发动机连杆新材料的发展与研究.pdfVIP

第4 期 常州轻工职业技术学院学报 2009 年12 月 Changzhou Institute of Light Industry Technoloy 发动机连杆新材料的发展与研究 王乾 （江苏常州轻工职业技术学院 江苏常州 213164 ） 〔摘 要〕汽车发动机连杆是发动机中的重要零件，为了保证发动机的可靠性，要求连杆材料 具有良好的综合性能。本文讨论了汽车发动机连杆材料的发展特点及其应用现状，研究指出了金属 基复合连杆材料的发展应用前景和制备工艺思路。 〔关键词〕连杆材料 金属基复合材料 轻量化 1 前言 料－锻造－正火－调质－机加工，此工艺过程周 随着汽车工业制造技术的发展，对于汽车发 期常、能耗高、氧化脱碳严重。对这类钢的另一 动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而作为 方面的工作是强化，即进行表面化学热处理或喷 主运动系部件的连杆，其强度、刚度和质量对提 丸强化，如日本对加工后的连杆进行喷丸处理， 高发动机的动力性和可靠性至关重要。连杆作为 在表面产生约 300MPa 的残余压应力，使疲劳极 发动机的关键零件之一，对连杆的要求是高强 限提高20%左右。这类钢由于强韧性高、质量易 度、轻量化、低成本。尤其随着连杆裂解加工技 保证，在我国还能沿用一段时间，但由于其工艺 术的发展，对连杆材料提出了更高的要求。由于 较繁、耗能较大、成本较高，从新材料的发展看， 传统的连杆材料成本高、工艺复杂，近年来，连 将逐渐被其它新材料所取代。 杆新材料的开发和新工艺的研究十分活跃，出现 2.2 非调质钢 了一系列连杆新工艺和新材料。这些开发研究大 非调质钢是在中碳钢的基础上添加钒、钛、 致向三个方向发展：一是在原来的调制钢基础 铌等微合金元素，通过控制轧制或控制锻造过程 上，简化加工工序和提高强韧性；二是开发节约 的冷却速度，使其在基体组织中弥散析出碳、氮 能耗、简化加工工艺、降低成本的新材料；三是 的化合物使其得到强化。非调质钢由于其添加的 开发质量轻、强度高的复合材料。 是微合金元素，因此材料的成本不高，作为一种 2 国内外连杆材料的发展概况 廉价的节能钢种，非调质钢正在逐步的取代调质 2.1 调质钢 钢，国外已经几乎完全采用非调质钢生产连杆。 调质钢是传统的连杆材料，到目前为止，我 早在 20 世纪 60 年代，美国就在 SAE1140 钢的 国仍大部分沿用这类材料。它们的传统工艺是下 基础上提高锰含量并添加微合金元素，锻造后不 王乾（1982- ），男，东南大学毕业，助教。 - 27 - 发动机连杆新材料的发展与研究 经过调制处理即应用于轿车发动机连杆的制造 的研制还未见报道，因此，提高我国粉末冶金技 中。到 1984 年，日本已有 75%的连杆和曲轴、 术水平，研制连杆这类比较重要的零件是亟需解 欧洲各国有 3-50%的汽车发动机连杆、曲轴和前 决的问题。 轴应用非调质钢制造。 2.4 金属基复合材料 20 世纪 80 年代初，我国开始研究非调质钢，