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日本對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件通過(guò)采用特殊鋼的高質(zhì)量化、低成本化和高強(qiáng)度化，對(duì)降低油耗的汽車技術(shù)進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)，值得中國(guó)借鑒。
綜合媒體10月25日?qǐng)?bào)道，汽車的輕量化有利于節(jié)油，處于汽車重要部位的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車的輕量化具有重大作用。發(fā)動(dòng)機(jī)部件的高強(qiáng)度化，除可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量化外，還有利于其它部件的輕量化。迄今，日本對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件通過(guò)采用特殊鋼的高質(zhì)量化、低成本化和高強(qiáng)度化，對(duì)降低油耗的汽車技術(shù)進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)。鑒于中國(guó)已成為汽車產(chǎn)銷大國(guó)和石油進(jìn)口大國(guó)，同時(shí)亦是鋼鐵大國(guó)，鋼鐵業(yè)理應(yīng)為汽車輕量化節(jié)油作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 關(guān)于閥彈簧的高強(qiáng)度化 （1） 高強(qiáng)閥彈簧所要求的疲勞強(qiáng)度和耐彈力衰減性。 發(fā)動(dòng)機(jī)由數(shù)百件零部件組成，各種滑動(dòng)組合的部件間由于摩擦而產(chǎn)生的能量損失，占發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)能量損失中除熱損失外的40％，其中損失最大的為活動(dòng)閥系的損失�；顒�(dòng)閥系為發(fā)動(dòng)機(jī)中使排氣閥隨曲軸回轉(zhuǎn)而同步開閉機(jī)構(gòu)的總你。 動(dòng)閥系中的閥彈簧，使閥在發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)得以和慣性力相抗衡而保持正常動(dòng)作的作用，每分鐘反復(fù)承受數(shù)千次荷重變化的部件。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的高回轉(zhuǎn)化，閥彈簧亦要求達(dá)到相應(yīng)高的疲勞強(qiáng)度。隨著高強(qiáng)度化使閥彈簧絲徑變小時(shí)，自然可實(shí)現(xiàn)輕量化、緊湊化，均有利于節(jié)油。最近為提高防沖撞安全性，要求當(dāng)步行者撞上發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí)亦不致和堅(jiān)硬的發(fā)動(dòng)機(jī)沖撞，采取了發(fā)動(dòng)機(jī)小型化以確保上部空間的措施。 另作為閥彈簧的耐彈力衰減性亦很重要，即經(jīng)長(zhǎng)期使用后彈簧的荷重降低時(shí)，將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高回轉(zhuǎn)時(shí)的閥動(dòng)作產(chǎn)生影響，并影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 為實(shí)現(xiàn)上述高性能的閥彈簧，對(duì)所用彈簧鋼的性能要求亦高。過(guò)去多用鋼琴絲，19世紀(jì)80年代以后改用高強(qiáng)度Si－Cr油回火鋼絲。該鋼絲為在常溫下拉絲至規(guī)定直徑后，經(jīng)連續(xù)油淬火回火后的鋼絲，由于為微細(xì)碳化物析出的回火馬氏體組織，故具有較高的強(qiáng)度和韌性。 為提高閥彈簧用鋼的疲勞強(qiáng)度，多加入Si、Cr、V等合金元素，加上對(duì)組織內(nèi)部作為破壞起點(diǎn)致引起疲勞強(qiáng)度下降的硬質(zhì)非金屬夾雜物（Al2O3等）進(jìn)行控制，使之變?yōu)檐涃|(zhì)低熔點(diǎn)夾雜物，這種防止疲勞強(qiáng)度下降的技術(shù)已實(shí)用化。 （2） 通過(guò)表面處理提高疲勞強(qiáng)度。在生產(chǎn)閥彈簧時(shí)采用噴丸硬化亦可有效提高疲勞強(qiáng)度。該法為利用多數(shù)硬質(zhì)小鋼球?qū)饘龠M(jìn)行高速噴擊處理，給表層以殘留應(yīng)力致使疲勞強(qiáng)度加大。最近噴丸硬化亦實(shí)現(xiàn)了多次化，即2次采用更小而硬的鋼球噴丸的方法，使壓縮殘留應(yīng)力提高更大而進(jìn)一步提高了疲勞強(qiáng)度。 氮化處理亦是提高疲勞強(qiáng)度的有效方法。該法為使彈簧表面滲氮擴(kuò)散以形成氮化合物，由此而使表層硬化的方法�，F(xiàn)疲勞強(qiáng)度最高的材料之一即為通過(guò)氮化處理的高強(qiáng)度閥彈簧用鋼。它為防止氮化加熱時(shí)產(chǎn)生的軟化，對(duì)Si－Cr－V鋼中加大Si、Cr含量，并為防止高強(qiáng)度化而降低韌性并對(duì)含C量降低等，通過(guò)細(xì)致的成分調(diào)整得以實(shí)現(xiàn)。 關(guān)于連接桿的高強(qiáng)度化 （1） 對(duì)周圍效果大的連接桿的高強(qiáng)度化。發(fā)動(dòng)機(jī)為通過(guò)燃料燃燒后的壓力變化使活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)活塞銷、連接桿轉(zhuǎn)換為曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。故連接桿等運(yùn)動(dòng)部件的輕量化，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性量降低和性能提高，并可減輕曲軸的負(fù)荷，還可抑制發(fā)動(dòng)的振動(dòng)以降低噪音和使曲軸輕量化并減少振動(dòng)時(shí)的摩擦等諸多效果，最終均有利于降低汽車油耗。由此，連接桿的輕量化成為汽車業(yè)多年重視的課題。通過(guò)各汽車生產(chǎn)廠的不斷努力，2,500CC以上汽車連接桿的重量指數(shù)已由1980年的150降到2000年的80左右。2,500CC以下汽車亦由200降到130左右，節(jié)油效果均十分顯著。 連接桿在將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞給曲軸時(shí)，要求可承受發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓力所產(chǎn)生的壓屈強(qiáng)度和適應(yīng)慣性質(zhì)量產(chǎn)生的拉伸壓縮入力的疲勞強(qiáng)度。從而材料的高強(qiáng)度化是其輕量化所必要的根本條件。連接桿使用的材料主要是特殊鋼制鍛件和粉末冶金產(chǎn)品，但從降低成本出發(fā)多使用鍛件。過(guò)去多用碳素鋼鍛造后經(jīng)淬火、回火的調(diào)質(zhì)熱處理產(chǎn)品，但現(xiàn)在多以非調(diào)質(zhì)鋼為主。這種非調(diào)質(zhì)鋼在熱鍛后的冷卻過(guò)程便可形成和調(diào)質(zhì)鋼同樣的硬度，從而可省去淬火回火處理，有利于降低成本和提高生產(chǎn)效率�，F(xiàn)在多采用在碳素鋼中加V，以利用V碳氮化物析出硬化的鐵素體珠光化型非調(diào)質(zhì)鋼。 （2） 利用熱裂加工法以簡(jiǎn)化加工工序。在連接桿的生產(chǎn)技術(shù)方面受人們重視的為熱裂加工法。通常生產(chǎn)連接桿時(shí)采取連接桿和桿帽分別生產(chǎn)并經(jīng)機(jī)械加工后，每以螺栓連成一起的方式。而熱裂加工法則將連接桿和桿帽一起鍛造成型，并在機(jī)械加工后施大力從原接合部破斷分離，最終將曲軸納入后對(duì)接在一起。此法的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)化了雙方對(duì)接端面的機(jī)械加工工序，同時(shí)還有利于連接桿總體的輕量化效果。因?yàn)樵谄茢嗝媸惯B接桿和桿帽緊密接合而不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位，從而使過(guò)去決定對(duì)接位置的連接銷亦可不要，這樣并使接觸面積減少，亦為連接桿組件的輕量化創(chuàng)造了條件。 在北美，連接桿多為粉末冶金制品致基本未利用裂化加工法。在歐洲則多使用含C量為0.7％的高C鋼（DINC70SG）的熱裂加工法，但此材料的切削性較差，成為進(jìn)一步普及中的問(wèn)題。日本則通過(guò)調(diào)整鋼的成分以改善鋼的切削性能，并開發(fā)成功強(qiáng)度提高且破斷面無(wú)塑性變形致適于熱裂加工法的非調(diào)質(zhì)鋼。 關(guān)于連接桿的輕量化方面，過(guò)去在競(jìng)賽用車等處曾有應(yīng)用鈦合金和鋁合金等輕質(zhì)材料的實(shí)例，但從成本方面出發(fā)，預(yù)計(jì)今后將更多地應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼的鋼鐵材料。今后對(duì)汽車既要求其走行性能提高，同時(shí)從社會(huì)要求看，還希望從防止地球變暖而減排CO2和提高防沖撞安全性，從而在鋼鐵材料的高強(qiáng)度化和輕量化的相關(guān)，仍具有重要的作用，需繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)。據(jù)日產(chǎn)汽車提供的資料，該公司的連接桿采用熱裂加工法后，生產(chǎn)成本比舊方法降低了10％；同時(shí)并為連接桿組件重量減輕15％提供了條件，該公司正在實(shí)用化。 (信息來(lái)源:世華財(cái)迅)
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