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胀断连杆用新型中碳非调质钢的研究

刘智雄  
【摘要】:传统连杆的切削加工工艺复杂,加工精确度高,因加工精度误差而影响汽车发动机的稳定性是常见的问题,胀断技术较好地解决了此问题。胀断技术对材料的要求是:在不降低连杆的强度的前提下,限制连杆的韧性,使断口呈现脆性断裂特征。常用的胀断连杆用钢是在碳含量为0.70%的高碳钢的化学成分基础上研制的SAE1070或C70S6。C70S6容易被胀断,并发生脆性断裂,但其疲劳性能较低、切削加工性能较差,有必要对改善胀断连杆用钢的疲劳性能进行研究。 本论文首先选用不同产地的C70S6钢,进行旋转弯曲疲劳试验,对比分析高周疲劳性能,并与传统连杆用中碳非调质钢38MnVS进行对比。然后比较研究传统胀断连杆用高碳非调质钢R8和新型中碳含量的非调质钢R9和R10在热锻态下的微观组织、断口形貌、常规力学性能、胀断性能和疲劳性能,获得以下结论: 采用旋转弯曲疲劳实验对比研究了两种不同产地的C70S6钢的高周疲劳性能。所有试样的疲劳断裂均起源于表面基体,其疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响。相同产地的实验钢在不同状态下的疲劳性能相当。与中碳成分的铁素体-珠光体型非调质钢38MnVS相比,高碳成分的C70S6钢的疲劳性能较低。 对传统胀断连杆用高碳钢R8和新设计的中碳微合金非调质钢R9与R10进行了胀断模拟试验。R9和R10的胀断性能明显优于R8。与R8相比,R9和R10中较高的P、Si和V含量能适当脆化原奥氏体晶界,强化和脆化铁素体。R9和R10发生胀断时,主要发生脆性的解理断裂和沿晶断裂,抑制延性断裂的发生,提高了试验钢的胀断性能。 传统胀断连杆用高碳钢R8、新设计的中碳微合金非调质钢R9与R10的所有试样的疲劳断裂均起源于的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特征的影响。R8的珠光体片层间距较粗,是疲劳性能较低的主要原因;而铁素体的强化和珠光体片层间距的减小是R9和R10具有良好疲劳性能的主要原因,并达到了传统连杆用中碳非调质钢38MnVS的性能水平。


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