CN106011739A - 具有高耐磨性的内燃机挺柱及其制造方法 - Google Patents

具有高耐磨性的内燃机挺柱及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高耐磨性的内燃机挺柱以及制造方法，其包括以下步骤1）按照要求得到内燃机挺柱的加工件；2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理；3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火；4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火。该具有高耐磨性的内燃机挺柱的盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，所述含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。本发明增加了硬化层深度且硬化层深适当，从而大幅度提高了挺柱工作表面的耐磨性及抗接触疲劳性能，大大提升内燃机挺柱的可靠性。

Description

具有高耐磨性的内燃机挺柱及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有高耐磨性的内燃机挺柱以及其制造方法。
背景技术
内燃机挺柱是凸轮的从动件，其作用是将凸轮的推力传递给推杆和气门，实现气门的开关动作，同时还承受凸轮所施加的侧向力。随着对汽车安全性、环保性、经济性的要求越来越高，内燃机挺柱做为内燃机配气机构的关键零件之一，其所受接触应力大大增加（高达1300MPa），如此高的接触应力下，传统挺柱的故障率日益增加，其可靠性已成为制约内燃机安全与寿命的重要影响因素。
现在普通使用的内燃机挺柱的底面一般非平面，而为较大曲率半径的球面，以达到挺柱底面均匀磨损的目的，在挺柱圆周一般钻有通孔，便于筒内收集的机油流出，对挺柱底面和凸轮加以润滑；另外，由于挺柱中间为空心，其质量得到大幅减轻。对内燃机挺柱的表面加强方式主要是将其材质改变，其采用合金钢制成，并将该合金钢制成的内燃机挺柱进行氮化处理，合金钢本身具有一定的强度、硬度，氮化处理使合金钢表面得到很薄的一层致密化合物层，表面维氏硬度进一步提高，其耐磨性、耐蚀性也得到提高。但是这种方式存在以下缺点，1）硬化层深度很浅，且具有较高脆性，抗疲劳性能较差。表层化合物层一般控制在0.006mm，往里为氮扩散层，硬度随之急剧下降，整个硬化层深度一般0.1mm左右，极浅的硬化层使挺柱极易出现剥落等失效风险；2）高碳合金钢氮化处理难度较大，氮化处理后表层的化合物层极易出现大量疏松，大量疏松的存在将大大降低表层的耐磨性、接触疲劳强度等机械性能，导致工作过程中化合物层容易出现剥落，并不断扩大，最终导致大面积材料严重剥落，气门间隙增大，燃烧异常，内燃机功率下降等问题，减短使用寿命；以上缺点使挺柱在日益提高的接触应力作用下频繁出现材料剥落失效，现有技术中内燃机挺柱的抗接触疲劳性能已不能满足要求。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，利用该制造方法制得的挺柱的硬化层深度大大增加，抗接触疲劳强度以及耐磨性大幅度增加。
为解决上述技术问题，所提供的具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其包括以下步骤：
1）将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350-420℃，保温40-120min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545-575℃，氮化时间为60-150min，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350-450℃，8-15min后取出，再油冷3-15min，冷却至150-200℃后取出，再用温度为80-100℃的水清洗，50-120min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉对所述氮化件进行加热，加热至800-970℃后保温0-6s，使用淬火介质进行冷却，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180-240℃，保温2-4小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
步骤2）中的盐浴氮化中CNO-的离子浓度为32%-36%。
步骤1）中采用Cr12W#钢材制成钢棒，通过裁切机将钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，步骤1）和步骤2）之间，对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至900-990℃，保温10-20min，然后再加热至1000-1040℃，保温20-40min后置于循环冷却空气中冷却30-60min，冷却至120-180℃后送进回火炉，将其加热至550-650℃，保温30-100min后置于循环冷却空气冷却至100-140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温。
步骤1）中采用45#钢制成钢棒，通过裁切机将钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，步骤1）和步骤2）之间，对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至720-790℃，保温10-20min，然后再加热至820-840℃，保温20-40min后置于水中冷却10-15s，冷却至200-300℃后送进回火炉，将其加热至500-540℃，保温30-100min后置于循环冷却空气冷却至100-140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温。
步骤1）中采用冷激铸铁制成毛坯件，对毛坯件进行去应力退火处理，在退火炉中将毛坯件加热至500-550℃，保温1-2小时后随炉冷却30-100min，冷却至100-140℃，将其运出退火炉通过自然空气冷却至室温。
采用上述步骤时，通过将加工件进行氮化处理，获得0.005-0.016mm深的化合物层，氮化层的深度高达0.08-0.25mm，将氮化处理生成的渗氮层迅速加热至奥氏体化，随后急冷，使其转变成含氮的细微马氏体，该马氏体的正方晶格c/a（正方度）得到提高，所以挺柱的疲劳强度及淬透性能都比单一淬火情况有一定程度的提高；在高频淬火过程中，随着奥氏体化的进行，在氮化时先生成的表层白色化合物ε-Fe2-3N、γ'-Fe4N逐步分解，生成γ-Fe、FeO等，这种分解过程随加热保温时间的延长而持续进行，且表层的N进一步往内部扩散，快速冷却，生成含氮的Fe-C-N系的细微马氏体，具有组织细小、晶界多、位错密度较高、孪晶较少等特点，位错滑移困难，故材料的强度、硬度、疲劳性能均得到大幅度提高，复合强化挺柱表层消除疏松缺陷，且碳化物得到细化，提高表层强度、抗接触疲劳强度。并且，内燃机挺柱经氮化后再进行高频淬火，化合物层消失，相应的其中的疏松消失，且淬火使大块状碳化物溶解析出后变得细小，进一步提高了表层的强度。挺柱表层为含氮、碳间隙原子的马氏体，该马氏体为Fe-C-N系细微组织，氮是极强烈扩大γ区的元素，大幅度降低α与γ的转变温度，即大幅降低共析点，当合金钢氮化后，淬火加热得到单一的γN相，随后快速冷却时即可得到含过饱和的氮、碳原子的含氮马氏体α'，因氮化物阻止晶粒长大，生成的含氮马氏体α'非常细小，因而挺柱整体具有优异的韧性、耐磨性及疲劳强度等，在随后的回火过程中，由于含氮马氏体α'具有较高的过饱和度，会析出更多的碳化物和氮化物，故高温回火后仍具有很高的硬度、耐磨性、疲劳强度等。
通过上述分析可以看出，依次经过淬火、高温回火、盐浴氮化、高频淬火和低温回火后的内燃机挺柱，其表面组织中含氮马氏体极细、硬度高，增加了硬化层深度且梯度平缓，其耐磨性优于单独氮碳共渗或单独高频淬火，而且随着接触应力的增高，显示出更好的耐磨性能，另外经过上述工艺后，硬化层深适当，缺口疲劳强度也得到提高，从而大幅度提高了挺柱工作表面的耐磨性及抗接触疲劳性能，大大提升内燃机挺柱的可靠性。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种具有高耐磨性的内燃机挺柱，该挺柱的硬化层深度大大增加，抗接触疲劳强度以及耐磨性大幅度增加。
为解决上述技术问题，提供了一种具有高耐磨性的内燃机挺柱，所述内燃机挺柱的盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.02-0.08mm，次表面马氏体层的厚度为1.5-2.5 mm，所述含氮马氏体层的硬度为760-820 HV，次表面马氏体层的硬度为800-880HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为300-500HV。
所述含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
本发明所提供的具有高耐磨性的内燃机挺柱具有以下优点：（1）解决目前挺柱所受接触应力不断提升的背景下，耐磨性不足，频繁出现磨损失效问题，在不改变挺柱材料、结构、不增加成本的前提下，大幅度提高挺柱工作表面的耐磨性及抗接触疲劳性能，大大提升内燃机挺柱的可靠性。（2）提高了挺柱表层的疲劳强度、耐磨性。（3）复合强化挺柱硬化层深度大大增加，且硬度下降平缓。合适的硬化层深度及平缓的硬度梯度大大提高了表层的耐磨性及疲劳强度等性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明一种实施例局部放大的结构示意图；
图2是图1中实施例的内燃机挺柱的金相组织图；
图3是本发明另一种实施例局部放大的结构示意图；
图4是现有技术中内燃机挺柱的金相组织图；
图5是实施例1和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图；
图6是实施例2和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图；
图7是实施例3和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图；
图8是实施例4和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图；
图9是实施例5和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图；
图10是实施例6和现有技术中氮化处理后的挺柱的硬度比较图。
具体实施方式
如图4所示，现有技术中的内燃机挺柱的金相组织图，现有技术中的内燃机挺柱经过锻压、机加工后，再经过碳氮共渗的方式来增加其表面的硬度和提高表面耐磨性能，从金相组织图中可以看出，表层化合物层一般控制在0.006mm，往里为氮扩散层，硬度随之急剧下降，整个硬化层深度一般0.1mm左右，极浅的硬化层使挺柱极易出现剥落等失效风险。
实施例1
如图1和图2所示，本发明提供了一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）通过裁切机将由Cr12W#钢材制成的钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至900-910℃，保温10-12min，然后再加热至1000-1010℃，保温20-25min后置于循环冷却空气中冷却30-40min，冷却至120-130℃后送进回火炉，将其加热至550-570℃，保温30-50min后置于循环冷却空气冷却至100-110℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350-370℃，保温40-60min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545-555℃，氮化时间为60-70min，CNO-的离子浓度为32%，上述离子浓度为质量百分比浓度，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350-370℃，8-10min后取出，再油冷3-5min，冷却至150-170℃后取出，再用温度为80-90℃的水清洗，50-60min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至800-820℃后保温1s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180-190℃，保温2-3小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱3，其包括挺住本体以及盘部，具体结构未在图中示出，在此不再赘述，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层1的厚度为0.03mm，所述含氮马氏体层的硬度为800 HV，所述内燃机挺柱内比次表面马氏体层更向内部的硬度为470HV，次表面马氏体层2的厚度为2.1 mm，次表面马氏体层2的硬度为840HV，并且含氮马氏体层1的硬度自外向内逐渐增高，上述硬度的测量采用维氏硬度计（显微）来测量，通过测量计算得出。
如附图5所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较，上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表1所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表1
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.006mm 0.1mm
实施例1的技术方案 0.02mm 2mm
上述表1充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
结合图1和图2，高频淬火过程中，随着奥氏体化的进行，在氮化时先生成的表层白色化合物ε-Fe2-3N、γ'-Fe4N逐步分解，生成γ-Fe、FeO等，这种分解过程随加热保温时间的延长而持续进行，且表层的N进一步往内部扩散，快速冷却，生成含氮的Fe-C-N系的细微马氏体，该细微马氏体具有组织细小、晶界多、位错密度较高、孪晶较少等特点，位错滑移困难，故材料的强度、硬度、疲劳性能均得到大幅度提高，并且，挺柱表层为含氮、碳间隙原子的马氏体，该马氏体为Fe-C-N系细微组织，氮是极强烈扩大γ区的元素，大幅度降低α与γ的转变温度，即大幅降低共析点，当合金钢氮化后，淬火加热得到单一的γN相，随后快速冷却时即可得到含过饱和的氮、碳原子的含氮马氏体α'，因氮化物阻止晶粒长大，生成的含氮马氏体α'非常细小，因而挺柱整体具有优异的韧性、耐磨性及疲劳强度等，在随后的回火过程中，由于含氮马氏体α'具有较高的过饱和度，会析出更多的碳化物和氮化物，故高温回火后仍具有很高的硬度、耐磨性和疲劳强度。
通过上述对比可以看出：本实施例所提供的具有高耐磨性的内燃机挺柱，大幅度提高挺柱工作表面的耐磨性及抗接触疲劳性能，大大提升内燃机挺柱的可靠性，提高了挺柱表层的疲劳强度、耐磨性，挺柱的硬化层深度大大增加，且硬度下降平缓，合适的硬化层深度及平缓的硬度梯度大大提高了表层的耐磨性及疲劳强度等性能。
实施例2
如图3所示，本发明提供了另一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）通过裁切机将由Cr12W#钢材制成的钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至960-990℃，保温20min，然后再加热至1020-1040℃，保温40min后置于循环冷却空气中冷却60min，冷却至160-180℃后送进回火炉，将其加热至630-650℃，保温100min后置于循环冷却空气冷却至130-140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至400-420℃，保温90-120min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至565-575℃，氮化时间为120-150min，CNO-的离子质量百分浓度为36%，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为440-450℃，15min后取出，再油冷10-15min，冷却至180-200℃后取出，再用温度为80℃的水清洗，50min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至950-970℃后保温2s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180℃，保温4小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱3，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层1和次表面马氏体层2，含氮马氏体层的厚度为0.03mm，次表面马氏体层的厚度为2.1mm，所述含氮马氏体层的硬度为800 HV，次表面马氏体层的硬度为840HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为470HV，所述含氮马氏体层1的硬度自外向内逐渐增高。
如附图6所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较：上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表2所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表2
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.008mm 0.15mm
本发明技术方案 0.03mm 2.2mm
上述表2充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
实施例3
本发明提供了再一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）通过裁切机将由45#钢材制成的将钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至720-740℃，保温10min，然后再加热至820℃，保温40min后置于水中冷却10s，冷却至300℃以下后送进回火炉，将其加热至500℃，保温100min后置于循环冷却空气冷却至100℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350℃，保温40min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545℃，氮化时间为60min，CNO-的离子质量百分浓度为32%，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350℃，8min后取出，再油冷3min，冷却至150℃后取出，再用温度为80℃的水清洗，50min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至850℃后保温1s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180℃，保温4小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱1，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.04mm，次表面马氏体层的厚度为2.5 mm，所述含氮马氏体层的硬度为800 HV，次表面马氏体层的硬度为840HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为300HV，所述含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
如附图7所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较：上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表3所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表3
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.006mm 0.1mm
本发明技术方案 0.04mm 2.5mm
上述表3充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
实施例4
本发明提供了再一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）通过裁切机将由45#钢材制成的钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至770-790℃，保温10min，然后再加热至840℃，保温20min后置于水中冷却15s，冷却至200℃以下后送进回火炉，将其加热至540℃，保温100min后置于循环冷却空气冷却至140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350℃，保温40min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545℃，氮化时间为60min，CNO-的离子质量百分浓度为32%，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350℃，8min后取出，再油冷3min，冷却至150℃后取出，再用温度为80℃的水清洗，50min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至850℃后保温1s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至240℃，保温2小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱1，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.03mm，次表面马氏体层的厚度为1.8mm，所述含氮马氏体层的硬度为760 HV，次表面马氏体层的硬度为850HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为350HV，所述含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
如附图8所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较：上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表4所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表4
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.006mm 0.1mm
本发明技术方案 0.02mm 1.8mm
上述表4充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
实施例5
本发明提供了再一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）采用砂型铸造冷激铸铁毛坯件，对毛坯件进行去应力退火处理，在退火炉中将毛坯件加热至550℃，保温1小时后随炉冷却100min，冷却至100℃，将其运出退火炉通过自然空气冷却至室温。
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350℃，保温40min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545℃，氮化时间为60min，CNO-的离子质量百分浓度为32%，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350℃，8min后取出，再油冷3min，冷却至150℃后取出，再用温度为80℃的水清洗，50min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至850℃后保温1s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180℃，保温4小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱1，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.03mm，次表面马氏体层的厚度为2mm，所述含氮马氏体层的硬度为800HV，次表面马氏体层的硬度为830HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为500HV，含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
如附图9所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较：上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表5所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表5
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.006mm 0.1mm
本发明技术方案 0.03mm 2mm
上述表5充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
实施例6
本发明提供了再一种实施例，一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
1）采用砂型铸造冷激铸铁毛坯件，再对毛坯件进行去应力退火处理，在退火炉中将毛坯件加热至500，保温2小时后随炉冷却30min，冷却至100-140℃，将其运出退火炉通过自然空气冷却至室温。
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350℃，保温40min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545℃，氮化时间为60min，CNO-的离子质量百分浓度为32%，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350℃，8min后取出，再油冷3min，冷却至150℃后取出，再用温度为80℃的水清洗，50min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉（60-400kHz）对所述氮化件进行加热，加热至850℃后保温1s，使用淬火介质进行冷却，在本实施例中，上述淬火介质可采用油或水，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至240℃，保温2小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
通过上述方法制得的具有高耐磨性的内燃机挺柱1，其盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.03mm，次表面马氏体层的厚度为1.5 mm，所述含氮马氏体层的硬度为780HV，次表面马氏体层的硬度为880HV，所述内燃机挺柱的横截面中中心部硬度为450HV，含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
如附图10所示，其硬度和现有技术中氮化处理后挺柱的相比较：上述附图充分说明本实施例的硬度大幅增大。
如下表6所示，其硬化层厚度和现有技术中的相比较：
表6
最外层（高硬度）深度 整个硬化层深度
常规氮化处理 0.006mm 0.1mm
本发明技术方案 0.04mm 1.5mm
上述表6充分说明本实施例的硬化层深度大幅增大。
本发明不受上述实施例中具体数值的限制，在权利要求所要保护的技术方案中的数值范围内的数值皆可以实现本发明，在本技术领域人员来说，基于本发明上具体结构的等同变化以及部件替换皆在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有高耐磨性的内燃机挺柱，其特征是：所述内燃机挺柱的盘部表面自外向内依次设有含氮马氏体层和次表面马氏体层，含氮马氏体层的厚度为0.02-0.08mm，次表面马氏体层的厚度为1.5-2.5 mm，所述含氮马氏体层的硬度为760-820 HV，次表面马氏体层的硬度为800-880HV。
2.根据权利要求1所述的具有高耐磨性的内燃机挺柱，其特征是：所述含氮马氏体层的硬度自外向内逐渐增高。
3.一种具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其特征是包括以下步骤：
1）将毛坯件按照内燃机挺柱的图纸要求进行机加工得到内燃机挺柱的加工件；
2）将内燃机挺柱的加工件进行氮化处理，首先将所述加工件预热至350-420℃，保温40-120min，再进行盐浴氮化，盐浴氮化时，所述加工件温度加热至545-575℃，氮化时间为60-150min，盐浴氮化后，将所述加工件置于氧化盐中氧化处理，保持其温度为350-450℃，8-15min后取出，再油冷3-15min，冷却至150-200℃后取出，再用温度为80-100℃的水清洗，50-120min后取出放置在自然空气中冷至室温，得到内燃机挺柱的氮化件；
3）对内燃机挺柱的氮化件进行表面高频感应淬火，采用高频感应炉对所述氮化件进行加热，加热至800-970℃后保温6s以下，使用淬火介质进行冷却，冷却至室温，得到内燃机挺柱的高频淬火件；
4）对内燃机挺柱的高频淬火件进行低温回火，首先将所述高频淬火件加热至180-240℃，保温2-4小时后放置在自然空气中冷却至室温，即可得到具有高耐磨性的内燃机挺柱。
4.根据权利要求3所述的具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其特征是：步骤2）中的盐浴氮化中CNO-的离子浓度为32%-36%。
5.根据权利要求3所述的具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其特征是：步骤1）中采用Cr12W#钢材制成钢棒，通过裁切机将钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，步骤1）和步骤2）之间，对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至900-990℃，保温10-20min，然后再加热至1000-1040℃，保温20-40min后置于循环冷却空气中冷却30-60min，冷却至120-180℃后送进回火炉，将其加热至550-650℃，保温30-100min后置于循环冷却空气冷却至100-140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温。
6.根据权利要求3所述的具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其特征是：步骤1）中采用45#钢制成钢棒，通过裁切机将钢棒切段，将每段钢棒进行锻造制成毛坯件，步骤1）和步骤2）之间，对内燃机挺柱的加工件进行淬火和高温回火处理，首先将所述加工件预热至720-790℃，保温10-20min，然后再加热至820-840℃，保温20-40min后置于水中冷却10-15s，冷却至200-300℃后送进回火炉，将其加热至500-540℃，保温30-100min后置于循环冷却空气冷却至100-140℃，将其运出回火炉通过自然空气冷却至室温。
7.根据权利要求3所述的具有高耐磨性的内燃机挺柱的制造方法，其特征是：步骤1）中采用冷激铸铁制成毛坯件，对毛坯件进行去应力退火处理，在退火炉中将毛坯件加热至500-550℃，保温1-2小时后随炉冷却30-100min，冷却至100-140℃，将其运出退火炉通过自然空气冷却至室温。
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