CN101403087B - 铸铁活塞环的氮化装置及氮化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铸铁活塞环的氮化装置及其氮化工艺；该氮化装置包括氮化炉，所述氮化炉设置有氮气进气管、氨气进气管、混合气体排出管、四氯化碳滴定装置和炉内压力指示装置；所述混合气体排出管另一端连接氨分解率测定仪；工艺过程为：氮化前的准备工作，氮化过程的准备阶段、升温阶段和降温阶段。本发明的装置结构合理，工艺流程合理，操作简单，生产成本低，处理后的产品性能可靠，完全能满足客户需求，适用于车用铸铁活塞环气环或油环的氮化；满足市场需要，具有极高的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于铸铁活塞环热处理技术领域，更具体涉及一种铸铁活塞环的氮化装置及氮化工艺。
背景技术
氮化是一种将氮元素渗入活塞环表面层的化学热处理方法，以强化活塞环表面为目的，使活塞环具有：1、更高的表面硬度和耐磨性；2.更高的疲劳强度；3、更小的变形；4、较高的抗“咬合”性能；5、提高抗蚀性。目前，国内大部分活塞环生产厂家只对钢质活塞环进行氮化处理，且氮化过程、工艺等比较成熟，而对铸铁活塞环的氮化过程、工艺等不甚了解，产品难以满足客户要求。因此，提供一种新型的铸铁活塞环氮化技术具有一定的实际意义和市场需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸铁活塞环的氮化装置及其氮化工艺；该装置结构合理，工艺流程合理，操作简单，生产成本低，处理后的产品性能可靠，完全能满足客户需求，适用于车用铸铁活塞环气环或油环的氮化。
本发明的铸铁活塞环的氮化装置包括氮化炉，所述氮化炉设置有氮气进气管、氨气进气管、混合气体排出管、四氯化碳滴定装置和炉内压力指示装置；所述混合气体排出管另一端连接氨分解率测定仪。
本发明的所述工艺的过程为：
(1)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(2)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为600～700mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为60～100ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时。
C、降温阶段：
a)保温结束，停止加热；
b)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在600～700mm水柱；
c)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却。
本发明的显著优点是：本发明的装置结构合理，工艺流程合理，操作简单，生产成本低，处理后的产品性能可靠，完全能满足客户需求，适用于车用铸铁活塞环气环或油环的氮化；满足市场需要，具有极高的经济效益。
附图说明
图1是本发明的装置简易示意图，其中1氨分解率测定仪；2炉内压力指示装置；3四氯化碳滴定装置；4氮化炉；5氮气储气瓶；6氨气发生装置；7水槽；8干燥器；9混合气体排出管；10氮气进气管，11氨气进气管。
图2是本发明的气体氮化工艺流程曲线图。
具体实施方式
铸铁活塞环的氮化装置，如图1所示，包括氮化炉4，所述氮化炉设置有氮气进气管10、氨气进气管11、混合气体排出管9、四氯化碳滴定装置3和炉内压力指示装置2；所述混合气体排出管9另一端连接氨分解率测定仪1；氮气进气管10另一端连接有氮气储气瓶5；氨气进气管另一端通过干燥器8连接氨气发生装置6。
氮化工艺过程为：
(1)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(2)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为600～700mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为60～100ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时。
C、降温阶段：
a)保温结束，停止加热；
b)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在600～700mm水柱；
c)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却。
清洗为除去活塞环表面的油渍、锈斑或其它渣滓，所述清洗剂一般采用汽油，清洗后的活塞环及时吹干或晾干。
酸洗为除去活塞环表面的氧化膜，酸洗一般采用体积浓度为5％稀硫酸或加入少量的体积浓度为3％稀硝酸溶液，时间3～5分钟，然后用氢氧化钠溶液中和至中性，时间30秒～1分钟，用流动水冲洗。
烘干一般在专用的烘干炉中进行，烘干后的活塞环表面呈土黄色。
以下实施例进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此
实施例1
氮化工艺过程为：
(3)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(4)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为600mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为60ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时。
C、降温阶段：
d)保温结束，停止加热；
e)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在600mm水柱；
f)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却。
清洗为除去活塞环表面的油渍、锈斑或其它渣滓，所述清洗剂一般采用汽油，清洗后的活塞环及时吹干或晾干。
酸洗为除去活塞环表面的氧化膜，酸洗一般采用体积浓度为5％稀硫酸溶液，时间3分钟，然后用氢氧化钠溶液中和至中性，时间30秒，用流动水冲洗。
烘干一般在专用的烘干炉中进行，烘干后的活塞环表面呈土黄色。
实施例2
氮化工艺过程为：
(1)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(2)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为700mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为100ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时。
C、降温阶段：
g)保温结束，停止加热；
h)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在700mm水柱；
i)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却。
清洗为除去活塞环表面的油渍、锈斑或其它渣滓，所述清洗剂一般采用汽油，清洗后的活塞环及时吹干或晾干。
酸洗为除去活塞环表面的氧化膜，酸洗一般采用体积浓度为5％稀硫酸，加入少量的体积浓度3％稀硝酸溶液，时间5分钟，然后用氢氧化钠溶液中和至中性，时间1分钟，用流动水冲洗。
烘干一般在专用的烘干炉中进行，烘干后的活塞环表面呈土黄色。
实施例3
氮化工艺过程为：
(3)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(4)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为650mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为80ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时。
C、降温阶段：
a)保温结束，停止加热；
b)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在650mm水柱；
c)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却。
清洗为除去活塞环表面的油渍、锈斑或其它渣滓，所述清洗剂一般采用汽油，清洗后的活塞环及时吹干或晾干。
酸洗为除去活塞环表面的氧化膜，酸洗一般采用体积浓度为5％稀硫酸或加入少量的体积浓度3％稀硝酸溶液，时间4分钟，然后用氢氧化钠溶液中和至中性，时间40秒，用流动水冲洗。
烘干一般在专用的烘干炉中进行，烘干后的活塞环表面呈土黄色。
Claims (4)
1.一种铸铁活塞环的氮化工艺，其特征在于：所述工艺的过程为：
(1)氮化前的准备工作：清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；
(2)氮化，使用工业氮化炉，采用气体氮化：
A、准备阶段：
a)检查氨气、氮气、干燥剂是否充足；
b)清洁炉膛、炉盖、挂具，疏通管道并确认管道畅通；
c)将酸洗干净、无油污和水渍的环平整紧密装挂在挂具上，开口朝上；
d)将挂好的环缓慢地吊入炉内；
e)在密封圈上涂上一层硅胶与陶土混合剂，盖上炉盖并紧固螺栓；
f)插入热电偶，接好氨气、废气管道；
g)调整废气入水位置，使炉内压力为600～700mm水柱；
B、升温阶段：
a)正常升温至540℃后，点滴四氯化碳，点滴速度为8滴/分钟，时间为1小时，每炉总量为60～100ml，当氨气分解率超高时点滴时间按上限控制；
b)每半小时检查一次氨气分解率，调整氨气流量，使氨气分解率符合工艺曲线；
c)四氯化碳滴定完后，打开废气出口，以后每半小时打开一次；
d)保持540℃，保温4小时；
C、降温阶段：
a)保温结束，停止加热；
b)关闭氨气，通入氮气，并注意炉内压力；此时炉内压力保持在600～700mm水柱；
c)当炉温降至200℃时，关闭氮气，出炉，空气中冷却；
所述铸铁活塞环氮化工艺采用的氮化装置包括氮化炉，所述氮化炉设置有氮气进气管、氨气进气管、混合气体排出管、四氯化碳滴定装置和炉内压力指示装置；所述混合气体排出管另一端连接氨分解率测定仪；所述氮气进气管另一端连接有氮气储气瓶；所述氨气进气管另一端通过干燥器连接氨气发生装置。
2.根据权利要求1所述的铸铁活塞环的氮化工艺，其特征在于：所述清洗为除去活塞环表面的油渍、锈斑或其它渣滓，清洗剂采用汽油，清洗后的活塞环及时吹干或晾干。
3.根据权利要求1所述的铸铁活塞环的氮化工艺，其特征在于：所述酸洗为除去活塞环表面的氧化膜，酸洗采用体积浓度为5％稀硫酸或加入少量的体积浓度3％稀硝酸溶液，时间3～5分钟，然后用氢氧化钠溶液中和至中性，时间30秒～1分钟，用流动水冲洗。
4.根据权利要求1所述的铸铁活塞环的氮化工艺，其特征在于：所述烘干在专用的烘干炉中进行，烘干后的活塞环表面呈土黄色。
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