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发动机连杆的不同材质-直读光谱仪分析应用

发布时间:2023-08-11 09:09:59         点击:1682

       直读光谱仪作为金属冶金工业中不可或缺的分析检测仪器,为检测铸件产品元素提供保障。汽车燃油发动机中,连杆作为一项重要零件,材质不同,其效用也不同。

       碳素钢和合金钢

       碳素调质钢和合金调质钢是连杆用钢的传统钢种,通常小功率的发动机采用碳素调质钢,大功率的发动机采用合金调质钢。

       碳素钢调质硬度一般在229~269HBS,合金钢可达到300HBS,但最高不超过330HBS。碳素钢抗拉强度可达到800MPa以上,冲击韧度在60J/cm2以上;合金调质钢抗拉强度可达到900MPa以上,冲击韧度在80J/cm2以上。调质钢连杆用于要求连杆有较高强度和韧性的大功率柴油机。

       非调质钢

       非调质钢是在中碳钢基础上添加钒、钛、铌等微合金元素,通过控制轧制或控制锻造过程的冷却速度,使其在基体组织中弥散析出碳、氮的化合物使其得到强化。非调质钢省略了锻后的热处理。按其强韧性可以分4类,其中基本型和高强度型适用于发动机连杆。

       我国研究的非调质钢主要是钒系、锰钒系、锰钒氮系。每个系列都开发了添加易切削元素的钢种。用于发动机连杆的钢种有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等,其强度都在900MPa以下。疲劳试验表明,非调质钢连杆的疲劳强度与相同级别调质钢相当。

       随发动机轻量化的要求,连杆的设计应力提高,C70S6系列的钢种的应用会越来越多。德国在该钢种的基础上开发了强度级别更高的钢种。

直读光谱仪的应用

直读光谱仪的应用

发动机连杆的不同材质

发动机连杆的不同材质

       粉末冶金连杆

       英国、瑞士、德国合作,选用成分为Fe-1.5Cr-0.5C的合金粉末试制发动机连杆,并通过零件拉压疲劳性能试验及发动机台架试验。德国还采用成分为Fe-(0.35-0.45)C-(0.3-0.4)Mn-(0.1-0.25)Cr-(0.2-0.3)Ni粉末冶金连杆,用在Porsche 928发动机上。

       粉末冶金连杆的强度、韧性通过锻造提高粉坯的密度和添加合金元素,使粉末锻造连杆具有足够的淬透性以达到锻钢连杆的水平。日本生产的Fe-0.5C-2.0Cu-0.09S及Pe-0.55C?2.0Cu-0.2S粉末烧结锻造连杆的密度达到7.82z/cm3(理论密度的99.8%),试验证明,达到了锻钢连杆的疲劳性能,可节约材料40%,降低成本10%,节约能源50%。

       钛合金连杆

       金属钛的密度为4.5g/cm3,仅为钢铁材料的58%。钛的抗拉强度较低,仅有250-300MPa,生产中要添加合金元素来强化基体,通常是添加铝和矾。从试验结果看,屈服强度在850MPa以下的钛合金,疲劳强度与屈服强度呈正比;但屈服强度在850MPa以上的钛合金,疲劳强度与屈服强度成为极限状态。钛合金通常要添加易切削元素硫和稀土,但屈服强度在850MPa以上时添加会降低高负荷下合金的疲劳性能。日本采用Ti-3A1-2V的钛合金生产连杆,其抗拉强度可达800MPa、屈服强度可达600MPa,相当于45调质钢的强度水平。

       钛合金连杆比钢制连杆的质量可减轻30%,使连杆往复惯性力大幅度降低。钛合金连杆的发动机转速比钢制连杆发动机提高700r/min,使输出功率大幅度提高,还可显著降低发动机噪声,有利环保。

       不同材质制造的发动机连杆,是在直读光谱仪等一系检测仪器的应用下,研究生产而成,直读光谱仪等仪器在连杆铸造生产、研究方面起到了重要的作用。
 

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