高，但却要求具有优良的表面质量和冲压性 能，以保证高的成品合格率。
思考题
1. 选用材料一般应注意哪些基本原则？ 2. 下列发动机零件在选材时应考虑哪些问题？
选择哪些材料较适宜。 1 ）活塞； 2 ）曲轴； 3 ）排气阀； 4 ）气门
弹簧； 5 ）滑动轴承
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金属材料在汽车上的应用
一、典型汽车零件的选材 二、金属材料在汽车上的应用
一、典型汽车零件的选材
1．汽车齿轮的选材 1）齿轮的作用 传递扭矩、调节速度、改变运动方向。 2）工作条件 （1）齿根受很大交变弯曲应力作用、齿面 受较大接触应力并有强烈的摩擦和磨损。 （2）承受一定的冲击载荷。
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。
（5）曲轴典型的工艺路线 可根据材质不同分为两类： 1）铸铁曲轴的典型工艺路线： 铸造→正火→调质→切削加工→轴颈气体渗 碳 2）锻钢曲轴的典型工艺路线：
下料→模锻→调质→切削加工→轴颈表面 淬火
3．汽车半轴
汽车半轴是典型的受扭转的轴件，但工作应力较 大，且受相当大的冲击载荷，其结构如图所示。
前使用的缸盖材料有两种：一种是灰铸铁或 合金铸铁；另一种是铝合金。铸铁发动机缸 盖具有高温强度、铸造性能好、价格低等优 点，但其导热性差。铝合金重量轻，但其高 温强度低，使用中容易变形、成本较高。
3．活塞组 活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞
组。常用的活塞材料是铝硅合金，其性能特 点是导热性好、密度小、膨胀系数减小，耐 磨性、耐蚀性、硬度、刚度和强度提高。铝 硅合金活塞需进行固溶处理及人工时效处理， 以提高表面硬度。
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：130载重车半轴 材料：40Cr。 热处理：整体调质。 性能要求：杆部HRC37～HRC44；盘部外圆 HRC24～HRC34。 工艺路线： 下料→锻造→正火→机械加工→调质→盘部钻孔 →磨花键。
缸套材料：气缸的缸体一般采用普通 铸铁或铝合金，而气缸工作面则用耐磨材料， 制成缸套镶入气缸。
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。为了提高 缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷 镀金属钼或其他耐磨合金等办法对缸套进行 表面处理。
2．发动机缸盖 缸盖主要用来封闭气缸构成燃烧室。目
材料：20CrMnTi钢。 热处理：渗碳、淬火、低温回火，渗碳层深 1.2mm～1.6mm。
工艺路线： 下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火、低 温回火→喷丸→磨削。
图 汽车变速齿轮
2．汽车发动机曲轴 （1）汽车发动机曲轴的工作条件 曲轴在 工作中受到弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击 等交变应力。而且，应力分布极不均匀；曲 轴颈与轴承还发生滑动摩擦。 （2）曲轴的主要失效形式 疲劳断裂和轴 颈严重磨损两种。
活塞销材料一般用20、20Cr、20CrMnTi 等低碳、低碳合金钢，表面进行渗碳或碳氮 共渗处理，以满足材料外表面硬而耐磨、内 部韧而耐冲击的要求。
活塞环材料目前一般多用珠光体基体的 灰铸铁或合金铸铁，也有的采用球墨铸铁或 可锻铸铁。为了改善活塞环的工作性能，活 塞环宜进行表面处理。目前应用最广泛的是 镀铬，可使活塞环的寿命提高２～３倍。其 他表面处理的方法还有喷钼、磷化、氧化、 涂敷合成树脂等。
钉）、35(普通螺栓)、40Cr和15MnVB(重要螺栓) 等。
（二）汽车冷冲压零件用材 在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，
约占总零件数的50%～60%。汽车冷冲压零件 的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，如 08、20、25和Q345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。 这些零件不仅要求钢板具有一定刚度、强度， 而且还要具有良好的冲压成型性能。
4．汽车板簧 （1）汽车板簧失效形式及性能要求
汽车板簧用于缓冲和吸振，承受很大的 交变应力和冲击载荷。汽车板簧的主要失效 形式为刚度不足引起的过度变形或疲劳断裂。 因此，对汽车板簧的性能要求是材料要有较 高的弹性极限、屈服强度和疲劳强度。
（2）典型板簧选材 汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧钢
来制造，如65Mn、65Si2Mn钢等。对于中型或 重型汽车，板簧还采用50CrMn、55SiMnVB钢； 对于中型载货汽车用的大截面板簧，则采用 55SiMnMoV、55SiMnMoVNb钢制造。
（3）工艺路线 热轧钢板冲裁下料→压力成型→淬火→中温 回火→喷丸强化 喷丸强化也是表面强化的手段，目的是提高 零件的疲劳强度。
二、金属材料在汽车上的应用
二、金属材料在汽车上的应用
（一）汽车结构零件用材 1.发动机缸体和缸套材料
发动机缸体：缸体常用的材料有灰铸铁 和铝合金两种。铝合金的密度小，但刚度差、 强度低、价格贵。所以，除了某些发动机为 减轻重量而采用铝合金外，一般缸体材料均 采用灰铸铁。