第15章 汽车材料Leabharlann 四、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 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。
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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。
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（4）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。
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（5）合金渗碳齿轮的工艺路线 下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火及 低温回火→喷丸→磨削加工
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（3）对曲轴的性能要求： 1）高的强度； 2）一定的冲击韧度； 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。
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（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、35 Cr Mo等。铸 造曲轴主要由铸钢、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。
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图2-53 汽车变速齿轮 第15章 汽车材料
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。
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（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，包括热轧钢板和 冷轧钢板，如08、20、25和Q345等。
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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。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。
一、零件的实效分析 二、零件选材的基本原则和方法 三、典型汽车零件的选材
四、金属材料在汽车上的应用
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三、典型汽车零件的选选材
1．汽车齿轮的选材 （1）汽车齿轮的工作条件 （2）汽车齿轮的主要失效形式
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（3）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。
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连杆材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调质 钢。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏 感。
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气门 进气门一般可用40Cr、35CrSi、 38CrSi、 42Mn2V等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐 热钢制造，采用4Cr10Si2Mo作为气门材料时工作 温度可达550~650 ℃ 。
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2．发动机缸盖 缸盖主要用来封闭气缸构成燃烧室。目前使 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、重 量轻，但其高温强度低，使用中容易变形、成本 较高。
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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。
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（5）曲轴典型的工艺路线 可根据材质不同分为两类： 1）铸造曲轴的典型工艺路线： 铸造→高温正火→高温回火→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
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3．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屈服强度和 疲劳强度。
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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。
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活塞环材料目前一般多用珠光体基体的灰铸 铁或在灰铸铁基础上添加一定量的铜、铬、钼及 钨等合金元素的合金铸铁，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。
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半轴
汽车半轴通常选用调质钢制造。中、小型汽 车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型汽车则用 40MnB 、40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金钢 制造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸缘根 部圆角等强化方法。
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螺栓、铆钉等冷镦零件 常用的螺栓材料有10、15（木螺栓，铆钉）、 35(普通螺栓)、40Cr和15MnVB(重要螺栓)等。
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（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50 CrMn、55 SiMnVB钢；对于中型载 货汽车用的大截面积板簧，则采用55SiMnMoV、 55SiMnMoVNb钢制造。
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（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。