汽車發(fā)動機(jī)曲軸材料的選擇及工藝設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-03-02 08:07本頁面
【正文】 T7002 的牌號。鍛鋼曲軸材料采用 4 40Cr、 40MnB、35CrMo 等牌號的鋼或采用力學(xué)性能不低于這些牌號的其它鋼材制造。 汽車發(fā)動機(jī)曲軸材料的選擇要根據(jù)不同車輛的使用具體情況，攢澤不同的性能材料。他們所使用的材料我們可以見圖 1，考慮其經(jīng)濟(jì)性和加工工藝，結(jié)合最終將獲得的曲軸性能，確定我們所需要的材料，具體見圖 1. 汽車發(fā)動機(jī)曲軸一般采用 QT7002 、 QT8002 及 QT9002 等牌號的球墨 鑄鐵和 4 35CrMo、 40Cr、 40MnB、 42CrMo 等牌號的鍛鋼制造。比較他們的性能，選擇滿足我們工藝要求的材料。 4 表 1 常用 曲軸 材料及其熱處理工藝 用途 材料 基本熱處理 表面處理 工藝 硬度 /HB 工藝 硬化層深 硬度 /HB 轎車 45 正火 170～ 228 感應(yīng)淬火 2～ 55～ 66 50Mn 調(diào)質(zhì) 217～ 277 氮碳共滲：570℃、180min、油冷 ≥500HV QT7002 正火 載重車 QT7002 正火 45 正火 163～ 169 感應(yīng)淬火 、自回火 3～ 55～ 66 45 調(diào)質(zhì) 207～ 241 感應(yīng)淬火、自回火 ≥ 3 ≥ 55 重型載重車 45 正火 氮碳共滲 ～ ≥300HV QT9002 正火 +回火 280～ 321 35CrMo 調(diào)質(zhì) 216～ 269 感應(yīng)淬火 42CrMo 調(diào)質(zhì) 感應(yīng)淬火或滲氮 大馬力柴油機(jī) QT7002 正火 35CrNi3Mo 調(diào)質(zhì) +穩(wěn)定化 滲氮 490℃、60h ≥ ≥600HV 35CrMo 調(diào)質(zhì) 滲氮 490℃、40h ≥ ≥550HV 42CrMo 調(diào)質(zhì) 感應(yīng)淬火或滲氮 汽車發(fā)動機(jī)曲軸材料的確定 (1) 選材要求 : 首先，應(yīng)滿足曲軸的力學(xué)性能，它取決與發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度水平。（與材料本身的成分及熱處理后的性能有關(guān)）。 5 ②鋼的非金屬夾雜物，脆性夾雜物，塑性夾雜物應(yīng)不超過 GB10561 規(guī)定的 級。 不同材料所含主要成分的含量見表 2 表 2 不同材料所含主要成分的含量 鋼號 主要化學(xué)成分 C Mn Si Cr Ni Mo 45 ～ ～ ～ 40Cr ～ ～ ～ ～ 40CrNi ～ ～ ～ ～ ～ 40CrNiMoA ～ ～ ～ ～ ～ ~ 35CrMo ～ ～ ～ 04 ～ ~ 由于曲軸需要承受交變的彎曲 — 扭轉(zhuǎn)載荷以及發(fā)動機(jī)的大的功率。同時，曲軸材料需要有較高的強(qiáng)度、沖擊韌性、耐磨性。球墨鑄鐵曲軸采取等溫回火、中頻淬火、激光淬火等熱處理工藝。 不同材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)見表 3 6 表 3 不同材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù) 鋼號 σ b MPa σ s MPa δ s % ψ % Ak (J /c ㎡ ) 毛坯尺寸 mm 45 900 750 10 45 60 ﹤ 100 40Cr 1000 800 9 45 60 25 40CrNi 1000 800 10 45 70 25 40CrNiMoA 1000 850 12 45 100 25 35CrMo 1000 850 12 45 80 25 因而，根據(jù)曲軸材料的要求、各項(xiàng)技術(shù)要求、及材料的成分、機(jī)械性能、淬透性，同時需考慮成本的經(jīng)濟(jì)性，最終選擇不含貴金屬的且各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良的 35CrMo 作為汽車發(fā)動機(jī) 曲軸 的材料。其組織結(jié)構(gòu)均勻。 （ 2）調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)的確定 淬火溫度： 35CrMo 是亞共析鋼， 根據(jù) 《常見鋼臨界點(diǎn)、淬火加熱溫度及 Ms 點(diǎn)》表得知， AC3 約為 807℃， AC1 約為 757℃。其保溫時間可由經(jīng)驗(yàn)公式 t≈﹙ ~） ? D， 具體 保溫時間應(yīng)根據(jù)曲軸的厚度來確定，此處暫定為 25min。 35CrMo 的調(diào)質(zhì)淬火工藝曲線 見圖 1 圖 1 35CrMo 的調(diào)質(zhì)淬火工藝曲線 （ 3）調(diào)質(zhì)過程組織分析 試樣經(jīng)淬火（未回火）后的金相組織如圖可以看出其顯微組織為板條馬氏體。淬火時，冷卻介質(zhì)選用油淬。這種冷卻特性是比較理想的，因而正好使鋼的過冷奧氏體組織在最不穩(wěn)定的區(qū)域有最快的冷速，如此，可獲得最大的淬硬層深度； 而在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)有最小的冷卻速度，可使組織應(yīng)力減至最小，故減小了變形開裂傾向，油冷 油冷 T(℃ ) 850℃保溫 25min 560℃保溫 60min 0 t（ h） 高溫回火過程 淬火過程 8 有利于后續(xù)加工及處理。調(diào)制后獲得索氏體晶粒均勻細(xì)密，具有良好的硬度與韌性，其硬度值在 32HR 左右，且硬度值分布均勻，符合曲軸的技術(shù)要求。 去應(yīng)力退火 在熱處理、切削加工和其他工藝過程中，制品可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng) 力。殘余應(yīng)力可導(dǎo)致工件破裂、變形或尺寸變化，殘余應(yīng)力也提高金屬化學(xué)活性，在殘余拉應(yīng)力作用下特別容易造成晶間腐蝕破裂。所以需要去應(yīng)力退火來消除之前加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。在去應(yīng)力退火時，工件一般緩慢加熱至較低溫度 (一般小于回火溫度 20℃ )，保溫一段時間后，緩慢冷卻，以防止產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。 加熱設(shè)備： GP— 25A 高頻淬火爐；淬火溫度： 860~930℃（普通淬火溫度
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