CN102199702A - 一种内燃机曲轴复合强化热处理技术 - Google Patents

一种内燃机曲轴复合强化热处理技术 Download PDF

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Abstract

一种内燃机曲轴复合强化热处理技术，涉及金属零部件热处理。包括等温淬火、表面超音频淬火，等温淬火包括：步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃，保温处理后出炉；步骤②浸入硝盐槽内等温2小时；其特征在于：等温淬火步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃后，保温时间为50-60分钟后出炉；等温淬火步骤②浸入硝盐槽内等温两小时，其等温温度为330℃±20℃；等温淬火后进行表面超音频淬火。优点在于：等温淬火与表面超音频淬火叠加处理，使曲轴基体强度、表面硬度都得到提高，增强了曲轴的耐磨性能。

Description

一种内燃机曲轴复合强化热处理技术
技术领域：
本发明涉及金属零部件热处理，特别是小径内燃机曲轴强化热处理方法。
背景技术：
小径内燃机曲轴指主轴颈、连杆轴颈为Φ20-50mm的曲轴，要求曲轴具有高的疲劳强度和耐磨性，并且有一定刚度.曲轴疲劳强度不足将导致使用过程中的早期断裂，而耐磨性低则使用寿命短，因而需要进行热处理。
内燃机曲轴加工流程为：球墨铸铁毛坯件→粗加工→等温淬火处理或表面淬火处理→精加工→曲轴成品。
对于主轴颈、连杆轴颈Φ20-50mm的曲轴等温淬火工艺是：粗加工后的曲轴放入箱式炉中加热至900℃±20℃保温2小时，待完成奥氏体转化后出炉，浸入280℃±20℃的硝盐槽内等温1.5小时，取出清洗及打硬度。这样处理后的曲轴抗拉强度达到1200N/m m2以上，延伸率达到3-4％，基体组织为残余奥氏体和下贝氏体，硬度达35-45HRC。此曲轴虽然强度很高，但在高速运转的情况下易磨损。
对于主轴颈、连杆轴颈Φ20-50mm的表面淬火处理一般是中频淬火或高频淬化、或超音频淬火。表面超音频淬火工艺是：超音频淬火机床上安装感应圈和工装后安装工件，采用60KHZ的频率、60KW的功率、在感应器中输入超音频交流电，产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，利用感应电流的集肤效应对工件进行加热，这种电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，在电流2-5安培、电压10-15KV条件下，加热时间5-10秒，使工件表面温度迅速升温至900-1000℃而后进行水冷却，冷却时间4-6秒，拆下工件打硬度。这样处理后的曲轴其表面硬度达46-55HRC，硬化层深1mm以上。此曲轴虽然表面硬度高，不易磨损，但因未进行整体热处理，其基体机械强度较差(只是球墨铸铁原来的强度)。
通常两种热处理工艺只取其中一种，将球铁等温淬火可获得贝氏体铁素体组织，调整化学成分和热处理工艺参数可同时获得20-50％的高碳残余奥氏体，这就是奥贝球铁。它具有较高的强度、塑性、韧性、疲劳性能，但其表面硬度只有35-45HRC，从而对曲轴的耐磨性即使用寿命产生影响。
超音频淬火基体组织不变，等温淬火表面硬度不高且易磨损。超音频淬火表面硬度高但基体机械强度差，各有利弊。而且最高硬度也只能达到45-55HRC，当然硬度越高、耐磨性能也越好，基体、表面机械强度越大也越好，两种工艺如何优化后进行兼容是我们研究的课题。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述小径内燃机曲轴热处理的缺陷，提供一种内燃机曲轴复合强化热处理技术。
本发明的方案是：包括等温淬火、表面超音频淬火，等温淬火包括：
步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃，保温处理后出炉；
步骤②浸入硝盐槽内等温2小时；
其特征在于：
等温淬火步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃后，保温时间为50-60分钟后出炉；
等温淬火步骤②浸入硝盐槽内等温两小时，其等温温度为330℃±20℃；
等温淬火后进行表面超音频淬火。
本发明的优点在于：等温淬火与表面超音频淬火叠加处理，使曲轴基体强度、表面硬度都得到提高，增强了曲轴的耐磨性能。
具体实施方式：
本发明改进后的等温淬火工艺：粗加工后的曲轴放入箱式炉中加热至920℃±20℃出炉(到温度后保温时间缩短为50-60分钟，减少变形)，再浸入330℃±20℃的硝盐槽内等温2小时，温度提高是为了获得更多的上贝氏体、降低曲轴的基体硬度，提高韧性，取出清洗及打硬度。曲轴基体组织为上贝氏体、残余奥氏体和微量的下贝氏体，其抗拉强度达到900N/mm2以上，延伸率达到6-8％以上，基体硬度为25-30HRC。之后再把曲轴进行表面超音频淬火处理。经过两次处理后，硬化层金相组织为马氏体，硬化层深1mm以上，表面硬度达50-58HRC。其效果实现了高强度、高韧性的基体组织和高硬度、高耐磨性的表面组织的完美给合。

Claims (1)

1.一种内燃机曲轴复合强化热处理技术，包括等温淬火、表面超音频淬火，等温淬火包括：
步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃，保温处理后出炉；
步骤②浸入硝盐槽内等温2小时；
其特征在于：
等温淬火步骤①在箱式炉中加热至900℃±20℃后，保温时间为50-60分钟后出炉；
等温淬火步骤②浸入硝盐槽内等温两小时，其等温温度为330℃±20℃；
等温淬火后进行表面超音频淬火。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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