如何选择其他零件材料？

4.4.5.1　发动机缸套的选材

发动机的工作循环是在气缸内完成的。气缸内与活塞接触的内壁面，由于直接承受燃气的冲刷，并与活塞存在一定压力的高速相对运动，使气缸内壁受到强烈的摩擦。气缸内壁的过量磨损是造成发动机大修的主要原因之一。因此，气缸的缸体一般采用普通铸铁或铝合金制造，而气缸工作面则用耐磨材料制成缸套（图4-75）镶入气缸。

常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁等。为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其他耐磨合金等方法对缸套进行表面处理。

图4-75　气缸套

4.4.5.2　活塞组的选材

活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组（图4-76），与气缸体、气缸盖配合形成一个容积变化的密闭空间，以完成内燃机的工作过程，在工作中承受燃气作用力并通过连杆将力传给曲轴输出。活塞组工作条件十分苛刻，通常在高温、高压燃气条件下工作，工作温度最高可达1 000℃，并在气缸内做高速往复运动，产生很大的惯性载荷。活塞在传力给连杆时，还承受着交变的侧压力。对活塞材料的性能要求是热强度高，导热性好，吸热性差，膨胀系数小，减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好。

常用的活塞材料是铝合金。铝合金的特点是导热性好、密度小；硅的作用是使膨胀系数减小，耐磨性、耐蚀性、硬度、刚度和强度提高。铝硅合金活塞需进行固溶处理及人工时效处理，以提高表面硬度。

活塞销传递的力矩比较大，且承受交变载荷。这就要求活塞销材料应有足够的刚度、强度及耐磨性，还要求其外硬内韧，同时具有较高的疲劳强度和冲击韧性。活塞销材料一般采用20、20Cr、18CrMnTi等低合金钢。活塞销外表面应进行渗碳或液体碳氮共渗处理，以满足活塞销外表面硬而耐磨、内部韧性好而耐冲击的要求。

活塞环材料应具有一定的耐磨性、韧性以及良好的耐热性、导热性和易加工性等性能特点。目前一般多用以珠光体为基体的灰铸铁或在灰铸铁的基础上添加一定量的铜、铬、钼及钨的合金元素的合金铸铁，也有的采用球墨铸铁或可锻铸铁。为了改善活塞环的工作性能，活塞环宜进行表面处理。目前应用最广泛的是镀铬，可使活塞环的使用寿命提高2～3倍。其他表面处理方法还有喷镀、磷化、氧化和涂敷合成树脂等。

图4-76　汽车活塞组

1—活塞；2—活塞环；3—活塞销；4—连杆；5—连杆螺栓；6—连杆底

4.4.5.3　连杆的选材

连杆（图4-77）是汽车发动机中的重要零件，其作用是连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。

图4-77　连杆示意图

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资源4-4　汽车活塞连杆组的选材

连杆工作时会受到复杂的拉、压应力的作用，还要承受气体做功时的冲击载荷。其主要失效形式是疲劳断裂和过量变形。因此，要求连杆材料必须具有良好的综合力学性能及高的疲劳强度。

通常连杆材料选用综合力学性能好的中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、40MnB等。合金钢虽具有很高的强度，但对应力集中很敏感，所以在连杆外形、过渡圆角等方面需严格要求，且需注意表面加工质量，以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用将不能达到预期效果。

资源4-5　汽车发动机气门的选材

4.4.5.4　气门的选材

气门的主要作用是打开和关闭进、排气道。气门工作时，需要承受较高的机械负荷和热负荷，尤其是排气门工作温度高达650～850℃。另外，气门头部还承受气体压力及落座时因惯性力而产生的相当大的冲击。气门经常出现的故障有：气门座扭曲、气门头部变形、气门座表面积炭时引起燃烧废气对气门座表面强烈的烧蚀。

对气门的主要要求是保证燃烧室的气密性。气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。因为进、排气门的工作条件不同，故其材料的选择也不同。进气门一般可用40Cr、35CrSi、38CrSi、35CrMo、42Mn2V等合金钢制造，而排气门则要求用高铬耐热钢制造。采用4Cr10Si2Mo作为气门材料时，可承受的工作温度为550～650℃；采用4Cr14Ni14W2Mo作为气门材料时，可承受的工作温度为650～900℃。

图4-78　车身

4.4.5.5　汽车冷冲压零件的选材

在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，占总零件数的50%～60%，如车身（图4-78）、纵梁（图4-79）、翼子板（图4-80）等都是冷冲压零件。汽车冷冲压零件采用的材料有钢板和钢带，钢板包括热轧钢板和冷轧钢板。

图4-79　纵梁

图4-80　翼子板

热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、制动盘、纵梁等。这些零件不仅要求钢板具有一定的刚度、强度，而且还要求具有良好的冲压成形性能。冷轧钢板主要用来制造形状复杂、受力较小的机械外壳、驾驶室车身等覆盖零件。这些零件对钢板的强度要求不高，但却要求具有优良的表面质量和良好的冲压性能，以保证高的成品合格率。

近年开发的加工性能良好、屈服强度和抗拉强度高的薄钢板（高强度钢板），由于其可降低汽车自重，提高燃油经济性，故在汽车上获得广泛应用。高强度钢板已用于制造横梁、边梁、保险杠、车顶、车门、后围、行李箱和发动机罩等。