重型汽车悬架摆臂铸钢件的研制

摘要

重型汽车悬架系统是汽车重要的承载和传力部件，对其行车可靠性和驾乘舒适性有重要的影响。目前主要采用锻造成型工艺生产，为降低零件的制造成本，本文探索了采用铸造成型工艺生产该类零件的可能性。
　　根据产品的工况分析和性能要求设计了一种新型贝氏体钢ZG20CrMnSiNi2Mo，并研究了其不同热处理态的组织和性能。结果表明:不同工艺正火处理后实验材料的组织均为粒状贝氏体，在实验参数范围内随着正火温度升高和保温时间延长，组织中的M-A岛由块型逐步转变为条型，组织逐渐变细;随着正火温度的升高，材料的硬度先增加后减小，冲击韧度随正火温度的增加而增加;随保温时间延长，材料的抗拉强度和硬度逐渐减少，冲击韧度逐渐增大，960℃×60-180min正火处理后实验材料具有较好的综合性能。不同工艺回火处理后实验材料组织由铁素体和奥氏体两相组成。当回火温度为200-700℃时，组织中的残余奥氏体量随回火温度升高不断减少，组织中的M-A数量较少，形貌已由条束状转变为弥散分布的点状和小块状，但仍保持原来的位向。当回火时间为0.5-6h时，材料的组织随回火温度的增加也有类似的趋势。随回火温度的升高，材料的抗拉强度和硬度逐渐降低，冲击韧性先降低后升高。200℃×120min低温回火处理后实验材料具有良好的综合力学性能。
　　奥氏体化后，空冷和风冷的组织为条型粒状贝氏体，风冷组织比空冷组织进一步细化。油冷和水冷后的组织由板条状马氏体和残余奥氏体组成，马氏体板条的宽度窄，残余奥氏体以薄膜状分布在马氏体板条上和板条间，与空冷相比，水冷后组织中残余奥氏体含量较少。不同复合热处理后材料的组织和性能变化表明，正火前增加高温回火、淬火、退火预处理工艺或通过超高温正火来细化晶粒提高韧性，能消除组织遗传性。不同等温温度淬火处理发现，等温温度为360℃时主要形成贝氏体和残余奥氏体的复相组织，此时实验材料的综合力学性能达到最佳状态。360℃不同时间等温淬火后，在实验参数范围内随着等温时间的增加，材料组织中残余奥氏体量减少，实验材料的强度、硬度和冲击功有下降的趋势，不同等温时间淬火后，材料冲击断口形貌均属于脆性断裂，其断裂形式主要为解理+准解理。最佳等温处理时间为6-10min。
　　对重型汽车悬架摆臂铸件的铸造工艺进行了设计和优化，运用proE和AnyCasting软件对消失模铸造该铸件的充型过程及凝固过程进行仿真模拟，结果表明采用顶注式浇注系统和局部加冷铁的方法，两种产品均可获得合格铸件。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题的目的及意义

1．2 汽车悬架摆臂零件及其所用材质

1．3 贝氏体钢

1．3．1 国内外研究现状

1．3．2 钢铁材料的热孝电理

1．4 计算机模拟消失模铸造概述

1．4．1 消失模铸造的意义

1．4．3 消失模铸造模拟技术

1．5 研究的目的和意义

1．6 研究的主要内容

2 新型贝氏体钢的成分设计

2．1 新型贝氏体钢成分设计的基本要求

2．2 新型贝氏体钢合金元素的作用及成分确定

2．3 新型贝氏体钢的制备

3 不同热处理工艺的确定

3．1 实验过程

3．1．4 不同复合热处理工艺对实验材料组织和性能的影响

3．1．5 不同等温处理工艺对实验材料组织和性能的影响

3．1．6 力学性能检测

3．2 结果与分析

3．2．1 实验材料不同正火工艺的组织和力学性能研究

3．2．2 不同回火工艺的组织和力学性能研究

3．2．3 实验材料不同冷却工艺的组织和力学性能研究

3．2．4 实验材料不同复台热处理工艺的组织和力学性能研究

3．2．5 不同等温处理工艺的组织和力学性能

4 汽车悬架摆臂的铸造工艺设计及优化

4．1 铸造工艺设计

4．1．1 铸造零件基本信息

4．1．2 铸造工艺参数的确定

4．1．3 消失模铸造工艺设计

4．2 模拟参数设置

4．3 模拟结果与分析

4．3．1 初步方案模拟结果分析

4．3．2 铸造工艺优化及模拟结果分析

4．3．3 后左轮架的一箱多件方案模拟

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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