长期以来,钢铁一直是构成汽车的主要材料,在汽车用钢中,除普通碳素结构钢外,合金钢比例较高。汽车除采用含Cr、Ni、Mo等元素的结构钢和含Co量很高的永磁材料外,汽车制造常用的合金钢有以下几类。
1)新型弹簧钢 :新型弹簧钢主要指汽车悬挂系统的弹簧用钢, 目前用量最广的是Si钢,其性能基本上能满足使用要求。
2)微合金非调质钢,在钢中加入微量V、Ti、Nb等元素、经锻造或轧制冷却后在铁素体、珠光体中析出碳化物或碳氮化物而达到强化,不需要调质,可以减少热处理工序和设备,避免热处理变形和淬火裂纹造成的废品,降低能耗和生产成本。
3)高强度钢板,采用高强度钢板,既可以减少汽车车身的质量,又可以提高汽车的安全性和可靠性,含磷深冲压高强度钢板主要应用在车身、驾驶室上的深冲压件,使用得当,可降低材料消耗10%,双相钢板其有较低的屈服强度和高的加工硬化能力,比较适宜于制造变形程度大的冲压或拉延件,根据成形特点,可使零件质量减轻30%-60%,如SAPH440,QSTE420,HC340LA等 。
4)镀覆钢板镀层钢板和钢管的研制与应用,是为了改善耐腐蚀性等性能。国外在汽车上大量使用覆层钢板。镀铝或渗铝钢管主要用来制造消声器,排气净化装置的接触容器和反应器部件。镀锌钢板用来制造车身、车架、驾驶室、油箱等零件。含锌、铬的高分子化合物涂层钢板,主要用于防腐蚀要求高和不便于涂装的车身、驾驶室零件。
5) 齿轮用钢齿轮是汽车的重要基础零件,应按其模数和工况选用不同级别的齿轮钢。在我国目前变速器和后桥齿轮大都使20CrMnTi,需仿制国外成熟的先进钢种,形成汽车齿轮用钢系列化。
6) 粉末冶金合金烧结金属,是以金属粉末为原料,作金属模具内压缩成形,后烧结而成的,无需加工,材料的成分配制能自由控制,它已应用于轴承、排气门座、凸轮、齿轮、支架上。这种材料也可以用来制造连杆、消声器、离合器、转向系统及制动系统部件。
1)汽车用弹簧钢:汽车用弹簧钢主要有板簧、悬架螺旋弹簧、扭杆弹簧和发动机气门弹簧等。其中,板簧主要用于载重汽车和一部分乘用车的重要零部件,要求有良好的减振性与抗弯曲疲劳性能。传统的板簧材料为含碳量0.5%~0.6%的合金钢, 目前采用最多的为Si-Mn钢,主要钢种有国产55SiMnVB、60Si2Mn、50CrV, 国外52S8、SUP6等。最典型的为60Si2Mn(相当于美国SAE9260、日本SUP7、德国60Si7)。随着现代汽车的轻量化发展,越来越多的采用少片簧,这样就要求簧片具有更优良的性能,疲劳强度和承载能力是其重要方面,而传统钢板弹簧则显得强度不足,因此疲劳强度性能很难满足条件。
2) 汽车用渗碳钢:渗碳钢主要用来制造传动齿轮,齿轮要求有较高的硬度以提高其耐磨性能,心部又要求有足够的韧度以承受冲击载荷,而整个零件由于承受交变载荷又要求有较高的疲老强调。在渗碳钢中加入钒、钛、铌和锆等元素能形成稳定的合金碳化物,在渗碳加热时可以防止奥氏体增大,渗碳后可以直接淬火,淬火后得到细马氏体组织, 改善渗碳层和心部性能。目前我国应用最广泛的汽车齿轮钢是20CrMnTl。
3) 汽车用易切削钢:易切削用钢主要用于制造车的零部件,如曲轴、连杆、支杆转向条行走部分的零部件、垫圈、凸缘、齿轮制动器、扭矩扳手、轴、齿条、火花塞等。
4) 轴承钢:轴承钢用来制造轴承的套圈和滚动体,要求有良好的耐磨性、抗滚动接触疲劳性能,耐冲击性能和尺寸稳定性。对于特殊用途的轴承,还要求耐腐蚀和耐高温性能。高碳铬轴承钢价格便宜、可切削性好,耐磨性和抗滚动接触疲劳性好,广泛应用于滚动轴承内、外圈及滚动体,有GCr9、GCr9SiMn等;渗碳轴承钢采用低碳合金钢渗碳工艺制造,用于有高的耐磨性、高的滚动接触疲劳性能和高韧性的轴承。有G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo等。