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1、 汽车零部件用钢发展趋势概述汽车零部件用钢发展趋势概述汽车零部件用钢发展趋势概述汽车零部件用钢发展趋势概述宝钢特钢有限公司顾文俊2013年8月本文重点本文重点阐阐述随着全球汽述随着全球汽车车工工业业的的发发展，正展，正积积极极寻寻求减求减轻轻汽汽车车自重自重的方法和途径的方法和途径,汽汽车车工工业业用来减用来减轻轻自重的先自重的先进进的高品的高品质汽汽车零部件用零部件用钢,汽汽车车的的发发展是朝着高功率展是朝着高功率输输出、出、轻轻量化、高性能、量化、高性能、长长寿命、降低噪声、寿命、降低噪声、运行平运行平稳稳、安全可靠性、安全可靠性、环环保、保、节节能性、能性、经济经济低成本等方向低成本等方

2、向发发展。展。这这些些要素在汽要素在汽车车所占的比重将越来越大所占的比重将越来越大,在汽在汽车车用特用特钢钢上将有一上将有一场场新的新的变变革革,对对冶金行冶金行业带业带来新的挑来新的挑战战和机遇。和机遇。汽汽车车的的发发展方向展方向对对汽汽车车零部件用零部件用钢钢的的发发展提出更高的要求，展提出更高的要求，汽汽车车零部零部件用件用钢钢是汽是汽车车的关的关键键零件零件,是保是保证证汽汽车车运行性能核心部件的制造材料。运行性能核心部件的制造材料。针对针对汽汽车车重要重要结结构件的受力情况、失效模式和制造工构件的受力情况、失效模式和制造工艺艺提出的用材要求提出的用材要求,对对于于跨越冶金行跨越冶金

3、行业及汽及汽车行行业的高品的高品质汽汽车零部件用特零部件用特钢的研的研发发与生与生产产十分重要。十分重要。汽汽车车零部件用零部件用钢应钢应用在汽用在汽车车内四大系内四大系统统：发动发动机系机系统统用用钢钢：曲曲轴轴、连连杆、凸杆、凸轮轮等以非等以非调质钢为调质钢为主；燃油主；燃油喷喷射系射系统统以油以油泵泵油嘴用油嘴用钢为钢为主；主；阀门阀门用用钢钢以以弹簧簧钢、气气阀钢为阀钢为主。主。变变速及速及传动传动系系统统用用钢钢：齿轮齿轮圈、圈、齿毂齿毂、齿轮齿轮、齿轮轴齿轮轴以以齿轮钢为齿轮钢为主；主；传动轴传动轴，半，半轴轴、前、前轴轴等以等以传动轴传动轴用用钢为钢为主。主。悬悬挂及挂及转转向系

4、向系统统用用钢钢：悬悬架簧、架簧、转转向机、向机、稳稳定杆、扭力杆等以定杆、扭力杆等以弹弹簧簧钢为钢为主；主；轮毂轮毂、轴轴承以承以轴轴承承钢为钢为主。主。标标准件系准件系统统用用钢钢：以以紧紧固件用冷固件用冷镦钢为镦钢为主。主。汽汽车车零部件用零部件用特特钢钢：高品高品质齿轮钢质齿轮钢、高品、高品质弹质弹簧簧钢钢、高品、高品质质非非调质钢调质钢、高品、高品质质轴轴承承钢钢、高品、高品质质气气阀钢阀钢、高品、高品质质冷冷镦钢镦钢、高品、高品质质油油泵泵油嘴用油嘴用钢钢、高品、高品质传动轴质传动轴用用钢钢等等为为代表的特殊代表的特殊钢钢系列系列；产产品技品技术质术质量量发发展方向是展方向是钢钢材

5、高的材高的强强韧韧性、高性、高纯净纯净度、高均匀性、度、高均匀性、超超细细晶粒度、高表面晶粒度、高表面质质量、量、长长疲疲劳劳寿命。寿命。图1200712007年年-2012-2012年汽年汽车产量及增量及增长率率20132013年我国汽年我国汽车市市场需求需求约在在20802080万万辆左右左右,增增长率率7%7%。预计20152015年汽年汽车总量将达到量将达到23502350万万辆，20202020年汽年汽车总量将达到量将达到25002500万万辆。中国汽车行业产量及发展态势中国汽车行业产量及发展态势 图图2 20122012年年我国汽我国汽车车市市场场的分配比率的分配比率凸轮凸轮发动机

6、系统发动机系统凸轮轴凸轮轴（非非调质钢调质钢为主）主）燃油喷射系统燃油喷射系统气门簧气门簧、阀门、阀门（弹簧簧钢、气气阀钢阀钢为主）主）气阀气阀曲轴连杆曲轴连杆火花塞火花塞、油嘴油嘴（油泵油嘴用钢油泵油嘴用钢为主）为主）曲轴曲轴、连杆连杆、活塞销活塞销（非非调质钢调质钢为主）主）万向节万向节传动轴传动轴（传动轴用钢）（传动轴用钢）变速和变速和传动系统传动系统变速箱变速箱（齿轮钢为主）主）内内 星星 轮轮外外 星星 轮轮实实 轴轴保保 持持 架架齿齿 轮轮MnCr、CrNiMo、CrMo、CrNi、CrMnTi齿齿 轮轮 轴轴MnCr、CrNiMo、CrMo、CrNi、CrMnTi轴轴 套套悬架

7、簧悬架簧（弹簧钢为主）（弹簧钢为主）悬架和转向系统悬架和转向系统稳定杆稳定杆、扭力杆扭力杆（弹簧钢为主）（弹簧钢为主）齿条齿条、齿轮齿轮、阀套、阀芯阀套、阀芯（齿条钢为主）（齿条钢为主）转向机转向机轴承轴承轮毂轴承轮毂轴承、传动轴承传动轴承（轴承钢为主）（轴承钢为主）20MnTiB10B21SCM435ML40CrML45Mn2紧紧 固固 件件(冷冷镦钢为主主)SAE1215Y12Y1511441117切切 削削 件件(易切削易切削钢为主主)标准件标准件应应 用用 系系 统统服服 役役 环环 境境对对 材材 料料 的的 要要 求求汽汽车零零部部件件用用钢变速速和和传动系系统齿轮箱箱齿轮承受承受

8、较高的高的应力、摩擦力，力、摩擦力，齿根承受交根承受交变弯曲弯曲应力和冲力和冲击力力汽汽车传动系系统材料在向高承材料在向高承载能力、高精度、高可靠性能力、高精度、高可靠性发展，因此展，因此要求有高的要求有高的纯洁度，度，稳定的窄淬透性定的窄淬透性带和均匀和均匀细小的晶粒度，同小的晶粒度，同时要求材料要求材料还要有良好的加工性能（要有良好的加工性能（热加工性和切削性）。加工性和切削性）。传动轴传动轴是是连接汽接汽车前前轮和和变速速器的器的传动部件，需承受部件，需承受较高的高的机械力，是安全部件机械力，是安全部件高的弯曲疲高的弯曲疲劳寿命、扭寿命、扭转疲疲劳寿命、窄的淬透性寿命、窄的淬透性带宽和均

9、匀和均匀细小的小的晶粒度。晶粒度。发动机机系系统凸凸轮轴凸凸轮用作用作发动机材料，需承受机材料，需承受较高的高的应力和冲力和冲击力力高精度、高可靠性高精度、高可靠性气气门弹簧簧承受高承受高频往复往复压缩运运动高高强度、度、长寿命、减震性好，寿命、减震性好，对弹簧簧钢的化学成分、的化学成分、夹杂物数量和物数量和形形态分布、表面分布、表面质量、脱碳量、脱碳层、显微微组织及力学性能等要求及力学性能等要求较高高燃油燃油喷射系射系统高高频、高温、高、高温、高压、摩擦、冲、摩擦、冲击高高纯净度、高耐磨性、冷、度、高耐磨性、冷、热加工性能、高均匀性、抗回火加工性能、高均匀性、抗回火稳定性定性及高接触疲及高接

10、触疲劳寿命。寿命。曲曲轴动力力输出部件，承受周期疲出部件，承受周期疲劳高的弯曲疲高的弯曲疲劳寿命、扭寿命、扭转疲疲劳寿命、高冲寿命、高冲击性能、高性能、高强韧性。性。连杆杆动力力输出部件，承受周期疲出部件，承受周期疲劳高的弯曲疲高的弯曲疲劳寿命、撑断寿命、撑断连杆要有高的撑断性能。杆要有高的撑断性能。悬架架和和转向向系系统悬挂簧挂簧承受高承受高频往复往复压缩运运动高高强度、度、长寿命、减震性好，寿命、减震性好，对弹簧簧钢的化学成分、的化学成分、夹杂物数量和物数量和形形态分布、表面分布、表面质量、脱碳量、脱碳层、显微微组织及力学性能等要求及力学性能等要求较高。高。转向机向机振振动、高速、扭矩力、

11、摩擦、高速、扭矩力、摩擦、高高压、安全性能、安全性能高接触疲高接触疲劳寿命、高抗折性能，高弯曲疲寿命、高抗折性能，高弯曲疲劳寿命，淬透性、工寿命，淬透性、工艺性性能能优良。良。轮毂及及轴承承转动、摩擦、摩擦高可靠性、高接触疲高可靠性、高接触疲劳寿命寿命扭杆扭杆减少减少车架振架振动、提高行、提高行驶稳定性、改善行定性、改善行驶平平顺性性疲疲劳寿命大于寿命大于150150万次，万次，弹性退减（蠕性退减（蠕变）小于）小于0.50.5稳定杆定杆减少减少车架振架振动、提高行、提高行驶稳定性、改善行定性、改善行驶平平顺性性高的扭高的扭转疲疲劳寿命，高抗扭性。寿命，高抗扭性。标准准件件标准件准件振振动、摩擦

12、、拉伸、冲、摩擦、拉伸、冲击高抗拉性能、高抗折性能、高冷高抗拉性能、高抗折性能、高冷镦性能、高表面性能、高表面质量。量。应用系用系统应用系用系统要求要求对材料的要求材料的要求高高性性能能长寿寿命命易易加加工工低低噪噪音音表表面面精精度度高高高高强度度高高韧性性易易切切削削化化高高尺尺寸寸精精度度低低合合金金化化环境境友友好好省省热处理理汽汽车零零部部件件用用钢钢变速和速和传动系系统齿轮箱箱传动轴发动机机系系统凸凸轮轴气气门弹簧簧燃油燃油喷射系射系统曲曲轴连杆杆悬架和架和转向系向系统悬挂簧挂簧转向机向机轮毂及及轴承承扭杆扭杆稳定杆定杆标准件准件标准件准件应用系用系统用用户使用工使用工艺汽汽车零零

13、部部件件用用钢变速速和和传动系系统齿轮箱箱下料下料-加加热-模模锻或精或精锻-齿坯加工坯加工-粗粗车-预处理（理（调制或正火）制或正火）-半精半精车-滚齿-*-*渗碳、淬火、低渗碳、淬火、低温回火温回火-车削削-磨磨齿-磁探磁探伤-终检-油封入油封入库（汽（汽车齿轮目前也有用目前也有用滚、剃的方式加工的）。、剃的方式加工的）。（*20CrMoH*20CrMoH也可用碳氮共渗也可用碳氮共渗热处理，使理，使变形量减小）。形量减小）。传动轴A A钢种种：下料：下料-加加热热-90010精精锻锻（模（模锻锻外星外星轮轮-正火）正火）-精精锻锻件已有内星件已有内星轮轮球道球道-软软加工加工-中中频频淬淬

14、火火-硬加工（硬加工（车车削、磨）削、磨）-零件磁粉探零件磁粉探伤伤。B B钢种种：下料：下料-直接直接车轴车轴-加工花加工花键键-中中频频淬火淬火-磨槽磨槽-表面磁粉探表面磁粉探伤伤。C C钢种种：下料下料-加加热热-穿管穿管-软软加工加工-渗碳、淬火、回火渗碳、淬火、回火-软软加工成保持架。加工成保持架。D D钢种种：工工艺艺一：下料一：下料-加加热热-精精锻锻内星内星轮轮-软软加工加工-渗碳、淬火、回火渗碳、淬火、回火-软软加工。加工。工工艺二：下料二：下料-球化退火球化退火-冷冷挤压-退火退火-冷冷挤压-渗碳、淬火、回火渗碳、淬火、回火-软加工。加工。发动机机系系统凸凸轮轴凸凸轮轴轮轴

15、：正火材正火材-直接加工直接加工车车削制成凸削制成凸轮轴轮轴-并并进进行感行感应应淬火和低温回火淬火和低温回火-精磨。精磨。气气门弹簧簧1 1、冷卷工、冷卷工艺：拉拔：拉拔-热处理（淬火和回火理（淬火和回火处理）理）-冷卷簧。冷卷簧。2 2、热卷工卷工艺：拉拔：拉拔热卷簧卷簧淬火和回火淬火和回火表面表面处理。理。燃油燃油喷射系射系统磷皂化磷皂化-冷冷挤压-车、镂、铰、磨、磨-表面硬化表面硬化处理理-淬回火淬回火-冰冰冻处理理-精加工精加工-偶件插配。偶件插配。曲曲轴锻造（造（调质）机加工高）机加工高频淬火校直。淬火校直。连杆杆锻造（造（涨断）机加工高断）机加工高频淬火校直。淬火校直。悬架架和和

16、转向向系系统悬挂簧挂簧1 1、冷卷工、冷卷工艺：拉拔：拉拔-热处理（淬火和回火理（淬火和回火处理）理）-冷卷簧。冷卷簧。2 2、热卷工卷工艺：拉拔：拉拔热卷簧卷簧淬火和回火淬火和回火表面表面处理。理。转向机向机E E钢种种：调质调质-切削切削-拉拉齿齿-表面感表面感应应硬化硬化-精加工。精加工。F F钢种种：调质调质-切削切削-铣齿铣齿-渗碳表面硬化渗碳表面硬化-精加工。精加工。轮毂及及轴承承G G钢种种：冷下料冷下料电电感感应应加加热热锻锻造抛丸内表面渗碳磨光。造抛丸内表面渗碳磨光。H H钢种种：热热下料下料电电感感应应加加热热锻锻造造热处热处理抛丸切削磨光。理抛丸切削磨光。扭杆扭杆表面感表面感应加加热淬火淬火处理回火理回火喷丸。丸。稳定杆定杆切削切削调质磨光。磨光。标准准件件标准件准件镦打打-淬火淬火-回火回火-表面表面处理。理。汽车行业对材料的要求汽车行业对材料的要求高强韧性高强韧性易切削化易切削化高尺寸精度高尺寸精度低合金化低合金化环境友好环境友好省略热处理省略热处理汽车的发展方向汽车的发展方向高功率输出高功率输出轻量化轻量化降低噪声降低噪声安全可靠性安全可靠性环保环保节能节能