汽车发动机连杆螺栓热处理工艺设计

《汽车发动机连杆螺栓热处理工艺设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、金属材料热处理原理与工艺课程设计40Mn发动机连杆螺栓热处理工艺设计专业班级：材料132601班设计人：焦攀龙设计题目：发动机连杆螺栓选材与加工工艺设计指导教师：职称专业：班级：完成时间：摘要综述了发动机连杆螺栓的工作环境，使用性能，失效形式，连杆螺栓材料的选择，热处理工艺等。主要就连杆螺栓的热处理工艺做了详细的分析，通过大量的实验得出了连杆螺栓材料热处理后的金相组织图等资料。分别对球化退火、淬火、回火过程中组织、硬度的的变化做了分析。并就实验中出现的问题作了分析，以供参考。关键词：连杆螺栓热处理；等温退火；淬火；回火；问题分析目录摘要I前言11连杆螺栓的使用性能12材料选择及技

2、术要求12.1.螺栓的热处理工艺规范22.2材料的选择23热处理工艺及目的33.1退火33.2正火33.3淬火43.4回火44设计说明44.1失效形式44.2工作要求44.3结构钢40Mn的化学成分54.3.1主要特性54.3.2材料分析54.3.3力学性能要求64.3.4基于材料的零件设计64.5热处理工艺说明75设计方案85.1正火85.2调质处理85.3回火的制定96螺栓的热处理质量检测96.1硬度计96.2外观检测与金相组织检验97螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案10参考文献11前言连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压

3、缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。由于连杆的重要性，连杆螺栓起到固定螺栓的作用也变得十分重要，连杆螺栓是紧固连杆大端及其端盖的重要部件，在工作过程中受到均匀拉伸应力的作用，因此，对于螺栓的力学性能有

4、着很强的挑战性。考虑到连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。因此也要求螺栓具有较高的强度和抗疲劳性能，并且保证韧性和耐磨性。1连杆螺栓的使用性能（1）功用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。（2）工作条件：承受压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。（3）性能要求：强度高、刚度大、重量轻。连杆螺栓是发动机工作过程中最为关键的零部件，它与曲柄配合完成活塞运动，使发动机获得动力，连杆螺栓是紧固连杆大端及其端盖的重要部件

5、，在工作过程中受到均匀拉伸应力的作用，由于曲柄旋转产生离心力的作用周期性变化，螺栓有受到反复的交变应力，活塞换向对连杆大端施加冲击，加上各种附加力的作用，其工作状况不容乐观。2材料选择及技术要求112.1.螺栓的热处理工艺规范根据螺栓连杆的工作特点，在气温、环境经常变化的条件下，情况比较复杂，螺栓要具有较低的冷脆转变温度和较小的延迟破坏敏感度，确保其安全服役，从以上分析可知，螺栓要具有足够的抗拉强度、屈服强度、良好的韧性、较高的疲劳强度以及一定的延伸率，只有这样才能缓冲应力集中，承受冲击载荷左的作用。2.2材料的选择在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和

6、其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及日本JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，以8.8级，9.8级螺栓螺钉的材料要求为例，各种化学元素

7、的确定。C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为0.25%-0.55%。Mn能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为0.45%-0.80%。Si能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为Si小于等于0.30%。S.P.为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为P小于等于0.030%，S小于等于0.0