耐火材料商情网

热门关键词：碳化硅窑车轴承铝矾土硅砖白刚玉棕刚玉石墨莫来石浇注料冷等静压机镁砂石英砂

日本钢铁业在汽车轻量化节油技术方面作出巨大贡献

日期：2007-10-26

    日本对发动机部件通过采用特殊钢的高质量化、低成本化和高强度化，对降低油耗的汽车技术进步作出了巨大贡献，值得中国借鉴。

    综合媒体10月25日报道，汽车的轻量化有利于节油，处于汽车重要部位的发动机对汽车的轻量化具有重大作用。发动机部件的高强度化，除可提高发动机的性能和有利于发动机的小型轻量化外，还有利于其它部件的轻量化。迄今，日本对发动机部件通过采用特殊钢的高质量化、低成本化和高强度化，对降低油耗的汽车技术进步作出了巨大贡献。鉴于中国已成为汽车产销大国和石油进口大国，同时亦是钢铁大国，钢铁业理应为汽车轻量化节油作出应有的贡献。

    关于阀弹簧的高强度化

    （1）高强阀弹簧所要求的疲劳强度和耐弹力衰减性。

    发动机由数百件零部件组成，各种滑动组合的部件间由于摩擦而产生的能量损失，占发动机内能量损失中除热损失外的40％，其中损失最大的为活动阀系的损失。活动阀系为发动机中使排气阀随曲轴回转而同步开闭机构的总你。

    动阀系中的阀弹簧，使阀在发动机和发动机回转时得以和惯性力相抗衡而保持正常动作的作用，每分钟反复承受数千次荷重变化的部件。随着发动机的高回转化，阀弹簧亦要求达到相应高的疲劳强度。随着高强度化使阀弹簧丝径变小时，自然可实现轻量化、紧凑化，均有利于节油。最近为提高防冲撞安全性，要求当步行者撞上发动机罩时亦不致和坚硬的发动机冲撞，采取了发动机小型化以确保上部空间的措施。

    另作为阀弹簧的耐弹力衰减性亦很重要，即经长期使用后弹簧的荷重降低时，将对发动机高回转时的阀动作产生影响，并影响发动机的性能。
为实现上述高性能的阀弹簧，对所用弹簧钢的性能要求亦高。过去多用钢琴丝，19世纪80年代以后改用高强度Si－Cr油回火钢丝。该钢丝为在常温下拉丝至规定直径后，经连续油淬火回火后的钢丝，由于为微细碳化物析出的回火马氏体组织，故具有较高的强度和韧性。

    为提高阀弹簧用钢的疲劳强度，多加入Si、Cr、V等合金元素，加上对组织内部作为破坏起点致引起疲劳强度下降的硬质非金属夹杂物（Al2O3等）进行控制，使之变为软质低熔点夹杂物，这种防止疲劳强度下降的技术已实用化。

    （2）通过表面处理提高疲劳强度。在生产阀弹簧时采用喷丸硬化亦可有效提高疲劳强度。该法为利用多数硬质小钢球对金属进行高速喷击处理，给表层以残留应力致使疲劳强度加大。最近喷丸硬化亦实现了多次化，即2次采用更小而硬的钢球喷丸的方法，使压缩残留应力提高更大而进一步提高了疲劳强度。

    氮化处理亦是提高疲劳强度的有效方法。该法为使弹簧表面渗氮扩散以形成氮化合物，由此而使表层硬化的方法。现疲劳强度最高的材料之一即为通过氮化处理的高强度阀弹簧用钢。它为防止氮化加热时产生的软化，对Si－Cr－V钢中加大Si、Cr含量，并为防止高强度化而降低韧性并对含C量降低等，通过细致的成分调整得以实现。

    关于连接杆的高强度化

    （1）对周围效果大的连接杆的高强度化。发动机为通过燃料燃烧后的压力变化使活塞在气缸内往复运动，然后通过活塞销、连接杆转换为曲轴的回转运动。故连接杆等运动部件的轻量化，有利于发动机的惯性量降低和性能提高，并可减轻曲轴的负荷，还可抑制发动的振动以降低噪音和使曲轴轻量化并减少振动时的摩擦等诸多效果，最终均有利于降低汽车油耗。由此，连接杆的轻量化成为汽车业多年重视的课题。通过各汽车生产厂的不断努力，2,500CC以上汽车连接杆的重量指数已由1980年的150降到2000年的80左右。2,500CC以下汽车亦由200降到130左右，节油效果均十分显著。

    连接杆在将活塞的往复运动传递给曲轴时，要求可承受发动机燃烧压力所产生的压屈强度和适应惯性质量产生的拉伸压缩入力的疲劳强度。从而材料的高强度化是其轻量化所必要的根本条件。连接杆使用的材料主要是特殊钢制锻件和粉末冶金产品，但从降低成本出发多使用锻件。过去多用碳素钢锻造后经淬火、回火的调质热处理产品，但现在多以非调质钢为主。这种非调质钢在热锻后的冷却过程便可形成和调质钢同样的硬度，从而可省去淬火回火处理，有利于降低成本和提高生产效率。现在多采用在碳素钢中加V，以利用V碳氮化物析出硬化的铁素体珠光化型非调质钢。

    （2）利用热裂加工法以简化加工工序。在连接杆的生产技术方面受人们重视的为热裂加工法。通常生产连接杆时采取连接杆和杆帽分别生产并经机械加工后，每以螺栓连成一起的方式。而热裂加工法则将连接杆和杆帽一起锻造成型，并在机械加工后施大力从原接合部破断分离，最终将曲轴纳入后对接在一起。此法的最大特点是简化了双方对接端面的机械加工工序，同时还有利于连接杆总体的轻量化效果。因为在破断面使连接杆和杆帽紧密接合而不会产生错位，从而使过去决定对接位置的连接销亦可不要，这样并使接触面积减少，亦为连接杆组件的轻量化创造了条件。

    在北美，连接杆多为粉末冶金制品致基本未利用裂化加工法。在欧洲则多使用含C量为0.7％的高C钢（DINC70SG）的热裂加工法，但此材料的切削性较差，成为进一步普及中的问题。日本则通过调整钢的成分以改善钢的切削性能，并开发成功强度提高且破断面无塑性变形致适于热裂加工法的非调质钢。

    关于连接杆的轻量化方面，过去在竞赛用车等处曾有应用钛合金和铝合金等轻质材料的实例，但从成本方面出发，预计今后将更多地应用非调质钢的钢铁材料。今后对汽车既要求其走行性能提高，同时从社会要求看，还希望从防止地球变暖而减排CO2和提高防冲撞安全性，从而在钢铁材料的高强度化和轻量化的相关，仍具有重要的作用，需继续进行开发。据日产汽车提供的资料，该公司的连接杆采用热裂加工法后，生产成本比旧方法降低了10％；同时并为连接杆组件重量减轻15％提供了条件，该公司正在实用化。

(信息来源:世华财迅)

下一条：美国钢厂保持长材出厂价稳定

1