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稿件赏析

汽车零件热处理的选择与分析

时间:2018-9-19 10:10:39   来源:   作者:   点击:172次
汽车零件热处理的选择与分析
徐永峰 姜斌谟 刘洪洋
山东上汽汽车变速器有限公司 山东烟台 264000
摘要:汽车零件是组成汽车的重要部分,在汽车零件中大部分属于钢铁材料,钢材的热处理时提升钢铁材料性能的主要途径。对于这部分钢材的处理中,需要充分考虑汽车的使用寿命和安全性能。本文以汽车零件热处理的选择与分析为题,对钢材常见的几种热处理方式进行了阐述,对汽车零件热处理的选择进行了分析和阐述。
关键词:汽车零件;钢铁;热处理
引言
随着经济社会的快速发展,汽车已经成为每个家庭普遍拥有的代步工具,汽车行情的紧俏促使汽车制造业发展迅速。汽车零部件大多采用钢铁材料制备,我国对于钢铁的生产虽然产量较大,但是生产工艺还比较落后,特别是对于精品钢的生产工艺,还存在很大的不足。我们知道,钢铁生产中一项很重要的处理方式就是热处理,热处理分为很多种类,包括正火、退火、回火、淬火、固溶处理、调质处理、碳氮共渗等。根据钢材使用的范围选择不同种类的热处理,可以提升钢材的使用强度和使用寿命。
1钢铁热处理的方式及目的
钢铁热处理是通过对钢铁进行加热、冷却等工艺处理,提升钢铁的使用品质,得到不同环境和场景下使用的钢材。不同的热处理方式得到的钢铁的质量是不同的。 退火处理,主要是指将材料曝露于高温一段很长时间后,然后再慢慢冷却的热处理制程。退火处理可以达到细化晶粒的目的,提高钢材的塑性,消除钢材内部的应力,降低硬度。正火处理,正火是将工件加热到适当温度(Ac3Acm以上3050℃)(见钢铁显微组织),保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。正火的目的同样是为了细化晶粒,提高钢材的塑性,消除钢材内部的应力,降低硬度。淬火处理是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Acm(过共析钢)以上温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体1化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。淬火处理的钢材能够提升耐磨性,韧性较好。回火处理是将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下,保温12小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴,并且是热处理的最后一道工序。回火处理的钢材组织稳定性较好,塑性和韧性较好,减少工件的变形和开裂。调制处理即淬火和高温回火的综合热处理工艺。调制处理特别对机械零件,汽车零件等结构件的制造起到重要作用。调制处理钢材综合承受能力较好,对扭力、拉力、弯折、压力等作用下能够保持原状,并且经过调质处理,钢材表面更加光滑,降低钢材的摩擦力。、
2汽车零部件热处理的选择
汽车零部件的选择通常需要遵循几个要求:耐磨性较好、抗冲击力较好、抗疲劳强度较高等。结合汽车零部件对钢材种类的需求,对钢材进行相应的热处理方式,得到性能优良的钢材品种。
首先是提高钢材的硬度。钢铁的硬度主要是由其金相组织决定,即铁碳合金的组织成分。钢材中铁碳组织的成分主要有铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体、索氏体和莱氏体。其中索氏体和马氏体是汽车零件中常用的钢铁组织。通过调质处理产生的索氏体具有较好的综合机械性能,其硬度范围为HB200-300,符合汽车零件的需求,主要可以用作前梁、半轴、转动轴、转向臂等零件。马氏体需要首先经过淬火处理,然后进行低温回火得到。仅经过淬火的马氏体,内部的组织应力较大,具有很强的脆性,韧性和塑性较差。因此需要对马氏体进行回火处理,回火处理之后将马氏体的过饱和固溶体中的碳以碳化铁的形式析出,从而组织应力降低,脆性降低。经过淬火和回火处理的马氏体能够适合在汽车零件中使用。汽车零件的使用硬度其实是钢材经过热处理之后的硬度,钢铁的硬度使用洛氏硬度表示,简称为HRC。用于汽车零件的钢材的洛氏硬度通常为HRC55
其次是钢材的抗拉强度。抗拉强度是由于金属受到外力的作用,从均匀变转向局部变的过程。抗拉强度是表征金属塑性变形承受能力的参数,当拉力超过金属的抗拉强度之后,金属会发生性形变,对金属产生不可恢复的损伤。对于脆性较大的金属,拉伸强度超过抗拉强度之后,还可能产生开裂、断裂等现象。钢材的抗拉强度与硬度存在一定的关系。在实际生产中,需要随时对钢材的硬度进行检测,对于拉伸强度很少有检测,但是通过硬度可以推测出拉伸强度的大约数值。硬度与抗拉强度之间存在线性关系,随着硬度的增大,抗拉强度先增大后减小,临界点是回火温度为250℃。也就是说,在回火处理充分的前提下,温度为250℃时可以获得最大抗拉强度。当回火处理不够充分时,硬度和抗拉强度之间的转换会发生变化,较高的硬度不会产生较高的抗拉强度。
再次是疲劳强度。汽车的使用寿命的关键取决于零件的使用寿命,当大部分零件出现问题时,汽车也就寿终正寝了。钢材的疲劳强度通过应力表示,钢材在无数次交变载荷作用下,不发生破坏的最大应力就是刚才的疲劳强度。而实际生产中,钢材不可能经过无限次的交变载荷作用而计算其疲劳强度。通过实践研究,疲劳强度与抗拉强度存在一定的关系。当洛氏硬度HRC50时,疲劳强度随抗拉强度增大而增大;当洛氏硬度HRC50时,疲劳强度不再随抗拉强度增大而增大,而是发生急剧下降。为了使汽车的零部件的疲劳强度达到最大,在生产时应该注意HRC=50这个临界点,在略小于临界点的位置确定汽车零部件的硬度范围。
最后是冲击韧性和耐磨性。钢材的冲击韧性是指材料冲击载荷的作用下,能够对塑性变形和断裂功吸收的能力。冲击韧性能够在一定程度上反应材料内部的晶粒缺陷和抗冲击性能。钢材的质地越硬,则韧性越差,越容易产生脆裂。因此在热处理时,需要具体根据汽车零部件应用的位置进行选择处理方式。对相同的钢材进行了对照试验,两组均采用先淬火后回火处理,其中一组采用不完全淬火,另一组采用完全淬火,得到了钢材的度相同,但是抗冲击载荷不同。因此在对汽车零件的热处理过程中,需要对具体的使用部位进行具体分析。
3总结
汽车零件的选择需要达到耐磨性较好、抗冲击性能较好、疲劳强度高等特点,在对零件热处理过程中,需要对钢铁热处理的方式和作用熟练掌握,才能合理的选取热处理方式对零件进行处理,以达到汽车使用的标准。
参考文献
 
 
 
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