CN105779929A - 一种工程机械活塞无脆性氮化工艺 - Google Patents

一种工程机械活塞无脆性氮化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种工程机械活塞无脆性氮化工艺，包括如下步骤：a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空，后充入氮气；b.将炉罐内的工程机械活塞加热至520‑530℃；c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.0‑4.6，对应调节氨分解率35％‑39％，保温350‑370min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.7‑0.9，对应调节氨气分解率70‑74％，保温1000‑1040min；d.对炉罐进行抽真空，后充入氮气；e.工程机械活塞随炉冷却至40‑60℃，出炉，自然冷却至室温。本发明通过氢探头准确的控制氮势并调节对应氨分解仪的氨气分解率，保证了氮化效果，满足产品使用要求。

Description

一种工程机械活塞无脆性氮化工艺
技术领域
本发明属于金属表面热处理加工，更具体涉及一种工程机械活塞无脆性氮化工艺。
背景技术
氮化作为提高零件表面耐磨性的热处理工艺已证明广泛运用。GB/T11354-2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验》规定了钢铁零件表面渗氮层深度脆性、疏松及脉状氮化物的测定与评定，对于表面脆性规定用维氏硬度计用10Kgf载荷加载，卸载后用100倍放大镜观察压痕完整性。实际运用中发现该方法尚不能完全反应工程机械活塞的脆性要求，使用方要求用洛氏硬度计150Kgf载荷下加载、卸载、评价其压痕无裂痕、压痕圆形完整，故此采用真空氮化工艺，利用氢探头氮势自动控制系统，严格控制氮势Kn值和对应调节氨分解率，在表面获得均一相来提高表面脆性。
工程机械活塞在使用过程中需要承受较大载荷，因此工程机械活塞对其表面的耐磨性要求较高，采用42CrMo材质调质后常规氮化工艺制成的工程机械活塞的耐磨性可达到要求，但其表面脆性大，易开裂失效。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种工程机械活塞无脆性氮化工艺。
本发明的技术方案如下：
一种工程机械活塞无脆性氮化工艺，包括如下步骤：
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空，后充入氮气；
b.将炉罐内的工程机械活塞加热至520-530℃；
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.0-4.6，对应调节氨分解率35％-39％，保温350-370min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.7-0.9，对应调节氨气分解率70-74％，保温1000-1040min；
d.对炉罐进行抽真空，后充入氮气；
e.工程机械活塞随炉冷却至40-60℃，出炉，自然冷却至室温。
在一些实施方式中，步骤a的抽真空时间为15-20min至炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。
在一些实施方式中，步骤a的通氮气时间为5-10min，至炉罐内真空度为1030-1060mbar。
在一些实施方式中，步骤b升温时间为120-130min。
在一些实施方式中，步骤d的抽真空时间为5-10min，炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。
在一些实施方式中，步骤d通入氮气后炉罐内真空度为1030-1060mbar。
在一些实施方式中，步骤e的工程机械活塞随炉冷却时间为120-150min。
在一些实施方式中，步骤a和步骤d中的氮气纯度为99.9995％。
其有益效果为：本发明通过氢探头准确的控制氮势、对应调节氨气分解率，保证了氮化效果。工程机械活塞经过氮化后，表面硬度86-87HR15N，白亮层0.014-0.016mm，有效硬化层深395HK500g＝0.26-0.31mm，心部硬度：30-32HRC，表面脆性：150Kg洛氏硬度检测无裂痕压痕圆形完整，塌陷：150Kg洛氏硬度检测无塌陷，满足产品使用要求。
具体实施方式
本发明公开一种工程机械活塞无脆性氮化工艺，包括如下步骤：
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空，后充入氮气；
b.将炉罐内的工程机械活塞加热至520-530℃；
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.0-4.6，对应调节氨分解率35％-39％，保温350-370min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.7-0.9，对应调节氨气分解率70-74％，保温1000-1040min；
d.对炉罐进行抽真空，后充入氮气；
e.工程机械活塞随炉冷却至40-60℃，出炉，自然冷却至室温。
在本实施方式中，步骤a的抽真空时间为15-20min至炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。步骤a的通氮气时间为5-10min，至炉罐内真空度为1030-1060mbar。步骤b升温时间为120-130min。步骤d的抽真空时间为5-10min，炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。步骤d通入氮气后炉罐内真空度为1030-1060mbar。步骤e的工程机械活塞随炉冷却时间为120-150min。步骤a和步骤d中的氮气纯度为99.9995％。
工程机械活塞经过氮化后，表面硬度86-87HR15N，白亮层0.014-0.016mm，有效硬化层深395HK500g＝0.26-0.31mm，心部硬度：30-32HRC，表面脆性：150Kg洛氏硬度检测无裂痕压痕圆形完整，塌陷：150Kg洛氏硬度检测无塌陷，满足产品使用要求。
实施例一
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空15min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，充氮气的时间为5min，至炉罐内真空度为1050mbar。
b.将炉罐内的工程机械活加热120min至温度520℃。
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.3，对应调节氨分解率37％，保温360min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.8，对应调节氨气分解率70％，保温1020min。
d.渗氮完成后，对炉罐抽真空5min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，至炉罐内真空度为1050mbar。
e.将工程机械活塞随炉冷却130min，使温度降至50℃后出炉，自然冷却获得成品。
工程机械活塞经过氮化后，表面硬度为86HR15N，白亮层0.015mm，有效硬化层深395HK500g＝0.275mm，心部硬度：30-32HRC，表面脆性：150Kg洛氏硬度检测无裂痕压痕圆形完整，塌陷：150Kg洛氏硬度检测无塌陷，满足产品使用要求。
实施例二
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空20min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，充氮气的时间为10min，至炉罐内真空度为1050mbar。
b.将炉罐内的工程机械活加热130min至温度525℃。
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.0，对应调节氨分解率39％，保温370min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.7，对应调节氨气分解率72％，保温1040min。
d.渗氮完成后，对炉罐抽真空10min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，至炉罐内真空度为1050mbar。
e.将工程机械活塞随炉冷却150min，使温度降至40℃后出炉，自然冷却获得成品。
工程机械活塞经过氮化后，表面硬度为86-87HR15N，白亮层0.014mm，有效硬化层深395HK500g＝0.26mm，心部硬度：30-32HRC，表面脆性：150Kg洛氏硬度检测无裂痕压痕圆形完整，塌陷：150Kg洛氏硬度检测无塌陷，满足产品使用要求。
实施例三
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空18min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，充氮气的时间为8min，至炉罐内真空度为1050mbar。
b.将炉罐内的工程机械活塞加热125min至温度530℃。
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.6，对应调节氨分解率35％，保温350min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.9，对应调节氨气分解率％，保温1000min。
d.渗氮完成后，对炉罐抽真空8min，至炉罐内真空度为0.2mbar，后向炉罐内充入纯度为99.9995％的氮气，至炉罐内真空度为1050mbar。
e.将工程机械活塞随炉冷却120min，使温度降至60℃后出炉，自然冷却获得成品。
工程机械活塞经过氮化后，表面硬度为86-87HR15N，白亮层0.016mm，有效硬化层深395HK500g＝0.31mm，心部硬度：30-32HRC，表面脆性：150Kg洛氏硬度检测无裂痕压痕圆形完整，塌陷：150Kg洛氏硬度检测无塌陷，满足产品使用要求。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a.将工程机械活塞放入炉罐内，对炉罐抽真空，后充入氮气；
b.将炉罐内的工程机械活塞加热至520-530℃；
c.渗氮：向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝4.0-4.6，对应调节氨分解率35％-39％，保温350-370min，继续向炉罐内通入氨气，通过氢探头控制氮势Kn＝0.7-0.9，对应调节氨气分解率70-74％，保温1000-1040min；
d.对炉罐进行抽真空，后充入氮气；
e.工程机械活塞随炉冷却至40-60℃，出炉，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤a的抽真空时间为15-20min至炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。
3.根据权利要求2所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤a的通氮气时间为5-10min，至炉罐内真空度为1.1030-1.11060mbar。
4.根据权利要求1所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤b升温时间为120-130min。
5.根据权利要求1所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤d的抽真空时间为5-10min，炉罐内真空度为0.1-0.3mbar。
6.根据权利要求5所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤d通入氮气后炉罐内真空度为1030-1060mbar。
7.根据权利要求1所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤e的工程机械活塞随炉冷却时间为120-150min。
8.根据权利要求1所述的工程机械活塞无脆性氮化工艺，其特征在于，所述步骤a和步骤d中的氮气纯度为99.9995％。
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