底盤常用金屬材料結構機械性能分析

（甘肅畜牧工程職業技術學院，甘肅 武威 733006）

底盤作為汽車構造中最主要的組成部分，底盤常用金屬材料結構質量直接決定了底盤的質量[1]。底盤常用金屬材料結構共分為4部分，分別為：制動系統部件、傳動部件、轉向部件以及行使部件，為保證底盤常用金屬材料結構的安全性，分析底盤常用金屬材料結構機械性能是必不可少的。尤其近年來，底盤常用金屬材料結構機械性能分析成為學術界中重點研究的內容。在學術界，針對底盤常用金屬材料結構機械性能的分析十分普遍，但大多數均處于初級階段，只簡略的研究了底盤常用金屬材料結構的力學性能，并未對金屬材料結構機械性能展開深入分析。與此同時，以往底盤常用金屬材料結構機械性能分析中未充分考慮到實際工作經驗，導致研究結果過于理想化。

因此，得到的研究成果并未轉化為實際使用中的應用效果，證明以往底盤常用金屬材料結構機械性能分析中仍然存在很多不足之處。針對傳統底盤常用金屬材料結構機械性能分析中存在的問題，進一步分析底盤常用金屬材料結構機械性能，致力于從根本上提高底盤常用金屬材料結構的機械性能，為指導底盤常用金屬材料結構的良好有序發展提供專業性建議。

1 底盤常用金屬材料結構基本概述

要分析底盤常用金屬材料結構機械性能的前提條件，必須掌握底盤常用金屬材料結構的基本內容[2]。底盤常用金屬材料結構包括：制動系統部件、傳動部件、轉向部件以及行使部件，以上四種制動系統部件、傳動部件、轉向部件以及行使部件由于常用金屬材料不同，導致底盤常用金屬材料結構有必然有所差異。制動系統部件主要指的是剎車片以及制動器，在汽車行駛過程中，一旦遇到突發事件需要緊急剎車，就必須通過踩踏剎車片，緊急剎車。而制動器主要負責制動系統部件的動力系統，能夠控制車輛的行駛速度。通過制動系統部件，實現對汽車的制動或停止等操作，是底盤常用金屬材料結構中的核心部分。制動系統部件常用的金屬材料為鑄鐵材料，硬度較大。傳動部件主要是通過傳動設備，將發動機的動力傳輸到輪胎，推動汽車前進。傳動部件常用金屬材料為玻璃纖維以及等溫淬火球鐵材料制成，其金屬材料結構主要為轉向盤。轉向部件主要是實現汽車的轉向功能，通過轉向盤等操縱機構，利用操縱機構以及地面的摩擦力改變動力傳輸方式。轉向部件對制造精度要求較高，常用金屬材料為優質碳素鋼。行使部件指的是離合器片，主要采用石墨混合金屬材料制成。

2 底盤常用金屬材料結構機械性能分析

在明確底盤常用金屬材料結構的基礎上，分析底盤常用金屬材料結構機械性能。結合實際工作經驗，底盤常用金屬材料結構機械性能主要包括：等溫淬火球鐵材料力學性能以及底盤鋁合金材料性能兩方面，基于此，本文針對以上兩點展開細致研究，具體內容如下。

2.1 等溫淬火球鐵材料力學性能

等溫淬火球鐵材料以其極高的硬度和韌性在眾多底盤常用金屬材料中脫穎而出，成為目前國內外主要應用的底盤結構常用金屬材料[3]。等溫淬火球鐵材料的主要包括：鐵素體以及富碳的奧氏體組織，相比于其他合金鋼材具備非常優異的力學性能。等溫淬火球鐵材料力學性能的具體參數，如表1所示。

表1 等溫淬火球鐵材料力學性能

結合表1所示，等溫淬火球鐵材料在用于底盤常用金屬材料結構鍛造時，具有極高的屈服強度以及抗拉強度，能夠保證鍛造后斷口形狀為韌性斷裂，滿足底盤常用金屬材料結構的基本需求。在底盤常用金屬材料結構制造過程中，最關鍵的機械性能就是延伸率，延伸率越高證明等溫淬火球鐵材料力學性能越好。因此，在采用900℃淬火，270℃回火熱處理的情況下延伸率越高，且等溫淬火球鐵材料機械性能的可塑性越強。在分析等溫淬火球鐵材料力學性能過程中，還需要計算等溫淬火球鐵材料的沖擊韌性，可以將等溫淬火球鐵材料的沖擊韌性設為fc，則其換算公式，如公式（1）所示。

公式（1）中，h指的是等溫淬火球鐵材料的彎曲疲勞強度，單位為MPa；i指的是等溫淬火球鐵材料的最大承載力，單位為MPa。通過公式（1），得出等溫淬火球鐵材料的沖擊韌性。在等溫淬火球鐵材料實際應用過程中，其力學性能對底盤常用金屬材料結構的工作性能影響較大，QTD900-8（ADI）與QTD10510-6（ADI）。

在各方面參數上均取得明顯的優勢。明確等溫淬火球鐵材料力學性能對金屬材料結構工作性能的影響后，可以對等溫淬火球鐵材料力學性能進行降序排列，等溫淬火球鐵材料力學性能力學性能由高到低，分別為：QTD10510-6（ADI）；QTD900-8（ADI）；QT400-18 與 QT450-10。由此可見，可以通過等溫淬火球鐵材料，打破打破底盤常用金屬材料結構的動態平衡，同時改變等溫淬火球鐵材料力學性能指標參數，從而使等溫淬火球鐵材料力學性能受到影響。考慮到等溫淬火球鐵材料的黏聚性要求底盤常用金屬材料的組成結構之間有一定的黏聚力，確保不發生分層、離析現象，使得等溫淬火球鐵材料力學性能能夠保持整體均勻穩定的性能。還要增加重要的一條，就是必須在鍛造時將等溫淬火球鐵材料的坍落度損失控制在一定范圍內[4]。由于所需的等溫淬火球鐵材料工作性與現場環境有關，因此，通常在現場鍛造之前須確定具體的工作性。綜上所述，從底盤常用金屬材料結構的工作性能以及力學性能上綜合考慮，當等溫淬火球鐵材料采用850℃淬火，520℃回火以及900℃淬火，270℃回火時，等溫淬火球鐵材料各項綜合性能指標才能達到比較理想的結果。

2.2 底盤鋁合金材料性能

在底盤鋁合金材料性能影響參數中，最關鍵的就是受到腐蝕影響因素比較多，造成其腐蝕的不僅僅和所處的外界條件有關系，還與外界腐蝕環境具有密切的關系，并且鋁合金金屬材料的腐蝕程度與腐蝕介質、濕度、溫度、空氣的流速、接觸物質等有關，所以底盤鋁合金材料制成的底盤結構的腐蝕性是由所處環境化學、物理等多種因素綜合作用下得出的，若要充分掌握底盤鋁合金材料性能，在此基礎上制定合理的防腐蝕措施，必須要了解底盤鋁合金材料性能的腐蝕機理，具體鋁合金材料制成結構體系腐蝕機理如下。

（1）物理作用：物理作用是指底盤鋁合金材料自身體積的膨脹變化，而沒有與環境中腐蝕性元素發生反應。任何物質都會發生熱脹冷縮物理反應，當底盤鋁合金材料在高溫環境下體積發生增大變化，導致底盤鋁合金材料制成結構體系強度、硬度等物理性能降低，結構表面遭到破壞，使空氣中的氧氣更容易進入金屬結構內中，最終發生腐蝕[5]。物理作用分為侵蝕作用和結晶作用兩種，其中侵蝕作用是指底盤鋁合金材料受到環境中侵蝕性介質（空氣中氧氣成分）的長期作用下，金屬表層中可溶性成分逐漸被空氣中的氧氣溶解，隨著底盤鋁合金材料表層被溶解的成分不斷流失，使底盤鋁合金材料制成結構體系表面孔隙率發生變化，進而使周圍環境中的腐蝕性因素更容易進入到金屬內部[6]。結晶作用是指環境中一些鹽酸物質進入到底盤鋁合金材料制成結構體系中，通過空氣中的水分溶解鹽酸結晶，在長期作用下導致底盤鋁合金材料制成結構體系體積不斷增大，產生較大的結晶壓力，最終使底盤鋁合金材料制成結構體系膨脹裂開。

（2）化學作用：是指底盤鋁合金材料制成結構與環境中腐蝕性介質發生化學反應，從而破壞底盤鋁合金材料制成結構。化學作用中分解類化學腐蝕是指腐蝕性介質（酸類、鹽類、氧氣等）接觸到底盤鋁合金材料表層，與鋁合金發生氧化反應，生產氧化物附著在底盤鋁合金材料表面，從而降低底盤鋁合金材料強度；分解結晶反復類化學腐蝕是指環境中腐蝕性介質與金屬結構中Ca(OH)2發生反應，結晶成鈣鹽，鈣鹽再與底盤鋁合金材料表層毛細孔中的水分接觸，被稀釋，然后再結晶，這樣反復分解結晶最終引起底盤鋁合金材料制成結構體系膨脹破裂。

3 結束語

通過底盤常用金屬材料結構機械性能分析，能夠取得一定的研究成果，解決傳統底盤常用金屬材料結構鍛造中存在的問題。由此可見，本文提出的底盤常用金屬材料結構機械性能分析具有現實意義的，能夠指導底盤常用金屬材料結構設計方法優化。在后期的發展中，應加大本文研究成果在底盤常用金屬材料結構設計中的應用力度。截止目前，國內外針對底盤常用金屬材料結構設計仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對底盤常用金屬材料結構設計提出深入研究，為提高底盤常用金屬材料結構的綜合性能提供參考。