文档介绍：汽车发动机缸体的选材及加工黄文涛(湖北汽车工业学院材料科学与工程学院) 摘要发动机是汽车最重要的组成部分,它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能,故有汽车心脏之称。而缸体又是发动机的基础零件,通过它把发动机的曲轴连杆机构和配气机构以及供油、润滑等系统连接成一个整体。一般四冲程汽油发动机的热效率为 20%-25% ,即使是高性能的发动机,其热效率也不到 30% 。大量的热量散失,其中排气损失约占总能量的 40% 左右,运动机件的摩擦损失 10% 左右,最后 20% 是冷却损失。本文将综述介绍该零件在不同汽车公司的材料选择和制造工艺,同时也将展望未来可能应用在发动机缸体上的新材料。英文摘要 A very popular subest abred for investigation at present is the application of high temperature ceramics-new high temperature structural materials as subetites for metals in the manufacture of engines. The authors present the outstaying features,mufacturing . 关键词汽车发动机缸体;铸铁;铝合金;陶瓷;性能;制备; 正文 1 零件的工作条件、失效方式及性能发动机是汽车最重要的组成部分,缸体是发动机的基础零件,通过它把发动机的曲轴连杆和配气机构以及供油、润滑等系统连接成一个整体,缸体内部气缸与活塞相连,长期处于高温、高压、润滑不良条件下工作。气缸外部与大气相连, 因此需要冷却。带走大量的热能。气缸在工作过程中容易因为磨损、剥落、拉缸、腐蚀、气蚀而失效。因此,发动机气缸应达到耐高温、耐磨、热胀系数小、抗热胀性能好、化学稳定性能好等诸多要求。而随着对汽车轻量化和保护环境的要求, 发动机气缸材料日新月异。 2 国内车用发动机市场需求我国汽车产业近年来发展迅速,主要汽车企业(集团) 2011 年年底形成整车产能 1841 万辆,相应发动机产能已达到年产 1671 万台。随着社会经济快速发展和人民生活水平不断提高,我国汽车国产化进程不断加快,汽车消费需求旺盛,汽车保有量保持快速增长趋势。2006 年至 2010 年,汽车保有量年均增加 951 万辆;据分析,目前中国的汽车保有量为 7000 多万辆,到 2020 年将达到 2亿辆,也就是每年将净增 1300 万辆,考虑到汽车报废等因素,每年净增量将在 2 000 万辆左右。巨大的汽车市场保有量,必将促进汽车发动机缸体市场的大发展, 现在常用的有灰铸铁、铝合金,而随着近几年工艺的进步,蠕墨铸铁和镁合金也逐渐使用到发动机缸体中。陶瓷发动机也在紧密地研制中,已经生产出了样机, 而随着技术的发展,相信未来以钛合金和复合材料为首的高强度、低密度的材料也会逐渐运用到发动机缸体中。 3 灰铸铁汽缸体材料灰铸铁材料简介灰铸铁由于具有良好的铸造工艺性能和机械性能,优越的耐磨性、减振性和导热性,而且生产方便,价格便宜,在很多工业领域的铁系零件中被选为复杂形状零件的首选材料,特别是发动机缸体、缸盖。铸铁铸件一般占各类铸件总产量的75% 以上;而灰铸铁产量又占铸铁件总产量的 75% 以上。发动机缸体一般采用 HT250 或者更高牌号的低合金铸铁,金相组织为 98% 以上的珠光体;为保证良好的铸造工艺性能,在化学成分的控制上采用较高的碳胆量(%-%CE ),在化学成分中绝大多数含有 %-% 和Cu0-% ,有的还含有 Mo、Ni、Sn等元素,以提高铸件本体的强度、硬度极其均匀性以及薄断面处的珠光体量(一般大于 95% ),铸铁本体监测点硬度以 185HB-235HB 居多,很少低于 180HB 。熔化工艺和设备缸体铸造所用的熔炼设备大多为冲天炉—中频感应炉双联熔炼,也有采用中频感应炉—中频感应炉双联熔炼,而使用变频感应炉作为保温炉的企业亦在不断增加。为了节能和环保,部分企业的冲天炉采用水冷热风除尘方式,用具有高发热值的铸造焦取代冶金焦,以提高铁液温度,保证铁液质量,增强熔化效率。一汽铸造公司的冲天炉熔化过程控制采用微机等集散式控制系统。哈尔滨东安机械厂、上汽通用和安徽奇瑞等许多车间的熔化设备多数以中频炉为主。从熔炼质量看,这些熔炼设备都能满足供货需求,与世界先进水平基本接近。随着工业废钢的生产量增加,国内已经采用以废钢增碳的熔化工艺来生产缸体等薄壁高强度合金铸铁件,这为提高铸件质量和稳定生产提供了可靠的保证。一汽铸造公司使用国产 10t 中频熔化炉,采用废钢增碳熔化技术生产高强度灰铸铁,铸件各项指标均达到国际同类水平,抗拉强度