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發(fā)動機(jī)連桿的不同材質(zhì)-直讀光譜儀分析應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2023-08-11 09:09:59 點(diǎn)擊：4956
直讀光譜儀作為金屬冶金工業(yè)中不可或缺的分析檢測儀器，為檢測鑄件產(chǎn)品元素提供保障。汽車燃油發(fā)動機(jī)中，連桿作為一項(xiàng)重要零件，材質(zhì)不同，其效用也不同。
碳素鋼和合金鋼碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼是連桿用鋼的傳統(tǒng)鋼種，通常小功率的發(fā)動機(jī)采用碳素調(diào)質(zhì)鋼，大功率的發(fā)動機(jī)采用合金調(diào)質(zhì)鋼。
碳素鋼調(diào)質(zhì)硬度一般在229~269HBS，合金鋼可達(dá)到300HBS，但最高不超過330HBS。碳素鋼抗拉強(qiáng)度可達(dá)到800MPa以上，沖擊韌度在60J/cm2以上；合金調(diào)質(zhì)鋼抗拉強(qiáng)度可達(dá)到900MPa以上，沖擊韌度在80J/cm2以上。調(diào)質(zhì)鋼連桿用于要求連桿有較高強(qiáng)度和韌性的大功率柴油機(jī)。
非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼是在中碳鋼基礎(chǔ)上添加釩、鈦、鈮等微合金元素，通過控制軋制或控制鍛造過程的冷卻速度，使其在基體組織中彌散析出碳、氮的化合物使其得到強(qiáng)化。非調(diào)質(zhì)鋼省略了鍛后的熱處理。按其強(qiáng)韌性可以分4類，其中基本型和高強(qiáng)度型適用于發(fā)動機(jī)連桿。
我國研究的非調(diào)質(zhì)鋼主要是釩系、錳釩系、錳釩氮系。每個系列都開發(fā)了添加易切削元素的鋼種。用于發(fā)動機(jī)連桿的鋼種有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等，其強(qiáng)度都在900MPa以下。疲勞試驗(yàn)表明，非調(diào)質(zhì)鋼連桿的疲勞強(qiáng)度與相同級別調(diào)質(zhì)鋼相當(dāng)。
隨發(fā)動機(jī)輕量化的要求，連桿的設(shè)計(jì)應(yīng)力提高，C70S6系列的鋼種的應(yīng)用會越來越多。德國在該鋼種的基礎(chǔ)上開發(fā)了強(qiáng)度級別更高的鋼種。
直讀光譜儀的應(yīng)用
發(fā)動機(jī)連桿的不同材質(zhì)
粉末冶金連桿英國、瑞士、德國合作，選用成分為Fe-1.5Cr-0.5C的合金粉末試制發(fā)動機(jī)連桿，并通過零件拉壓疲勞性能試驗(yàn)及發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)。德國還采用成分為Fe-（0.35-0.45）C-（0.3-0.4）Mn-（0.1-0.25）Cr-（0.2-0.3）Ni粉末冶金連桿，用在Porsche 928發(fā)動機(jī)上。
粉末冶金連桿的強(qiáng)度、韌性通過鍛造提高粉坯的密度和添加合金元素，使粉末鍛造連桿具有足夠的淬透性以達(dá)到鍛鋼連桿的水平。日本生產(chǎn)的Fe-0.5C-2.0Cu-0.09S及Pe-0.55C?2.0Cu-0.2S粉末燒結(jié)鍛造連桿的密度達(dá)到7.82z/cm3（理論密度的99.8%），試驗(yàn)證明，達(dá)到了鍛鋼連桿的疲勞性能，可節(jié)約材料40%，降低成本10%，節(jié)約能源50%。
鈦合金連桿
金屬鈦的密度為4.5g/cm3，僅為鋼鐵材料的58%。鈦的抗拉強(qiáng)度較低，僅有250-300MPa，生產(chǎn)中要添加合金元素來強(qiáng)化基體，通常是添加鋁和礬。從試驗(yàn)結(jié)果看，屈服強(qiáng)度在850MPa以下的鈦合金，疲勞強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度呈正比；但屈服強(qiáng)度在850MPa以上的鈦合金，疲勞強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度成為極限狀態(tài)。鈦合金通常要添加易切削元素硫和稀土，但屈服強(qiáng)度在850MPa以上時(shí)添加會降低高負(fù)荷下合金的疲勞性能。日本采用Ti-3A1-2V的鈦合金生產(chǎn)連桿，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)800MPa、屈服強(qiáng)度可達(dá)600MPa，相當(dāng)于45調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度水平。
鈦合金連桿比鋼制連桿的質(zhì)量可減輕30%，使連桿往復(fù)慣性力大幅度降低。鈦合金連桿的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速比鋼制連桿發(fā)動機(jī)提高700r/min，使輸出功率大幅度提高，還可顯著降低發(fā)動機(jī)噪聲，有利環(huán)保。
不同材質(zhì)制造的發(fā)動機(jī)連桿，是在直讀光譜儀等一系檢測儀器的應(yīng)用下，研究生產(chǎn)而成，直讀光譜儀等儀器在連桿鑄造生產(chǎn)、研究方面起到了重要的作用。上一篇：直讀光譜儀的發(fā)動機(jī)檢測-活塞質(zhì)量檢測 下一篇：不同材質(zhì)輪轂制造 直讀光譜儀檢測驗(yàn)證
