汽车底盘常用金属材料机械性能研究.docx

汽车底盘常用金属材料机械性能研究汽车底盘常用金属材料机械性能研究目前汽车底盘材料中比较常用的金属材料包括合金钢、铸铁以及铝合金材料。本文通过相关参考文献的调研，对汽车底盘金属材料中的钢铁材料以及铝合金材料的力学性能及使用现状进行了深入的分析。首先主要介绍了等温淬火球墨铸铁，这种材料因其优异的综合力学性能在汽车底盘零部件方面取得了比较广泛的应用；其次重点介绍了使用在汽车底盘 6000 系列铝合金材料，分析了 Al-Mg-Si 合金的研究现状。目前汽车底盘各部件的材料主要包括了传动部件、行使部件、转向部件以及制动系统部件。传动部件中的离合器片采用的是玻璃纤维以及石墨加金属粉末压制而成，或者是经过调质处理的合金钢材。变速器外壳通常采用铸铁及合金钢；万向传动装置的材料一般为灰铸铁。在行使部件中的车架一般使用碳素钢，车桥采用灰铸铁或者优质碳素钢；在转向部件中，采用优质碳素钢或者铸铁来制造转向横拉杆，合金调质钢用在转向节。制动系统中的轮缸所用材料为铸铁，制动管路的材料为铸铁。本文通过大量参考文献的调研与分析，研究了汽车底盘常用的金属材料的力学性能们主要包括了合金钢、球铁以及铝合金部件。等温淬火球铁材料的力学性能等温淬火球铁材料的力学性能等温淬火球墨铸铁具有很高的强度和韧性，十分适合用作汽车零部件，国外已经广泛使用这种球墨铸铁制造传动齿轮以及底盘零件。在欧美等发达国家的等温淬火零部件的使用量达到了 50%以上，其中又以底盘零部件为主，如表 1 所示。表 1 等温淬火球墨铸铁在欧洲与美国市场中的应用中、重型卡车轻型汽车建筑矿山 农机通用机械 铁路能源北美26%25%8%14%11%16%/欧洲34%14%22%4%5%3%18%等温淬火球墨铸铁通过加入合金元素使得原有的铁素体与珠光体转变为针状的铁素体与富碳的奥氏体组织。正是由于这种显微组织，使得这种材料具有优异的力学性能。与合金钢材相比，比强度高、低能耗、产生的噪音比较小，具有较好的断裂韧性，同时还具备着普通灰铸铁优异的力学性能。在金属材料断裂的过程中，通常根据断口的形貌分为韧性断裂和脆性断裂，对于汽车底盘零部件而言，这一类型金属材料的断裂方式必须为韧性断裂，所以等温淬火球墨铸铁的断裂方式一般为韧性断裂，在保证具有较高强度的同时，还具备了良好的塑韧性。对于汽车底盘材料而言，不仅要求具有较高的强度，还要有良好的塑性和韧性。汽车底盘常用的金属材料的性能见表 2。表 2 汽车底盘常用金属材料的力学性能材料热处理工艺抗拉强度/Mpa屈服强度/MPa延伸率/%冲击韧性Kv2/J硬度/HB弯曲疲劳强度/Mpa钢45840淬火，600回火600355163922938840Cr850淬火，520回火98078594720942235CrMoA850淬火，550回火9808351263229430ZG230-450820-840淬火，550-650回火4502302225163-217-ZG40Cr830-860淬火，520-580回火62834518229-231球铁QT400-18 退火4002501812-14130-180200-220QT450-10 退火4503101012-14160-210200-220QTD900-8（ADI）900淬火，300回火900600812302450QTD10510-6（ADI）900淬火，270回火1050700610.6340485经过喷丸表面处理以后的等温淬火球墨铸铁的抗弯强度提高了40%以上。2.2.汽车底盘铝合金材料汽车底盘铝合金材料汽车底盘常用的铝合金材料主要包括了铸造铝合金以及热处理强化形变铝合金。铸造铝合金材料具有冶炼工艺比较简单，铸造工艺性能优良，力学性能良好从而受到汽车制造业的广泛关注。目前汽车底盘产用的铝合金材料为 6000 系列铝合金。6000 系列的铝合金的锻造性能比较好，在进行热力锻造的过程中，铝合金型材表面并没有氧化皮，锻造余量较少，铝合金的耐腐蚀性较好，并没有应力腐蚀开裂的现象。在制造汽车底盘材料的铝合金比较典型的牌号就是 6061 铝合金。6000系列铝合金在制造汽车底盘、摇臂以及控制臂等汽车关键零部件方面具有较大的优势。上海交通大学研究了 Al-Mg-Si 合金，向该合金中添加了相关晶粒细化的元素。固溶时效以后得到的力学性能如表 2 所示。表 2 Al-Mg-Si 合金材料参数T/mmDirE/GPas/Mpab/MparnC/Mpa1069.3370.5381.20.560.047460.24564.6360.1374.70.590.043445.39071.2364.1379.30.590.04443.52006 年美国福特汽车公司开发了 SG112-T4Al 合金，这种合金就是在铝中加入了 1%Si 和 0.5%左右的