曲轴选材问题？

奇奇

现在，JB/T6727-2000规定，材料可以选择球铁700-2或者45#42CRMo等材料。
就是不知，各种材料都有和优势，谢谢！

wwjxgz

曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性能。
球墨铸铁抗拉强度可达到600~900MPa，接近或超过了碳素钢的水平。与锻钢材料比较，球墨铸铁曲轴既有制造简便、成本低廉，又有吸震、耐磨、对表面裂纹不敏感等锻钢材料所不具备的优良特性。国内外车用发动机中小功率曲轴球墨铸铁已占到85％左右。
锻钢曲轴具有更优良的综合机械性能和均匀性，常用于制造到大功率、高速发动机曲轴和船用大型曲轴等。对于45＃与42CrMoA两种材质，42CrMoA有更优良的淬透性和回火稳定性，经过氮化等表面处理后综合力学性能等指标优于45＃。
此外，现在还有非调质钢曲轴，是在碳钢基础上通过添加微合金元素来强韧化的一种节能钢种。材料使用时组织状态为轧、锻态组织。具有简化工艺、节省能源、免除淬火缺陷、改善环境等优点，使生产成本大大降低，常用来制造曲轴毛坯，比如宝钢的48MnV。

zhangwenli

曲轴分为球铁和锻钢两大类，你提到的正好是球铁和钢轴两种。

奇奇

非常感谢您的答复！
( i7 U& l. t* i1 i段钢一般都采用高频或氮化处理；
# b2 Z+ a$ Y, m: K0 b! }球铁是否一般都采用等温淬火处理提高使用寿命呢？

wwjxgz

是的，等温淬火是主要的热处理方法。等温淬火球墨铸铁材料具有较高的弯曲疲劳强度和整体强度，同时由于其基体内存在奥氏体组织，具有显著的加工硬化效果，经圆角滚压后，发生马氏体转变，形成很高的残余压应力，提高曲轴的疲劳强度。 因此，球铁曲轴替代某些锻钢曲轴具有很大的潜力，同时等温淬火球墨铸铁曲轴较锻钢可减轻自身质量10%左右，制造成本亦可大大降低，作为一种新型的曲轴材料具有很好的应用推广前景。

奇奇

非常感谢您的答复，不知有没有具体的数据说明。谢谢！

happyapple

但是ADI球铁的硬度很高，机加工成本较高。
另外，对于球铁曲轴，并不一定需要对轴颈表面进行热处理，这个要看具体需求。要知道，好的轴颈热处理设备大概在1000万人民币左右，投资太大。
* Q% |5 X, p7 u6 Z8 f虽然球铁曲轴取得了很大进步，但是随着发动机小型化(downsizing)，高强化的要求，很多发动机都采用高度增压，比如VW的1.4TSI，2.0TSI，GM 2.0 LNF等，升功率甚至在90kw左右，对曲轴强度要求很高，所以都采用了钢曲轴。
  n6 ^$ g5 o) F
钢曲轴的缺点有两个：
% d2 G, j+ G* z1，毛坯成本高。钢本身就比铁贵，微合金钢或调质钢就更贵了。另外，锻钢曲轴的模具也比铸铁曲轴贵很多。
1 _9 H" V' K" [* V2 L2，钢曲轴加工成本高。铁曲轴加工产生的切屑，是小片状，很高处理。而钢曲轴加工后产生的切屑，是麻花状，需要用特殊的切断设备切碎，才容易处理。两者的加工刀具也不同，钢轴比铁轴稍贵。再就是钢曲轴需要进行轴颈热处理，设备很贵（当然也有便宜的，但是质量控制不好。）
* y+ F1 R3 `) G+ R/ Z+ R( Z- o; H
. j' _) ^6 V6 v, F( H2 l不过用钢曲轴，对于降低油耗有好处。同等强度要求下，用钢曲轴，可以降低曲轴的轴颈大小，从而降低摩擦损失；同时由于采用了小轴颈，可以降低机油泵的排量，也可以降低油耗。

奇奇

但一般看柴油机一般使用球墨铸铁曲轴吧，
# \0 {: a9 u% ?' n! @2 _: X9 D  k柴油机马力那么大，应该强度要求很高？

wahg

目前在国内处汽车行业的情况：
1、大批量生产的小曲轴，多采用球墨铸铁，因为生产成本低，现在已有很多用铸态球墨铸铁了。
  G( b, @( f4 ^2、生产批量不大的在曲轴，多采用锻钢曲轴。目前国外的大多数公司，国内少数先进的汽车公司选择非调钢曲轴。

happyapple

但是你看柴油机的曲轴，尤其是国内的柴油机，曲轴连杆轴颈和主轴颈的直径都较大，轴颈重叠度大，这样就可以适当降低强度要求。
但是国外的柴油机，尤其是轿车用、小型、强化程度较高的柴油机，一般用钢曲轴。
% o0 E% K4 G4 l) H. G9 C  Y/ D
8 `( o. D, [+ w' s5 V% V9 ?可以给你几个数字看看：
* f! P7 Y( s) h( o' t7 J3 v国外的小型增压柴油机最大爆压一般在140bar以上，升功率在50kw以上。
你再去看看国内的柴油机，尤其是像495、485这种类型的柴油机，强化程度低得多。

zqh6306

是的，在一般民用领域球铁曲轴是好的，但是它的疲劳寿命不稳定，A-B球铁很好，它具有高的强度和很好的韧性，应该有广阔的领域。