汽车发动机铸铁好还是铝合金好

汽车发动机缸体材料铝合金和铸铁材料各有利弊。

在过去发动机缸体都是铸铁材质的，因为铸铁件有很好的抗腐蚀性和防锈能力，同时也有很好的耐磨性，缸体强度好，有抗压不易变形等优点，所以很多大型发动机还是使用铸铁缸体被使用至今。

铝合金材质的缸体优势在于重量更低，散热效率更好， 降低车辆的重量就相当于节省燃油了，所以越来越多的小型车辆都是在使用铝合金缸体。

但是铝合金缸体耐磨性不足需要安装缸套来提高发动机使用寿命，铝合金缸体的造价也比铸铁的要高一些。由于铝合金材质强度不高，所以在大型的柴油发动机上很少使用，都是在小型车发动机种运用。

扩展资料：

汽车发动机缸体发动机温度最高的部位所以对材料导热性要求就更高，在这种要求下铝合金更能满足发动机的散热需求。

但因为铝合金造价高，所以只有在一些性价比高的发动机上才会使用这种材料。而铸铁材料因为生产成本低被广泛使用。所以在不考虑成本的情况下铝合金材料的缸体整体性能更好一些。

铝的轻，发展方向在这里传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的，但是铸铁有着许多先天的不足，例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等，所以，许多发动机厂商都在寻找更适合的材料制造发动机的构成部件。

轻量化材料：首先我们从材料的轻量化来讨论新型发动机材料的优势。

1、全铝缸盖和缸体

我们日常所说的全铝发动机是指缸盖和缸体都是铝合金制造的发动机。而缸盖是铝合金，缸体是铸铁的发动机，一般我们还是称作铸铁发动机。现在，全铝发动机已经在大量的车型上被采用，在国外，罗孚的k系列发动机，宝马的M52直列六缸发动机，日产的VQ发动机，捷豹的-AJ－V8发动机、奔驰的V6和V8发动机、通用的LS1和北极星V8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等等都是采用铝合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步采用全铝发动机，如国产铃木系列的发动机G13、K14等。甚至包括一些国产发动机也采用铝合金材质了，最著名的就是东安动力开发的468发动机，这款发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上，获得了很大的成功。

很早以前的汽车发动机就开始大规模采用全铝缸盖了。缸盖的重量并不大，所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻，而是因为它有更好的散热性能。随着发动机技术的发展，四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与一起的两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，采用全铝缸盖是最好的解决办法。

出于成本的考虑，气缸体采用全铝设计比气缸盖要晚得多。气缸体是发动机上最重的部分，因而使用铝合金材料可以减轻发动机的重量，从而达到减轻整车重量的目的。这一点对于前置前驱车型来说，显得尤为可贵，当然在另一方面，由于材料价格和加工工艺的区别，采用铝合金缸体的发动机会增加一些成本。

2、树脂或镁作为材料的进气管

在发动机的构成上，复杂的进气管是另外一个很重的部件。特别如今流行的更复杂的可变长度的进气管，其重量相当可观。刚开始的时候，人们采用铝合金来作为进气管的替代材料，后来许多汽车制造商开始采用具有热塑性的66号尼龙，或者其他耐热的可塑性材料制造进气管。因为这些复合材料的有许多优点：价钱便宜、重量轻、内臂平滑（从而空气流动好、气阻小），因此它对于汽车制造商来说是很理想的进气管材料。

但是这些复合材料也有让人很头痛的缺陷，它很容易产生一些细小的裂纹，这种裂纹导致高速进气时会在进气管里产生令人不快的噪音，所以许多高档的豪华车都没有采用这种材料制造进气管。例如奔驰就选择了镁合金——这种材料比铝更轻，尽管它比较昂贵，而且耐高温能力有限。贵不是主要问题，因为要知道，前提是装配在豪华车上，对于豪华车来说，性能的提高比成本相对来说要更重要。耐热能力有限也不要紧，因为进气管的温度并不高。镁合金是金属材质的，空气在镁合金制造的进气管内流动，要比在塑料的噪音要小的多。

也有一些车采用了非常少见的材料，例如TVR和法拉力V8采用的是一种称作凯福拉（Kevlar）的材料来制造进气管，它能获得更轻的重量，而且进气噪音与金属进气管相当。这些都是很少采用的特例，就不多讨论了。

摩擦力和运动惯性的优化：除了轻量化，新型材料在摩擦力和运动惯性方面同样具有很大的优势。

1、铝活塞和钢制气缸套

发动机的响应性与发动机部件的运动惯性是分不开的，发动机的运动部件包括曲轴、活塞、连杆等。由于曲轴要求瞬间强度非常高，所以只能采用高强度钢来制造。

活塞就没有曲轴这样的局限了，在高转速发动机上，通常都是用铝合金来制造活塞。更轻的活塞重量能产生更高的发动机转速，从而能获得更大的动力输出。

使用铝合金来制造活塞，成本并不是非常昂贵，主要问题是出在摩擦阻力上。在发动机运转的时候，活塞与气缸壁之间肯定会产生摩擦。而铝和铝直接的摩擦系数是很高的，它比铝和铸铁之间的摩擦系数要高得多。这样一来，如果全铝缸体配合全铝活塞，发动机运转的时候摩擦阻力就会非常大，这显然是不可取的，这也就是为何许多发动机使用铝合金活塞，但必须使用铸铁缸体的原因。但如果为了采用全铝缸体而采用铸铁活塞，那显然是更得不偿失的。

那如何解决这一矛盾呢？

目前最主流的解决办法，就是在铝制的气缸体内镶一个钢制的气缸套，让铝合金活塞不会与铝制的气缸壁相接触。这种设计可以解决这一矛盾，当然也会增加一些成本。

这种方法在70年代中期首先被雪佛兰Vega所采用。它的发动机采用全铝设计，在铝合金的气缸体内镶上了一个铸铁的缸套，当然活塞同样也是用铝合金制造的。它的摩擦阻力比全铸铁的发动机要小得多，因此它的动力得到了很大程度的提高。不仅如此，这台发动机还能获得更轻的重量和更小的运劲惯性，改善了车子的加速性、操控性和经济性。后来，这种方法被许多配备了高转速发动机的汽车所采用。

还有一个解决办法，就是采用增强型金属纤维气缸套（FRM）。本田在它的NSX3.2升发动机上采用了这个技术。它的成本和升功率在铸铁缸体和镶缸套之间。这种解决办法，是在全铝的缸体上直接把金属纤维加热融化以后，通过特殊工艺把金属粒子渗透到气缸壁上，就仿佛在气缸壁上电镀了一层厚度只有0.5毫米的金属纤维。与铸铁缸体相比，它能产生更低的摩擦阻力，因而改善了转速和功率。同时，金属纤维是直接渗透到气缸缸体里的，所以它的强度非常大（相当于整个缸体的强度）。

2、钛合金连杆

钛是一种重量很轻，强度很大的材料，而且价格非常昂贵，一般只在航空领域采用。但是，这种航空材料最终还是被应用在了汽车上，不过仅限于高性能的运动轿车，因为只有这些汽车才会为了提高性能而不计成本的采用尽可能适合的材料。兰博基尼的Diablo、法拉力的F355/360M/550M、还有保时捷的911GT3等都采用钛合金来制造连杆，以提高发动机的转速。

3、锻造工艺

锻造是一种非常传统的制造工艺，但是它不能在高强度和轻量化之间取得很好的平衡。在本田的TypeR和其他高性能汽车上，经常采用锻造工艺来制造活塞、曲轴和连杆。

由于锻造需要用手工完成，因此需要花费巨大的人工成本。锻造高温的金属能让更多的矿物质渗透到金属粒子当中去，因而改善了零件的强度和耐热性，最终有利于发动机的转速提高和动力输出。同时，锻造还能改善一些部件的摩擦系数，例如采用锻造工艺制造的活塞就能更好的减小表面的摩擦系数。

今天想跟大家来一起探讨一下，汽车的发动机钢底材料问题，目前主要有两种材质，也就是，铸铁还有铝合金，那么哪一种材质的这个发动机啊，性能更好呢？接下来我们就来看一看这两种发动机啊，到底有什么特点啊？

铸铁发动机，它在强度方面是高于铝合金的，比如说球帽铸铁的抗拉强度，它可以达到1000兆帕以上。，但是，航空铝这个7075的一个抗发强度只能达到524兆差距还是蛮大的，其次，铸铁它具有耐高温和耐高压特性，这样就比较适合大马力的发动机，同时，它的改装潜力也比较大，最后就是它的成本呢更低，这样对于消费者来购买汽车是有利的。缺点就是它的密度比较高了，是铝合金的三倍啊，密重量就更大，所带来的油耗了，也就更更高了。

铝合氢发动机，它的优势就是密度低，重量轻，然后油耗也更低，符合如今的这个轻量化趋势，这也是目前很多车企选择采用铝合金发动机的原因之一。其次，铝的导热性更好，这样就使得它的散热性更快，这样呢可以帮助发动机，减少非正常燃烧发送的概率，同样的压缩比，这个铝合金发动机，它可以使用更低标号的汽油。缺点呢，就是它的体积会比较大，这是因为它本身的强度啊，没有铸铁栏的高，所以，它需要在个别的区域进行加厚处理，然后这样才能满足这个强度需求，这样，就对发动机舱的布置就不大好了。

哪种发动机更好呢？我觉得这是要看发这个车型本身定位问题，如果我们的车定位的是豪华车系列，在不考虑成本因素的情况下呢，我觉得这个铝合金发动机啊更具优势。但如果定位的是家用车，成本就非常非常重要了，铝合金虽然轻，但是强度方面是不如铸铁的，有不少人可能会说，有一些，铝游金的强度也很高，这个是没错，但毕竟是少数，而且这个高强度的铝游金，成本是非常高的，因此啊，我认为这种价位的汽车呀，搭载这个铸铁发动机啊，会更适合一点啊。

铝合金缸体

      优点：散热好、不易生锈、重量轻，能有效降低发动机自身重量，达到相对省油的目的。

      缺点：不耐磨，耐腐蚀性也稍差点，磨损后难维修或维修成本高；受热变形较大，在高温状态下，发动机零件容易出现匹配度差的情况。

铸铁缸体

      优点：不易变形、耐高压、耐高温、耐腐蚀、成本相对低。

      缺点：比较笨重，散热没有铝合金材质快。

铸铁和铝合金哪个好

      其实选择哪一种材质的发动机，对日常用车并无太大的影响。不过，铝合金发动机更迎合当下节能环保、轻量化的趋势，就是成本贵一点。而铸铁发动机虽然技术稍落后，但也有自己的优势，成本低，更耐用，如果同等排量的铝合金缸体能承受100kw功率的话，铸铁缸体则能承受200kw的功率。

铸铁发动机和全铝发动机各有什么优缺点？从发动机的材料来看，主要有两个东西，就是缸体和缸盖。最关键的部分是气缸体，气缸盖基本都是铝制的。因为它重量轻，散热好。那我们来对比一下铝和铸铁。铝合金发动机:优点是重量轻，有效降低发动机自重，散热好。另外制造工艺要求略高，制造成本比铸铁发动机贵。

遗憾的是，发动机受热时容易变形，导致气缸的间隙变大，长期运转时功率泄漏更大。另外，铝合金发动机的功率也不要过分挤压。但是现在随着技术的提高，铝合金发动机的耐高温性能并不比铸铁差。首先，是重量对比。铝的重量比铸铁轻得多。只要能满足相应的强度要求，铝制发动机要轻十几公斤，也就是说整车重量更轻，油耗相对更低。

相同排量的发动机，车重每降低10%，油耗可降低6%~8%。接下来我们来对比一下音量。因为铝比铸铁轻，在质量相等的情况下，铝缸体的体积通常比铸铁缸体大一点，所以铝缸体相对比铸铁缸体大一些。也意味着发动机整体体积更大，占用更多的车内空间，在汽车设计布局和车内空间利用方面都会有影响。铸铁发动机:优点是制造工艺低，技术成熟。

在实际工作过程中，铸铁发动机能够承受高温高压的工作环境。可惜发动机超重，散热不如铝合金。先说耐腐蚀性和强度。铝的耐腐蚀性和强度其实比没有铸铁的缸体发动机差。好吧，为什么这么说？尤其是涡轮增压发动机，需要特别耐高温高压，缸体往往是铸铁的，相对来说比铝要好。那么从成本上来说，铝一般比铸铁贵。我们经常说，某些德国品牌在国外用的是铝缸，而在我们国内用的是铸铁。最根本的原因是基于成本的考虑。

不要骗我！“全铝发动机”不全铝？

毫无疑问，轻是铝材料的主要特征。其实汽车用的铝都是铝合金的形式，因为纯铝很软，而铝合金可以达到很高的强度。全铝发动机、铝合金轮圈、全铝车身、铝合金悬架...为了减轻重量，现在工程师们已经用铝合金材料代替了汽车中的许多钢制零件，全铝发动机也越来越受欢迎，包括 SAI C、江淮、 比亚迪 等许多中国品牌。

自1866年德国工程师尼科劳斯·奥托发明四冲程内燃机以来，制造发动机所用的材料和工艺不断演变，如今铝合金已成为汽车发动机中常见的材料。对于普通消费者来说，他们可能不知道发动机里面是什么。“全铝发动机”是否完全由铝合金零件组成？显然，轴承、正时齿轮链、起动机、阀门、气门弹簧等部件不能是铝合金。

-什么是铝合金缸体缸盖？

简单来说，支撑发动机主机架的腔体就是发动机的气缸体，它的上方便是气缸盖。一方面，气缸盖、活塞和气缸构成了汽油燃烧的燃烧室，另一方面，它可以用来安装固定正时系统、燃油喷射系统和点火系统等部件。气缸体和气缸盖是发动机最重要的零件，所以从轻量化的角度来看，它们是车企最愿意要的零件。

早期的气缸体和气缸盖大多由铸铁制成。铸铁缸体和缸盖虽然强度和耐磨性高，成本相对较低，但在铝合金材料面前已经失去了主导地位。由铸铁改为铝合金不仅可以大大减轻重量，还可以改善发动机的冷却性能，在一定程度上提高整车的动力性和燃油经济性。

与铸铁相比，铝合金在成本上并不占优势，但随着目前的大批量、大规模生产，可能不再是车企的大问题。因此，“全铝发动机”成为了今天的主流。

-为什么引用“全铝发动机”？

之所以给“全铝发动机”加上引号，是因为厂家的宣传和人们的普遍认知并不完全准确。甚至按照大多数人的认知逻辑——气缸体和气缸盖都是铝合金的发动机，也可以称之为全铝发动机。目前，缸体中铸铁制成的曲轴轴承座和气缸套仍不能完全用铝合金代替。

作为气缸体的一部分，曲轴轴承座由铸铁制成。严格来说，缸体不能算作一个完整的铝合金缸体。铝合金的特性决定了它不能胜任下轴承座，而应力相对较小的上轴承座可以用较轻的铝合金制成。另外，气缸体上的气缸套也是不能使用铝合金的零件之一。

“拉缸”是我们经常听到的发动机故障。“气缸”是发动机的气缸。拉缸的原因很多，如冷却液不足、机油量少、异物进入气缸或活塞环失效等。，最终可能会损坏气缸内壁，使汽车无法再正常行驶甚至熄火。这里提到的气缸内壁一般是发动机的气缸套，甚至对于厂家所说的“全铝发动机”，气缸套也不是铝合金材质，大部分还是铸铁材质。

气缸套必须由铸铁制成吗？铸铁气缸套曾经是发动机不可缺少的零件。然而有一天，电弧喷涂技术出现了，在一些发动机上看不到气缸套。

宝马最新的B系列发动机、全新福特野马谢尔比GT350上的5.2L V8发动机以及全新日产菲尼迪Q50上的3.0T V6发动机都取消了传统的铸铁气缸套。采用这种电弧喷涂技术，气缸内壁涂有合金涂层或其他复合材料，厚度一般只有0.2-0.3毫米。除了耐磨性和导热性的提高，与铸铁相比，

基于对轻量化的追求，厂家似乎讨厌钢材，想尽办法用铝合金来代替，或者干脆像铸铁气缸套一样取消。那么，除了发动机缸体、缸盖大量使用铝合金外，还有哪些发动机零部件在逐渐淘汰钢材？

哪些钢铁部件被替代了？

●铝合金替代的钢铁零件

-涡轮增压器也可以是铝制的！？

安装涡轮增压系统是提高发动机性能的一种手段。在挤压发动机动力的背后，涡轮增压器和排气歧管需要承受数千摄氏度的高温，这显然对铝合金的材料机制具有破坏性。所以目前虽然大部分发动机在气缸体和气缸盖都采用了轻质铝合金，但是涡轮增压器还是采用铸铁。然而，当人们坚信涡轮增压器一定是一个沉重的“铁块”时，一家企业却苦于追求涡轮增压器的轻量化。

宝马最新的B系列发动机集成排气歧管和涡轮增压器，材质是铝合金，没错。铝合金材料能承受几千摄氏度的高温吗？

宝马的铝合金涡轮增压器来自“好极优”大陆集团，是第一家将铝合金涡轮增压器应用于汽车的供应商。增加水冷系统后，不仅铝合金可以满足温度要求，而且整个增压器壳体可以均匀受热，防止局部损坏，对增压效果也有一定的积极影响。宝马与大陆合作开发涡轮增压器的意义远不止于此。要知道目前很多汽油机的涡轮增压技术都是从柴油机过渡而来的，这次合作代表了宝马从无到有的汽油机涡轮增压器的发展。

“铝合金涡轮增压器+水冷系统”的方案无疑会提升宝马发动机的轻量化水平和燃油效率，但更高的成本也是让宝马纠结的一点。好在宝马的B系列发动机遵循模块化生产的原则。无论是3缸1.5T B38、4缸2.0T B48还是6缸3.0T B58，它们都可以共享很多技术和硬件，所以成本在未来可能不是大问题。

-不仅仅是减重-活塞和活塞连杆

活塞是发动机里最难的小弟弟。它能承受最恶劣的工作环境——高温、高压和燃油腐蚀性，还能与气缸壁不断摩擦和战斗。所以发动机对这个小哥哥的身体要求很高，它的强度、刚性、耐高温、耐磨、耐腐蚀都必须能承受这样恶劣的环境。

铸铁是最经济的材料选择，对于铸铁制成的活塞和活塞连杆来说，高强度和高温是小菜一碟。然而，它的缺点也很明显。由于铸铁材质的质量比较大，活塞往复运动时，发动机要克服活塞和活塞连杆本身的惯性力。

●发动机哪些钢制零件不能更换？

我们看到许多发动机零件已经被铝合金取代了。钢材真的会被彻底淘汰吗？目前来看，显然不是。铝合金在强度、耐高温性和疲劳特性上仍然落后于钢，所以这也是发动机零件不能完全用铝合金制造的原因。

-曲轴一定是钢做的？

曲轴也是一个很惨的角色，相当于一个转换力的工具。它承受自身的离心力和往复惯性力，同时承受活塞连杆疯狂的上下运动，将活塞连杆的驱动力转化为扭矩输出到外部。它的转速也是发动机转速。一般来说，乘用车的发动机转速可以达到8000-9000转/分甚至更高。可以想象，曲轴也一定是一个不怕重活累活的人。

目前，铝合金材料的强度和抗疲劳性能仍难以满足发动机的需求。曲轴材料只有两种，锻钢和铸钢。锻造曲轴的强度高于铸造曲轴，所以现在汽车发动机曲轴大多采用锻钢。当然，无论是锻造曲轴还是铸造曲轴，都需要进行最终的加工才能形成曲轴。曲轴制造过程视频如下:

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-不能减轻的部分？飞轮

在任何一台汽车发动机上，都可以看到一个很大的钢制轮盘，这就是飞轮。从尺寸上也可以看出它的重量不轻。但是，在发动机融入大量铝合金的今天，飞轮为什么不“轻量化”？

因此，有足够的转动惯量是飞轮的必要条件。质量越大，转动惯量越大。为了使发动机更紧凑，钢显然比铝合金更合适。

另外，除了发动机的曲轴、凸轮轴、飞轮之外，其实还有很多铝合金无法替代的钢制零件，比如正时齿轮链、气门和气门弹簧等。所以在这个阶段，发动机上的钢铁材料不可能完全被淘汰。为了提高未来的轻量化水平，除了改变材料之外，也许我们可以从结构设计入手。

●总结

轻量化无疑是发动机乃至整车制造一直追求的重点。现在铝合金已经取代了钢铁部件，而这些部件曾经似乎是无法替代的。随着材料技术的发展，铝合金的材料强度有了很大的提高，尤其是锻造铝合金，但其耐热性和疲劳特性仍不在钢的水平。因此，为了让铝合金在发动机上展现出轻量化的优势，厂家不得不相应增加其他方面的技术补偿。例如，宝马的铝合金涡轮增压器需要一套额外的水冷系统。厂家所说的“全铝发动机”，并不是所有的钢制零件都换成了铝合金材料，有些零件还是以钢制材料为最佳选择。如果想提高整车的轻量化，可能会有更多的解决方案。@2019