CN107058939A - 氮气弹簧柱塞杆（活塞杆）的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺，包括如下步骤：选择38CrMoAl(GB/T3077‑1999)(GB/T3077‑1999)高级渗氮钢为氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的基材；先用清洗液清洗需氮化的工件，保证表面无铁屑、无油污、油漆等其它异物；然后在进行烘干或晾干，装炉前应用棉布擦拭工件表面；将工件均匀摆放在辉光离子氮化系统中的阴极盘上，堆放可以层层码放，同层工件间隔距离保证大于15mm，同炉工件大小尽可能相同，如果大小不同需混装时，可延长升温时间，使工件间得到充分的热交换平衡；对辉光离子氮化系统进行各种工艺参数设置：经辉光离子氮化系统处理后的弹簧柱塞杆(活塞杆)氮化层表面硬度大于1000HV，可提高柱塞杆的耐磨性能及氮气弹簧的柱塞杆的使用寿命。

Description

氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺
技术领域
本发明涉及材料热处理技术，具体涉及一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺。
背景技术
随着汽车及家电产业的大力发展，冲压模具及大型塑胶模具对氮气弹簧的应用趋广 泛，并对氮气弹簧的稳定性及使用寿命的要求越来越高，从而对氮气弹簧的工作部位柱塞杆(活塞杆)的耐磨性及光洁度提出了更高的要求。
目前氮气弹簧一般采用轴承钢(如GCr15、42CrMo)+表面处理(气体氮化或PVD)的工艺。气体氮化因易产生氮气白层而发生表面剥落从而损伤密封件影响使用寿命。PVD处理虽然表面硬度高提升了耐磨性，但因基体与表面硬度差距过大而易发生附着不牢固起泡、剥落等级现象，从而损伤密封件影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺，这种工艺可以 提升渗氮效果，保证了产品氮层的稳定性及工件表面的耐磨性及抗腐蚀性；可提高氮气弹 簧的柱塞杆的使命,从而解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处 理工艺，包括如下步骤：
A1、选择38CrMoAl(GB/T3077-1999)高级渗氮钢为氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的基材；
A2、先用清洗液清洗需氮化的工件，保证表面无铁屑、无油污、油漆等其它异物；
A3、然后在进行烘干或晾干，装炉前应用棉布擦拭工件表面；
A4、将工件均匀摆放在辉光离子氮化系统中的阴极盘上，堆放可以层层码放，同层工 件间隔距离保证大于15mm，同炉工件大小尽可能相同，如果大小不同需混装时，可延长升 温时间，使工件间得到充分的热交换平衡；
A5、对辉光离子氮化系统进行下列工艺参数设置：
1)打弧参数设置：将打弧过程分为三段，第一段采用15％，第二段采用20％，第三段 采用25％；
2)电压参数设置：第一段采用650V左右，第二段、三段采用范围为650-850V之间；
3)设置到达温度：第一段为60℃左右，第二、三段通常在80-120℃；
4)升压保温参数设定：包括到达温度、升温斜率、电压、保温时间,第一段通常选择650V，达到温度选择高于打弧第三阶段20℃左右，升温速率选择2℃/分钟，第二阶 段进入快速升温时段，达到温度一般选择300℃，升温速率可选择3-4℃/分钟，电压 选择650-750V，保温时间通常设为0，第三阶段进入慢速升温时段，通常炉内温度为500-560 ℃，升温斜率可选择1-2℃/分钟；
5)升压保压参数设定:包括加压温度、升压斜率、到达压力，第一阶段选择加压温度 高于打弧第三阶段的到达温度3-5℃，到达压力高于炉内的实际压力10Pa，升压率选择2-3Pa；
A6、开炉：当炉内压力到达打弧开始气压值时，系统按照已设定的程序自动工作，执 行完程序后，自动切断电源，等离子体渗透结束；
A7、出炉：当炉温低于150℃时拔掉放气阀，使炉内压力降至大气压，取出工件。
在上述氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺中，所述辉光离子氮化系统由真空系 统、处理系统、供气系统、冷却系统、主电源、控制系统、控制仪表组成。
本发明具有如下优点：38CrMoAl(GB/T3077-1999)是高级渗氮钢，具有很高的渗氮性 能和力学性能及良好的耐热性和耐蚀性。经渗氮处理后，能得到高的表面强度、高的疲劳 强度及良好抗过热性，并能提升抗腐蚀性。辉光离子氮化又称等离子渗氮利用辉光放电原 理进行的。是在充以含氮气体的低真空炉内把金属工件作为阴极，炉体为阳极。通电后介 质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离，在阴阳极之间形成等离子区，在等离子区强电 场作用下，氮和氢的正离子以高速轰击工件表面。离子的高动能转化为热能，加热工件到 所需温度。由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化；同时由于吸附和扩散作用氮遂入工件表面形成渗氮层。采用38CrMoAl(GB/T3077-1999)提升了渗氮效果，保证了产品氮层的稳定性及工件表面的耐磨性及抗腐蚀性。等离子渗氮相比气体氮化具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、无氮化脆性白层、无环境污染、节约电能、气源，产品 变形小等优点。处理后的弹簧柱塞杆(活塞杆)氮化层表面硬度大于1000HV，可提高柱塞 杆的耐磨性能及氮气弹簧的柱塞杆的使用寿命。
具体实施方式
提供一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺，包括如下步骤：
A1、选择38CrMoAl(GB/T3077-1999)高级渗氮钢为氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的基材；
A2、先用清洗液清洗需氮化的工件，保证表面无铁屑、无油污、油漆等其它异物；
A3、然后在进行烘干或晾干，装炉前应用棉布擦拭工件表面；
A4、将工件均匀摆放在辉光离子氮化系统中的阴极盘上，堆放可以层层码放，同层工 件间隔距离保证大于15mm，同炉工件大小尽可能相同，如果大小不同需混装时，可延长升 温时间，使工件间得到充分的热交换平衡；
A5、对辉光离子氮化系统进行下列工艺参数设置：
1)打弧参数设置：将打弧过程分为三段，第一段采用15％，第二段采用20％，第三段 采用25％；
2)电压参数设置：第一段采用650V左右，第二段、三段采用范围为650-850V之间；
3)设置到达温度：第一段为60℃左右，第二、三段通常在80-120℃；
4)升压保温参数设定：包括到达温度、升温斜率、电压、保温时间,第一段通常选择650V，达到温度选择高于打弧第三阶段20℃左右，升温速率选择2℃/分钟，第二阶 段进入快速升温时段，达到温度一般选择300℃，升温速率可选择3-4℃/分钟，电压 选择650-750V，保温时间通常设为0，第三阶段进入慢速升温时段，通常炉内温度为500-560 ℃，升温斜率可选择1-2℃/分钟；
5)升压保压参数设定:包括加压温度、升压斜率、到达压力，第一阶段选择加压温度 高于打弧第三阶段的到达温度3-5℃，到达压力高于炉内的实际压力10Pa，升压率选择2-3Pa；
A6、开炉：当炉内压力到达打弧开始气压值时，系统按照已设定的程序自动工作，执 行完程序后，自动切断电源，等离子体渗透结束；
A7、出炉：当炉温低于150℃时拔掉放气阀，使炉内压力降至大气压，取出工件。
辉光离子氮化系统由真空系统、处理系统、供气系统、冷却系统、主电源、控制系统、 控制仪表组成，上述各组成系统都是现有技术，不再详细说明。
采用上述工艺处理后的弹簧柱塞杆(活塞杆)氮化层表面硬度大于1000HV，可提高柱 塞杆的耐磨性能及氮气弹簧的柱塞杆的使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
A1、选择38CrMoAl(GB/T3077-1999)高级渗氮钢为氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的基材；
A2、先用清洗液清洗需氮化的工件，保证表面无铁屑、无油污、油漆等其它异物；
A3、然后在进行烘干或晾干，装炉前应用棉布擦拭工件表面；
A4、将工件均匀摆放在辉光离子氮化系统中的阴极盘上，堆放可以层层码放，同层工件间隔距离保证大于15mm，同炉工件大小尽可能相同，如果大小不同需混装时，可延长升温时间，使工件间得到充分的热交换平衡；
A5、对辉光离子氮化系统进行下列工艺参数设置：
1)打弧参数设置：将打弧过程分为三段，第一段采用15％，第二段采用20％，第三段采用25％；
2)电压参数设置：第一段采用650V左右，第二段、三段采用范围为650-850V之间；
3)设置到达温度：第一段为60℃左右，第二、三段通常在80-120℃；
4)升压保温参数设定：包括到达温度、升温斜率、电压、保温时间,第一段通常选择650V，达到温度选择高于打弧第三阶段20℃左右，升温速率选择2℃/分钟，第二阶段进入快速升温时段，达到温度一般选择300℃，升温速率可选择3-4℃/分钟，电压选择650-750V，保温时间通常设为0，第三阶段进入慢速升温时段，通常炉内温度为500-560℃，升温斜率可选择1-2℃/分钟；
5)升压保压参数设定:包括加压温度、升压斜率、到达压力，第一阶段选择加压温度高于打弧第三阶段的到达温度3-5℃，到达压力高于炉内的实际压力10Pa，升压率选择2-3Pa；
A6、开炉：当炉内压力到达打弧开始气压值时，系统按照已设定的程序自动工作，执行完程序后，自动切断电源，等离子体渗透结束；
A7、出炉：当炉温低于150℃时拔掉放气阀，使炉内压力降至大气压，取出工件。
2.根据权利要求1所述的氮气弹簧柱塞杆(活塞杆)的热处理工艺，其特征在于：所述辉光离子氮化系统由真空系统、处理系统、供气系统、冷却系统、主电源、控制系统、控制仪表组成。
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