CN105401120A - 发动机正时链条销轴及低温阶梯碳氮共渗工艺 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了发动机正时链条销轴及低温阶梯碳氮共渗工艺，对发动机链条正时销轴表面采用低温阶梯碳氮共渗工艺形成有低温阶梯碳氮共渗层。具有以下优点：1、渗层均匀，表面硬度高且表面具有大量氮化铝化合物和碳氮化合物组织，将提高销轴表面磨损能力，销轴热处理性能满足发动机正时链要求；2、渗后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。

Description

发动机正时链条销轴及低温阶梯碳氮共渗工艺
技术领域
本发明涉及发动机链条专用销轴制造领域，特别是一种具有高耐磨性、高强度和使用寿命的采用低温阶梯碳氮共渗工艺进行表面处理的发动机正时链条销轴。
背景技术
目前，一般的汽车发动机链条销轴表面是通过普通碳氮共渗工艺来进行处理，普通碳氮共渗是一种向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗碳为主同时渗入较少量氮的化学热处理工艺，这在一定程度上能提高工件表面的抗疲劳强度和耐磨性。但在实际操作中，一直存在难以解决技术难点：因为碳氮共渗时氮原子基本没有渗入，耐磨损性能不理想，满足不了发动机正时链销轴剪切强度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效地提高发动机正时链条销轴高耐磨性、高强度和使用寿命的发动机正时链条销轴及低温阶段碳氮共渗工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的发动机正时链条销轴，对发动机链条正时销轴表面采用低温阶梯碳氮共渗工艺形成有低温阶梯碳氮共渗层；
所述低温阶梯碳氮共渗工艺是指：第一阶段氮原子渗入发动机链条正时销轴表面形成氮化铝的耐磨组织；第二阶段以渗碳为主，碳原子和氮化铝形成高硬度的碳氮化合物的致密组织。
作为优选，所述发动机正时链条销轴表面低温阶梯碳氮共渗层深度为0.20-0.30mm且渗层厚度均匀。
本发明提供的用于发动机正时链条销轴的低温阶梯碳氮共渗工艺，所述发动机链条正时销轴选用高级碳化钢，第一阶段淬火770℃保温60分钟，碳势控制0.75-0.8%；第二阶段淬火860℃保温10分钟，碳势控制1.05-1.10%，40-70℃油冷却，回火170℃保温180分钟空冷。此过程在真空炉或者多用炉中进行。
作为优选，所述高级碳化钢为38CrMoAl。
采用以上结构后，本发明的发动机正时链条销轴及低温阶梯碳氮共渗工艺与现有技术相比，具有以下优点：1、渗层均匀，表面硬度高且表面具有大量氮化铝化合物和碳氮化合物组织，将提高销轴表面磨损能力，销轴热处理性能满足发动机正时链要求；2、渗后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。
附图说明
图1为销轴低温阶梯碳氮共渗金相图；
图2为销轴普通碳氮共渗销轴表面磨损放大100倍后形貌图（一）；
图3为销轴普通碳氮共渗销轴表面磨损放大100倍后形貌图（二）；
图4为销轴普通碳氮共渗销轴磨损量图（一）；
图5为销轴普通碳氮共渗销轴磨损量图（二）；
图6为销轴低温阶梯碳氮共渗销轴表面磨损放大100倍后形貌图（一）；
图7为销轴低温阶梯碳氮共渗销轴表面磨损放大100倍后形貌图（二）；
图8为销轴低温阶梯碳氮共渗销轴磨损量图（一）；
图9为销轴低温阶梯碳氮共渗销轴磨损量图（二）。
其中：1、碳化物，2、残余奥氏体。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
本实施例提供的发动机正时链条销轴，对发动机链条正时销轴表面采用低温阶梯碳氮共渗工艺形成有低温阶梯碳氮共渗层，所述发动机正时链条销轴表面低温阶梯碳氮共渗层深度为0.20-0.30mm且渗层厚度均匀。
本实施例提供用于发动机正时链条销轴的低温阶梯碳氮共渗工艺，所述发动机链条正时销轴选用38CrMoAl，通过夹具放于真空炉或者多用炉中，第一阶段淬火770℃保温60分钟，碳势控制0.75-0.8%；第二阶段淬火860℃保温10分钟，碳势控制1.05-1.10%，40-70℃油冷却，回火170℃保温180分钟空冷。
低温阶梯碳氮共渗后销轴表面组织含有碳氮化合物的耐磨组织，大幅提高磨损性能，同时芯部硬度保证发动机链条销轴承受的剪切强度。
如图1所示的低温阶梯碳氮共渗后的金相图，可以看出碳氮共渗销轴渗层与基体之间结合强度好，组织非常精细，表面仅有微量的不足1%的残余奥氏体以及部分耐磨损的碳化物，微量的残奥将提高销轴的磨损，碳化物使表面硬度大大提高，提高了耐磨性。
如图2-3所示，可以看出经过普通碳氮共渗后的销轴，表面磨损主要表现为疲劳粘着磨损，磨损痕迹较深。
如图4-5所示，图4中磨损量2.03μm，波纹度Pt2.6μm，图5中磨损量2.12μm，波纹度Pt2.5μm，可以看出经过普通碳氮共渗后的销轴，销轴磨损量尚好，但还是磨损量较大。
如图6-7所示，可以看出经过低温阶梯碳氮共渗后的销轴，磨损表面痕迹比较轻微。
如图8-9所示，图8中磨损量1.3μm，波纹度Pt2.6μm，图9中磨损量1.0μm，波纹度Pt1.5μm，可以看出经过低温阶梯碳氮共渗后的销轴，销轴表面磨损量很小。
分析：从上述数据得出，经磨损实验销轴表面磨损量普通碳氮共渗比低温阶梯碳氮共渗大一倍，可见氮化铝和碳氮化合物的耐磨损性强于碳化铝组织，磨损性能得到有效提高。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种发动机正时链条销轴，其特征在于：对发动机链条正时销轴表面采用低温阶梯碳氮共渗工艺形成有低温阶梯碳氮共渗层；
所述低温阶梯碳氮共渗工艺是指：第一阶段氮原子渗入发动机链条正时销轴表面形成氮化铝的耐磨组织；第二阶段以渗碳为主，碳原子和氮化铝形成高硬度的碳氮化合物的致密组织。
2.根据权利要求1所述的发动机正时链条销轴，其特征在于：所述发动机正时链条销轴表面低温阶梯碳氮共渗层深度为0.20-0.30mm且渗层厚度均匀。
3.根据权利要求1所述的用于发动机正时链条销轴的低温阶梯碳氮共渗工艺，其特征在于：所述发动机链条正时销轴选用高级碳化钢，第一阶段淬火770℃保温60分钟，碳势控制0.75-0.8%；第二阶段淬火860℃保温10分钟，碳势控制1.05-1.10%，40-70℃油冷却，回火170℃保温180分钟空冷。
4.根据权利要求3所述的用于发动机正时链条销轴的低温阶梯碳氮共渗工艺，其特征在于：所述高级碳化钢为38CrMoAl。
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