您好!歡迎來到第一壓鑄網
戰略合作:上海交通大學、中國有色金屬工業協會鎂業分會、上海市壓鑄技術協會、輕合金精密成型國家工程研究中心
| | 網站導航
當前位置:首頁 » 技術 » 技術資料 » 正文
【技術干貨】汽車常用金屬材料分析第下篇:汽車用鑄鐵以及車用鋁合金分析
發布日期:2019-04-29  來源:第一壓鑄網  瀏覽次數:539
核心提示:第四節 汽車用鑄鐵鑄鐵是碳的質量分數大于2.11%的鐵碳合金,并且含有比普通碳素鋼較多的硅(Si)、錳(Mn)、硫(S)、磷(P)
QQ截圖20190425115530
 第四節  汽車用鑄鐵
 鑄鐵是碳的質量分數大于2.11%的鐵碳合金,并且含有比普通碳素鋼較多的硅(Si)、錳(Mn)、硫(S)、磷(P)等元素。
      在鑄鐵中,碳可以以兩種形式存在:一種是石墨,它很軟,強度極低,另一種是滲碳體(用符號“Fe3C”表示),它是化合物,硬度達800HB并且脆性很大,幾乎無塑性和韌性。根據碳的存在形式,鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。另外還有一種合金鑄鐵,它是在灰鑄鐵或球墨鑄鐵中有目的的加入一些合金元素的鑄鐵。白口鑄鐵中碳主要以滲碳體形式存在。其斷口呈銀白色,故稱為白口鑄鐵。這類鑄鐵的性能既硬又脆,很難進行切削加工,所以很少直接用來制造零件。
      下面分別介紹其它幾種鑄鐵。
一、灰鑄鐵
(一)基本知識
    ⒈ 灰鑄鐵組織及性能
     這類鑄鐵中碳大部或全部以片狀石墨形式存大,其斷口呈暗灰色,故稱為灰鑄鐵。
     由于灰鑄鐵是由金屬基體和片狀石墨兩部分組成,而片狀石墨硬度和強度都極低,這就相當于在鋼基體中存在著許多細小的裂縫,從而使灰鑄鐵的抗拉強度、疲勞強度降低,并且塑性、韌性很差,不能承受冷加工塑性變形,也不能鍛造和軋制。盡管石墨降低了鑄鐵的機械性能,卻使鑄鐵獲得了許多鋼所不及的優良性能。如良好的切削加工性、耐磨性、潤滑性、減震性等。此外,灰鑄鐵還有良好的鑄造性,它的熔點比鋼的熔點低,流動性好,冷卻收縮率小。 
⒉ 灰鑄鐵的牌號
 灰鑄鐵的牌號用“灰鐵”兩字漢語拼音的第一個字母“HT”和一組數字表示。數字表示抗拉強度(MPa)。如HT200,其中“HT”表示灰鑄鐵;“200”表示最低抗拉強度為200MPa。
       灰鑄鐵的牌號和力學性能如表14-21。
 
 
(二)在汽車上的應用
灰鑄鐵是應用最廣泛的一種鑄鐵,其產量約占各類鑄鐵的80%以上。對于機械性能要求不高而形狀復雜的零件,如機床床身,汽車上的氣缸體、氣缸蓋、變速器箱體等均可采用灰鑄鐵制造。在汽車上的應用如表14-22。
圖片4
二、可鍛鑄鐵
(一)基本知識
      ⒈可鍛鑄鐵的組織及性能
       可鍛鑄鐵又叫瑪鋼、馬鐵或韌鐵。它是白口鑄鐵經長時間的石墨化退火,使滲碳體在固態下分解,而獲得的具有團絮狀石墨的鑄鐵。在退火過程中,隨著組織轉變時的冷卻速度不同,可形成黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵。前者具有較高的塑性和韌性,而后者具有較高的強度、硬度和耐磨性,但塑性與韌性較低。
      應注意的是,因可鍛鑄鐵的塑性和韌性比灰鑄鐵好,故稱為可鍛鑄鐵,但可鍛鑄鐵并非可以鍛打。
⒉ 可鍛鑄鐵的牌號
可鍛鑄鐵的牌號由三個字母和兩組數字表示,前兩個字母為“KT”,即“可鐵”的漢語拼音的第一個字母,第三個字母是類別代號,“H”和“Z”分別表示“黑”心和“珠”光體可鍛鑄鐵。其后的兩組數字分別表示抗拉強度和延伸率。例如,KTH350-10,其中,“KTH”表示黑心可鍛鑄鐵;“350”表示抗拉強度不低于350MPa, “10”表示延伸率不小于10%。
      可鍛鑄鐵的牌號及力學性能如表14-23。
圖片4
表14-23  黑心可鍛鑄鐵與珠光體可鍛鑄鐵的牌號與力學性能
(二)在汽車上的應用
可鍛鑄鐵適用于制造一些形狀復雜、強度和韌性要求較高的薄截面零件,如汽車上的后橋殼、輪轂、制動踏板、鋼板彈簧支架等。其在汽車上的應用見表14-24。
圖片4
三、球墨鑄鐵
 
(一)基本知識
      ⒈ 球墨鑄鐵的組織和性能
      鐵水經過球化處理而使石墨大部或全部呈球狀(有時為團絮狀)的鑄鐵,稱為球墨鑄鐵。
      由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀,對基體的割裂作用降低,可以充分發揮基體的性能。所以球墨鑄鐵的機械性能比灰鑄鐵和可鍛鑄鐵的機械性能都高。其強度、塑性、韌性與相應組織的鑄鋼差不多。在某些方面,如屈強比(屈服強度與抗拉強度之比)比鋼還高,疲勞強度大致與中碳鋼相同,耐磨性優于表面淬火鋼。由于石墨的存在,使它具有與灰鑄鐵同樣良好的切削加工性、耐磨性、減震性和鑄造性能。 
⒉ 球墨鑄鐵的牌號
 球墨鑄鐵的牌號是由“球鐵”兩字的漢語拼音字母的字頭“QT”及兩組數字組成,兩組數字分別代表其最低抗拉度(MPa)和延伸率。例如QT400-18中“QT”表示球墨鑄鐵,“400”表示最小抗拉強度值為400MPa,“10”表示伸長率最小值為10%。球墨鑄鐵的牌號及主要力學性能如表14-25。
圖片4
(二)在汽車上的應用
 
由于球墨鑄鐵的某些性能與鋼相似,價格比鋼便宜,又具有灰鑄鐵的優點,所以在汽車中得到了廣泛應用。如表14-26所示。
圖片4
四、合金鑄鐵 
 
(一)基本知識
     在灰鑄鐵或球墨鑄鐵中加入一定量的合金元素的鑄鐵稱為合金鑄鐵。加入合金元素后可使鑄鐵具有某些特殊性能,如耐熱、耐酸、耐磨等。
     ⒈ 耐熱鑄鐵
     在鑄鐵中加入Al、Si、Cr等合金元素,可以在鑄件表面形成致密的保護性氧化膜(如Al2O3、SiO2、Cr2O3),使鑄鐵在高溫下具有抗氧化的能力,稱為耐熱鑄鐵。
⒉ 耐磨鑄鐵 
     當灰鑄鐵的含磷量提高到0.4%~0.6%,再加入Cr、W、Cu、Ti等合金元素構成合金高磷鑄鐵。它的強度、韌性和耐磨性都較高。這類鑄鐵屬于耐磨合金鑄鐵。
     ⒊ 高強度鑄鐵  
     在稀土鎂球墨鑄鐵中加入少量銅(Cu)鉬(Mo)等合金元素,可得到高強度合金鑄鐵。 
在汽車上,耐熱鑄鐵可用于制造進、排氣門座及排氣管密封環等;汽車的氣缸套和活塞環一般用耐磨合金鑄鐵制造,而主要以高磷系列的合金鑄鐵為主;活塞環一般是用含鎢、鉻、錳的高磷耐磨鑄鐵制造,而CA1093發動機的活塞環用耐磨性更好的含鈮合金鑄鐵制造。EQ1092的汽缸套用高磷鑄鐵鑄造;高強度合金鑄鐵,可用來制造柴油機曲軸,連桿及主軸承蓋等。合金鑄鐵在汽車上的應用如表14-27所示。
圖片4
 
第五節  汽車用有色金屬 
 
 通常把鐵和鐵碳合金稱為黑色金屬,把黑色金屬以外的金屬及其合金稱為有色金屬。汽車上一些零件必須用有色金屬材料制作,以滿足特殊要求。汽車上常用的有色金屬主要有鋁、銅及其合金。
      一、鋁及鋁合金
      純鋁因其強度低,切削加工性差、可焊性差等特點,在汽車工業中使用較少。而鋁合金因其具有強度高,質輕等優點,得到廣泛應用。
      鋁合金就是在鋁中加入適量的Si、Cu、Mg、Mn等元素后組成的合金。鋁合金按其成分和工藝特點,可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩類。
(一)變形鋁合金 
 
這類鋁合金的特點是塑性好,可進行冷熱狀態下的壓力加工。可分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁等。
      1.防銹鋁
      防銹鋁屬于鋁–錳系和鋁–鎂系合金。其強度適中,塑料性優良,耐蝕性好,具有較好的拋光性,光澤可長期保持。主要用于制造耐蝕性好的容器及車輛裝飾,及受力小的結構件、鉚釘等。
      防銹鋁的代號用“LF”(“鋁”及“防”的漢語拼音字母字頭)及一組順序號表示。
      2.硬鋁
      硬鋁分鋁–銅–鎂和鋁–銅–錳兩類合金。這類合金通過淬火、時效處理可以顯著提高強度。由于密度小,強度與密度的比值較高,故名硬鋁。常用于制作鉚釘、蒙皮等。硬鋁的耐蝕性比純鋁差,故常在表面包一層純鋁,以提高其耐蝕性。
      硬鋁的代號;“LY”和一組順序號來表示。
3.超硬鋁
      超硬鋁是在硬鋁中再加入鋅形成的鋁–銅–鎂鋅系合金。經淬火、時效處理,其硬度超過硬鋁,故稱為超硬鋁。其耐蝕性較差,一般表面要包一層純鋁,以增加抗蝕能力。主要用于飛機上的一些構件。
      其代號用“LC”和一組順序號來表示。
      4.鍛造鋁
      鍛造鋁的化學成分和硬鋁相似,能通過時效處理來提高強度。在加熱狀態下有良好的塑性,可進行熱變形加工。鍛鋁有較高的強度,用于制造飛機零件。
      其代號用“LD”和一組順序來表示。
(二)鑄造鋁合金 
鑄造鋁合金簡稱鑄鋁。其種類很多,常用的有鋁–硅系、鋁–銅系、鋁–鎂系和鋁–鋅系等合金。
鋁–硅系合金是最常用的鑄造鋁合金,俗稱硅鋁。這種合金有著優良的鑄造性能,同時還具有比重輕、抗蝕能力好、機械性能較好等優點,所以廣泛用來制造形狀復雜、要求有較高強度和耐蝕性的零件。
      鑄鋁的代號用“ZL”及三位數字表示。第一位表示鋁合金的類別(1–—鋁–硅系、2–—鋁–銅系,3–—鋁–鎂系,4–—鋁–鋅系),第二、三位表示合金的順序號。
      常用鋁–硅系鑄造鋁合金的代號、成分及性能見表14-28。
圖片4
表14-28  常用鋁—硅系鑄造合金牌號、成份、性能
      鑄造鋁合金在汽車上的應用見表14-29。
表 14-29 鑄造鋁合金在汽車上的應用
二、銅及銅合金
純銅呈紫紅色,具有良好的導電性、導熱性、耐蝕性和塑性,但純銅的強度不高,硬度較低,且價格貴。故一般不直接制作各種構件,常用的是銅合金。在汽車上只有個別場合應用純銅,例如,氣缸墊、進排氣管墊、軸承墊片、一些管接頭、制動管、散熱管、油管和電氣接頭等
      常用的銅合金可分為黃銅、青銅和白銅三類。
(一)黃銅
黃銅是以鋅為主加元素的銅合金。按化學成分的不同,黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅。
      1.普通黃銅
      僅由銅和鋅兩種元素組成。其牌號用“黃”字的漢語拼音字頭“H”加數字表示,數字表示銅的質量分數的百分數,其余為鋅。如H68表示銅的質量分數68%,其余為鋅的普通黃銅。
      普通黃銅常用來制作汽車上的散熱器分水管、汽油濾清器濾芯、化油器零件、管接頭、墊圈、螺釘等。 
2.特殊黃銅
在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的合金,稱為特殊黃銅。常加入的合金元素有錫、硅、錳、鉛和鋁等,分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅……等。
      特殊黃銅的牌號用“H+元素符號+若干組數字”表示。第一組數字表示銅的的質量分數的百分數,第二組表示主加元素的質量分數的百分數,數字間用短線分開。如HPb59–1表示含銅59%,鉛1%的鉛黃銅。
      特殊黃銅在汽車上用作耐磨損的零件,如轉向節襯套、鋼板彈簧襯套、離合器與制動蹄支軸襯套等。
      黃銅在汽車上的應用見表14-30。
圖片4
表14-30 黃銅在汽車上的應用
(二)青銅
 除了黃銅和白銅(銅和鎳的合金)外,所有的銅基合金都稱為青銅。按化學成分的不同,分為錫青銅和無錫青銅。
      1.錫青銅
      是以錫為主加元素的銅合金。它有良好的強度、硬度、耐腐蝕性和鑄造性。它的鑄造收縮率是合金和有色金屬中最小的。因此,它適用于鑄造形狀復雜、壁厚較大的零件,常用作軸承材料。
其牌號用“青”字的漢語拼音首字“Q”和幾組數字組成。第一組數字為主加元素質量分數的百分數,后幾組數字為其它添加元素質量分數的百分數。如QSn4–4–2.5表示錫的質量分數約4%,含鋅約4%,含鉛約2.5%的錫青銅。
      錫青銅用于制造各種扁圓彈簧及銅絲網,汽車上用作軸套墊及軸承墊。
2.無錫青銅
  由于錫的價格較高,所以出現了在銅中不加錫元素,而是添加鋁、鎳、錳、硅、鈹、鉛等元素,這些青銅稱為無錫青銅或特殊青銅。
     無錫青銅具有高的強度、耐磨性及良好的耐腐蝕性,有的特殊青銅還有高的導電性、導熱性和熱強性,因而是錫青銅很好的代用品。無錫青銅可用于汽車上的軸承、襯套等。
      無錫青銅的牌號與錫青銅的相似。
      青銅在汽車上的應用如表14-31。
圖片4
表 14-31  青銅在汽車上的應用
三、軸承合金
 軸承合金是用來制造滑動軸承的材料。軸承是支承軸并保證其正常運轉的零件。因此軸承合金應滿足以下基本要求:
      ⑴ 足夠的強度及硬度,以承受軸頸較大的壓力;
      ⑵ 高的耐磨性,低的摩擦系數,以減少軸頸的磨損;
      ⑶ 足夠的塑性和韌性,較高的疲勞強度,以承受軸頸的交變載荷,并抵抗沖擊和振動;
      ⑷ 良好的導熱性、耐蝕性及小的膨脹系數;
      ⑸ 良好的磨合性,使其與軸頸能較快的緊密地配合。
      為滿足上述要求,軸承合金的理想組織,應由塑性好的軟基體和均勻分布在軟基體上的硬質點(一般為化合物)構成。
      常用的軸承合金有錫基軸承合金、鉛基軸承合金、銅基軸承合金、鋁基軸承合金等。
(一)錫基軸承合金
它是以錫為基礎,加入適量的銻(Sb)、銅(Cu)等元素組成,又稱為錫基巴氏合金。
      這種合金具有適中的硬度、低的摩擦系數,并有較好的塑性和韌性,具有優良的導熱性和耐蝕性。常用于高速、重載下的重要的軸承。
     (二)鉛基軸承合金
      鉛基軸承合金是以鉛為基礎,加入適量的銻、錫、銅等元素組成的合金,又稱為鉛基軸承合金。其特點是強度、硬度、韌性均低于錫基軸承合金,摩擦系數較大。但其價格較低,故在可能的情況下,盡量代替錫基軸承合金使用。這類軸承合金一般用于中等負荷的軸承。 
(三)銅基軸承合金
銅基軸承合金是以銅為基礎,加入適量的錫、鉛、鋅及磷、錳等元素組成的合金。
      銅基軸承合金的優點是:具有良好的潤滑作用,摩擦系數低,其抗壓強度、疲勞強度、硬度、導熱性及耐熱性都很高。因此,可用于承受高載荷,高速度及高溫下工作的軸承。
     (四)鋁基軸承合金
      鋁基軸承合金有鋁鎂銻合金、低錫鋁合金(錫的質量分數為6%左右)和高錫鋁合金(錫的質量分數為20%以上)。前二者的塑性、韌性等機械性能良好,且屈服強度較高,因此其負載能力較高。主要用于低速柴油機等軸承上。而高錫鋁合金有較高的疲勞強度、良好的導熱性和耐熱性,又有良好的耐磨、減摩性和抗蝕性。因此,被廣泛用于汽車、拖拉機、內燃機上。
軸承合金的牌號
 軸承合金的牌號:按國家標準GB/T 1174-92規定,用“軸”字漢語拼音首字母“Z”加基本元素符號與主加元素符號及其質量分數的百分數表示。
      例如:ZSnSb4Cu4,Cu后的“4”表示平均銅的質量分數為4%,Sb后的“4”表示平均銻的質量分數為4%,“ZSn”表示錫基軸承合金。
      鑄造軸承合金的化學成分、牌號如表14-32所示。 
圖片4
表 14-32  鑄造軸承合金的化學成分和力學性能

1、第一壓鑄網部分資訊內容或者觀點來源于互聯網,如涉及版權等問題,請通知本站,我們將及時刪除相關內容。
2、網友投稿內容及會員言論僅代表個人觀點,并不代表本站同意其觀點,本站不承擔由此引起的法律責任。
3、第一壓鑄網轉載資訊內容,本著為網友提供更多信息之目的,并不意味著認同其觀點或證實其內容的真實性。
今日推薦
  全球頂級供應商
--百度廣告位_810*120(ID:60)--
0條 [查看全部]  相關評論
?
 
双色球红球振幅第三位走势图