CN108385056B - 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法 - Google Patents

一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108385056B
CN108385056B CN201810312784.XA CN201810312784A CN108385056B CN 108385056 B CN108385056 B CN 108385056B CN 201810312784 A CN201810312784 A CN 201810312784A CN 108385056 B CN108385056 B CN 108385056B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitriding
oil nozzle
furnace
vacuum
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810312784.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108385056A (zh
Inventor
刘强
杉山辉阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUNAN TECHNO THERMAL TREATMENT Co Ltd
Original Assignee
HUNAN TECHNO THERMAL TREATMENT Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUNAN TECHNO THERMAL TREATMENT Co Ltd filed Critical HUNAN TECHNO THERMAL TREATMENT Co Ltd
Priority to CN201810312784.XA priority Critical patent/CN108385056B/zh
Publication of CN108385056A publication Critical patent/CN108385056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108385056B publication Critical patent/CN108385056B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25

Abstract

本发明提供了一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，包括以下步骤：(1)将喷油嘴置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1000‑1050℃进行淬火处理，保温1‑2小时，之后用高压氮气将喷油嘴冷却至60℃以下；(2)将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，然后升温至550‑600℃，保温2‑5小时，用高压氮气冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入真空氮化炉内；(3)将真空氮化炉内温度升至530‑580℃，炉内通入含氮的处理气体对喷油嘴进行氮化处理，最后在N2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉。本发明的热处理方法，保证了盲孔底部渗氮硬度及有效氮化层的深度，适于工业化应用。

Description

一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法
技术领域
本发明属于热处理工艺技术领域，尤其涉及一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法。
背景技术
喷油嘴是柴油发动机的核心部件，长期处于高温高压环境下工作，在工作过程中同时受到针阀的高频次冲击及高压燃油的冲击。
为提高工件的表面强度，喷油嘴材质一般选用H13材质，表面处理为氮化处理。由于H13材质在空气中放置时间长会在表面生成致密氧化膜阻碍氮化，目前在氮化处理过程中通过添加固体催化剂或是通过机械加工的方式来破坏工件表面的氧化膜，从而保证产品表面能正常氮化。实际应用过程中，喷油嘴的主要工作面为小孔径深盲孔，很难通过机械加工的方式去除其表面的氧化膜；而固体催化剂则在使用过程中会产生HCl气体，不仅会加重设备及厂房的腐蚀程度，而且由于在氮化炉的排气管内HCl气体与没有分解的NH3反应产生NH4Cl结晶，会堵塞气体管路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，包括以下步骤：
(1)将所述喷油嘴置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1000-1050℃，保温1-2小时，之后用高压氮气将喷油嘴进行淬火处理冷却至60℃以下；
(2)将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，不与空气接触，以保持工件的表面活性，然后升温至550-600℃，保温2-5小时，用高压氮气冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入真空氮化炉内，转运过程中与空气接触的时间不超过1小时；
(3)将真空氮化炉内温度升至530-580℃，炉内通入含氮的处理气体对喷油嘴进行氮化处理，最后在N2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中氮化处理包括以下具体操作步骤：向炉内通入NH3、CO2及N2，通入的NH3的流量为2-7m3/h，N2的流量为0-2m3/h，CO2的流量为2-5L/min，进行氮化处理的时间为35-40h。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中氮化处理包括以下具体操作步骤：采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式，控制强渗时NH3的流量为5-7m3/h、N2的流量为0m3/h，扩散时NH3的流量为2-4m3/h、N2的流量为1-2m3/h；仅在第一个强渗段通入CO2以提高渗氮速度，CO2的流量为2-5L/min。
上述的热处理方法，优选的，采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式进行所述氮化处理时，控制最后一个扩散段的保持时间为8-10h，其余强渗段及扩散段保持时间为3-5h。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中高压氮气的压力为2-3bar。将氮气的压力控制在本发明的范围内，可以避免工件发生较大变形，同时减少冷却时间，提升效率。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中真空氮化炉内升温后的温度比步骤(2)中真空淬火炉内升温后的温度低10-20℃。本发明中，高温回火温度比氮化温度高，可以保证在氮化过程中工件的心部硬度不会下降，同时变形量小。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(1)中升温至1030-1050℃。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(2)中升温至560-580℃。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中升温至540-560℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的热处理方法，在对工件进行淬火处理前先升高真空淬火炉内温度使工件处于高温环境下，利用了高温真空环境使工件表面氧化膜分解，使工件表面被活化，避免了目前使用固体催化剂剂量不好控制的问题，避免了添加固体催化剂后产生HCl气体腐蚀设备及产生固体物质导致设备排气管路堵塞的问题；同时解决了用机械活化对于结构复杂的零件如小孔径深孔等部位不能有效完全活化从而影响到氮化效果的问题。
(2)本发明的热处理方法，氮化时间合理，保证了盲孔底部渗氮硬度及有效氮化层的深度，且氮化过程为可多段氮化工艺，如具体采用强渗(高N势)-扩散(低N势)-强渗(高N势)-扩散(低N势)-强渗(高N势)-扩散(低N势)的脉冲式渗氮方式，可以避免因长时间氮化而产生不良的金相组织。
(3)本发明的热处理方法，淬火、回火及氮化处理的过程均在真空淬火炉内进行，且全过程使用氮气进行保护，有效避免了产品与空气接触，从而避免了工件表面产生新的氧化膜。
(4)本发明的热处理方法，工艺简单、操作简便、处理时间短，适于工业化应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中喷油嘴的外形示意图；
图2是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上M处小孔底部氮化层的硬度梯度分布图；
图3是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上M处小孔底部的金相照片(50倍)；
图4是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上M处小孔底部的金相照片(500倍)。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，包括以下步骤：
(1)将外形示意图如图1(小孔位置标示为M)所示的喷油嘴的表面的油渍去除，再置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1030-1050℃，炉内绝对气压保持在100-1000Pa，保温1-2小时，之后通入高压氮气进行淬火处理冷却至60℃以下并保持1-2小时；
(2)将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，然后升温至550-600℃，保温2-4小时进行回火，之后用2.0-3.0Bar的高压氮气将喷油嘴冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入三室型真空氮化炉内，转运过程中喷油嘴与空气接触的时间不超过1小时；
(3)将真空氮化炉内温度升至540-560℃，炉内通入NH3、CO2及N2对喷油嘴进行氮化处理，采用的强渗(高N势)-扩散(低N势)-强渗(高N势)-扩散(低N势)-强渗(高N势)-扩散(低N势)的脉冲式渗氮方式，控制强渗时NH3的流量为5-7m3/h、N2流量为0m3/h，扩散时NH3流量为2-4m3/h、N2的流量为1-2m3/h，过程中控制最后一个扩散段的保持时间为8-10h，其余强渗段及扩散段的保持时间均为3-5h，最后在N2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉。
对本实施例中热处理后的喷油嘴上M处小孔底部的氮化层的硬度进行检测，其硬度梯度分布图如图2所示，由图可知，表层硬度值高达959HK，从表面到心部依次递减呈梯度分布规律，说明有效硬化层的深度良好；对喷油嘴M处小孔底部进行金相分析，50倍放大倍数的金相照片如图3所示，500倍放大倍数的金相照片如图4所示，从图3、图4可以看出，小孔底部的氮化层均匀性好。

Claims (8)

1.一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将所述喷油嘴置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1000-1050℃，保温1-2小时，之后用高压氮气将喷油嘴进行淬火处理冷却至60℃以下；
（2）将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，然后升温至550-600℃，保温2-5小时，用高压氮气冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入真空氮化炉内；
（3）将真空氮化炉内温度升至530-580℃，炉内通入含氮的处理气体对喷油嘴进行氮化处理，最后在N2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉；
所述步骤（3）中氮化处理包括以下具体操作步骤：采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式，控制强渗时NH3的流量为5-7m3/h、N2的流量为0m3/h，扩散时NH3的流量为2-4m3/h、N2的流量为1-2m3/h；仅在第一个强渗段通入CO2，CO2的流量为2-5L/min。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中氮化处理包括以下具体操作步骤：向炉内通入NH3、CO2及N2，通入的NH3的流量为2-7m3/h， N2的流量为0-2 m3/h，CO2的流量为2-5L/min，进行氮化处理的时间为35-40h。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式进行所述氮化处理时，控制最后一个扩散段的保持时间为8-10h，其余强渗段及扩散段保持时间为3-5h。
4.根据权利要求1、2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中高压氮气的压力为2-3bar。
5.根据权利要求1、2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中真空氮化炉内升温后的温度比步骤（2）中真空淬火炉内升温后的温度低10-20℃。
6.根据权利要求1、2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中升温至1030-1050℃。
7.根据权利要求1、2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中升温至560-580℃。
8.根据权利要求1、2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中升温至540-560℃。
CN201810312784.XA 2018-04-09 2018-04-09 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法 Active CN108385056B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810312784.XA CN108385056B (zh) 2018-04-09 2018-04-09 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810312784.XA CN108385056B (zh) 2018-04-09 2018-04-09 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108385056A CN108385056A (zh) 2018-08-10
CN108385056B true CN108385056B (zh) 2020-02-11

Family

ID=63073729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810312784.XA Active CN108385056B (zh) 2018-04-09 2018-04-09 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108385056B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115074500B (zh) * 2022-07-08 2024-04-02 重庆红江机械有限责任公司 一种甲醇机喷嘴的热处理方法
CN115896680B (zh) * 2022-12-12 2023-07-14 长沙理工检测咨询有限责任公司 一种柴油发动机喷油嘴的多阶段渗氮热处理工艺及柴油发动机喷油嘴

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101392361A (zh) * 2008-10-31 2009-03-25 四川航空液压机械厂 马氏体不锈钢氮碳共渗方法及其制品
JP2013007065A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Toyota Motor Corp 浸窒焼入れ方法
CN104152916A (zh) * 2014-05-06 2014-11-19 上海大学 热冲压专用超高热导率耐磨模具钢热处理和等离子氮碳共渗表面处理工艺方法
CN107868867A (zh) * 2016-09-25 2018-04-03 重庆向阳仪器有限公司 一种定位环加工工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101392361A (zh) * 2008-10-31 2009-03-25 四川航空液压机械厂 马氏体不锈钢氮碳共渗方法及其制品
JP2013007065A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Toyota Motor Corp 浸窒焼入れ方法
CN104152916A (zh) * 2014-05-06 2014-11-19 上海大学 热冲压专用超高热导率耐磨模具钢热处理和等离子氮碳共渗表面处理工艺方法
CN107868867A (zh) * 2016-09-25 2018-04-03 重庆向阳仪器有限公司 一种定位环加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108385056A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101612700B (zh) 马氏体沉淀硬化不锈钢无缝钢管的制备方法
CN108385056B (zh) 一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法
CN108277449B (zh) 一种对低碳合金钢工件进行渗碳淬火的热处理方法
US20140283955A1 (en) Method for manufacturing ferritic stainless steel product
CN111534784B (zh) 一种低碳合金钢的真空渗碳工艺
CN106868466A (zh) 一种提升真空渗碳效率的稀土注入处理方法
JP2007262505A (ja) 鋼部材の熱処理方法
Wolowiec-Korecka et al. System of single-piece flow case hardening for high volume production
KR101742685B1 (ko) 저온 진공침탄방법
US20040055670A1 (en) Method for heat-treating work pieces made of temperature-resistant steels
CN110699632B (zh) 一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法
KR101245564B1 (ko) 스테인레스강, 내열강 및 고합금강에 대한 가스질화방법
KR101866752B1 (ko) 저온 진공침탄방법
KR101488568B1 (ko) 고C-고Cr-(V)계 공구강의 잔유오스테나이트 최소화 및 잔유오스테나이트의 시효에 의한 마르텐사이트 조직으로의 변태를 억제, 안정화함에 의한 금형의 치수변화 방지 열처리 방법
CN114635104A (zh) 一种风电齿圈渗氮工艺
WO2015047131A1 (ru) Способ внутриконтурной пассивации стальных поверхностей ядерного реактора
KR20180050443A (ko) 저압 범위 내에서의 침탄방법
JP4038196B2 (ja) 被覆タービン構成部材のための清浄雰囲気熱処理方法および熱処理装置
JPH03126858A (ja) 高炭素クロム軸受鋼の浸炭・熱処理方法
RU2324001C1 (ru) Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме
JP6583600B1 (ja) 真空浸炭処理方法及び浸炭部品の製造方法
CN115074500A (zh) 一种甲醇机喷嘴的热处理方法
CN107858632A (zh) 一种高钴基合金材料零件渗氮方法
CN112725721B (zh) 一种超高硬度齿轮渗碳淬火工艺
CN116145073A (zh) 一种新型不锈钢的氮化工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant