汽车发动机连杆的选材与热处理工艺课程设计

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1、1汽车发动机连杆的零件图如下图1汽车发动机连杆的零件尺寸图12/122服役条件与性能分析连杆（link）是指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。服役条件：连杆在工作中，其受力状态如下：1）承受燃烧室燃气膨胀产生

2、的压力。2）活塞连杆作往复运动的惯性力（承受拉伸载荷）作用。3)连杆高速作往返运动所产生的纵向和横向惯性力（承受弯曲载荷）的作用因此，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。失效形式：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，，即杆部中间、小头和杆部的过渡区以及大头和杆部过渡区(螺栓孔附近)。性能要求：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。3技术要求连杆的热处理技术要求为：根据中华人民共和国汽车行业标准（QC/T527-1

3、999）--汽车发动机连杆技术条件规定：连杆经调质处理，硬度为HB217~293(20~30HRC)，显微组织为均匀细小晶粒的索氏体。4选材连杆通常采用中碳钢或合金钢模锻或辊锻而成，常用的材料有45、40Cr、35CrMo等，也有少数采用稀土镁球墨铸铁制造连杆，然后经过机械加工和热处理。连杆杆身多制成“工”形截面，该截面可以在质量尽可能小的情况下，获得足够的刚度和强度。（1）比较40Cr,35CrMo,45如下：12/12①45钢45钢是普通的中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它用做截面尺

4、寸较小或不要求完全淬透的零件，经过调质处理后，硬度可达到20-25HRC，表面淬火之后硬度为48-52HRC。采用传统调质热处理工艺加工而成的连杆虽能满足较高的强度和足够的钢性和韧性的技术条件,但早中期疲劳断裂时有发生。又因为45钢淬透性和淬硬性较差,在连杆大头处造成不完全淬火,出现过多的铁素体组织,大大降低其力学性能。②40Cr40Cr为中碳合金钢，热处理后具有足够的强度，良好的塑性和韧性。40Cr一般用做淬透性较高的零件，合金元素Cr可阻碍碳化物在高温回火时聚集长大，保证钢的高强度，铬还阻碍α相的再结晶，能保持细小的晶块结构，具

5、有优良的机械性使α相也能保持高的强度，40Cr经调质处理后，硬度可达到20-25HRC。随着合金元素增加，含碳量趋于下限。主加Cr，Ni，Mn，Si，Al等，提高淬透性，调质处理后有良好的综合力学性能。③35CrMo在Cr钢中加入Mn,能改善塑性和韧度，提高硬度，强度和淬透性。Mo在CrMo钢中能降低固溶体的分解速度和淬火临界冷却速度。35CrMo钢和Cr钢相比，过热和晶粒粗化敏感性小，淬透性和回火稳定性高。并能消除Cr钢对于回火脆性的敏感性,35CrMo钢的高温回火脆性很不明显。制造要求承受较高的抗拉，压，弯曲强度和疲劳强度的连杆

6、等零件。综上所述，连杆的材料最终选择为35CrMo钢。（2）35CrMo钢成分及含量如下：表135CrMo钢的成分及含量（质量百分数）合金元素CMnSiCrMo含量（wt%）0.32~0.400.40~0.700.20~0.400.80~1.100.15~0.25各元素作用：碳（C）：使基体达到一定的强韧度主要贡献元素。锰（Mn）：Mn强化铁素体，其固溶强化效果非常明显；Mn降低相变∆Gγ→α驱动力使奥氏体等温转变曲线右移，提高淬透性；奥氏体形成元素，降低钢的A1温度，促进颗粒长大，增大钢的过热敏感度；Mn促进有害元素在晶界上的偏聚

7、，增大钢的回火脆性倾向。硅（Si）：有利于铁素体组织的形成，在钢中不形成碳化物，主要固溶于铁12/12中。对奥氏体形成速度无甚影响，可升高A1点，相对的减缓了奥氏体的形成速度。对加热时奥氏体晶粒大小稍有阻碍或不起作用，可推迟珠光体相变使C曲线右移，Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。显著地减慢马氏体在较低温度的分解，显著阻碍碳化物的聚集，阻碍钢在回火时消除各类畸变的作用，从而增强了钢的回火稳定性。可提高a相的再结晶温度，可使钢回火脆性显著增强。铬（Cr）：降低相变∆Gγ→α驱动力,也阻止了相

8、变时碳化物的形核长大，所以提高钢的淬透性；碳化物形成元素，回火时阻止M3C型长大，提高回火稳定性；Cr的碳化物稳定，不易长大，能细化晶粒，改善碳化物均匀性；Cr促进杂质原子偏聚，增大回火脆性倾向；同时能提高钢的抗氧化性；全部淬透零件在