摩托车用金属材料发展趋势之三

  4.粉末冶金材料首选高密度、铁基型
 
  由于粉末冶金材料具有节能、节材、环保且适合大批量生产等诸多优点,所以在摩托车上的使用量在快速增长。目前,国产摩托车平均每辆使用粉末冶金0.8~1.2kg,在国外则高达2.0~3.5kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对落后的事实。但是,随着我国摩托车工业向规模化发展,这一差距在不断缩小。
 
  粉末冶金材料包括各种以粉末冶金方法制成的金属和合金以及非金属/金属纤维等复合材料。粉末冶金材料按在摩托车上的用途可分为减摩材料、结构材料和多孔材料3类,其中以结构材料使用居多。开发高性能粉末冶金材料特别是铁基材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。对于不同碳含量的铁基粉末材料,加入合金元素可活化烧结、球化孔隙、固溶强化细化晶粒。如加入Cu、Ni、Mo、,可提高强度、硬度和淬透性;加入Cr、Mn、V,能提高强度、硬度和淬透性,使烧结态抗拉强度达800Mpa,热处理后达1100Mpa;而加入Mn、V、Mo合金后的粉末冶金制件热处理后强度可达1200Mpa。
 
  虽然有很多可变参数对粉末冶金件的品质产生影响,但影响最大的是密度。密度提高,粉末冶金材料的物理和力学性能都有所提高,故摩托车采用粉末冶金件的密度从过去的(6.4~6.6)×103kg/m3发展为(7.0~7.4)×103kg/m3,甚至达到(7.4~7.9)×103kg/m3。选用粉末冶金材料时应尽量选择高密度牌号,如Fe-Ni-C、Fe-Cu-C原材料,主要用来制造摩托车中间传动齿轮、油泵内外转子、左右棘爪、离合器推杆和离合器顶凸轮等零件。
 
  粉末冶金材料的主要优势是生产成本低,但在生产规模、产品品质和研究与开发方面仍需大力加强和提高。从我国资源及经济性考虑,在粉末冶金材料性能可满足设计要求的情况下,应尽量选用铁基型。
 
  5.不锈钢成为摩托车轻量化的新选择
 
  近年来,不锈钢正成为摩托车的一种新型轻量化材料。不锈钢在摩托车上的应用时间虽然不短,但主要用于制造摩托车排气系统零件(如排气管),作为轻量化的材料应用于结构件的试验与研究是近几年才开始的。现阶段具有轻量化潜力的主要为高强奥氏体不锈钢,如AISI300系列含氮的高强度奥氏体不锈钢,以及GH132(0Cr15Ni25Ti2MoAIVB)钢。采用AISI301L(0.02%C-17.3%Cr-7.0%Ni-1.0%Mn-0.15%N)等高强度不锈钢板试制的防撞弓形梁、挡板等零部件,减小质量幅度一般可达5%左右。
 
  目前,不锈钢应用的主要障碍是成本问题,这是由于不锈钢中Ni、Cr等合金元素含量较高,大量应用尚存在资源紧缺等问题。降低成本的途径主要有2个,一是选用价格相对较低的材料,如AISI204M因镍含量较低价格比AISI301L便宜;二是通过优化设计与工艺优化,如减少零件数目、取消防蚀处理和表面处理等,来抵消一部分材料增加的费用。
 
  6.结束语
 
  我国摩托车工业正在快速发展,为了应对这种形势的需要,在金属材料、强化领域正在推行利用硼钢等低等级钢材、简化热处理工序、缩短高温渗碳的周期、节省能源、推行工艺复合化等,从金属材料、工艺综合考虑的研发将变得十分重要。另外,要解决好轻量化与车辆安全的矛盾,提高零件的力学性能,从而提高零件的附加值和竞争力。

  材料作为21世纪的支柱,目前已显示出5个方面的发展趋势:从铁基合金向非铁基合金,从金属材料非金属材料,从结构材料向功能材料,从多维材料向低维材料,从单一材料向复合材料、成分和结构由简单向复杂化等变化。为了适应未来摩托车的发展,应不断地运用新技术、新工艺和新装备,研发出性能优良、节省能源和资源、成本较低的摩托车用新型材料。(摩托车技术)完