CN108588386A - 一种高强度曲轴的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种高强度曲轴的生产方法，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到900 ℃，进行奥氏体化，温度偏差为±5℃，奥氏体化时间为30～180min；向炉中通入氨气，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层；然后在流态床粒子炉中250‑360℃等温淬火。本发明方法在与奥氏体氮碳共渗的同时，通入氩气进行高温气体氮碳共渗。持续通入的氩气降低了氧化性气氛，可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。氩气的通入同时提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。

Description

一种高强度曲轴的生产方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种奥氏体球墨铸铁曲轴及提高硬度和耐蚀性的处理方法。
背景技术
奥氏体等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron)，简称等温淬火球铁(ADI)，也称奥贝球铁，具有比普通球铁更优良的综合力学性能，尤其是突出的弯曲疲劳性能和高的耐磨性，引起了材料科学工作者及工程技术人员的广泛关注。利用奥氏体等温淬火技术开发出抗拉强度大于1000MPa、伸长率超过15％的高强度、高韧性的等温淬火球铁。等温淬火球铁同时具有高强度、高韧性的特点，其综合力学性能明显优于铁素体球铁及珠光体球铁，其铸造性能、耐热性、耐蚀性、耐磨性、减振性、切削性、经济性等特性优于铸钢，被认为是“真正的廉价新材料”。等温淬火球铁是球铁强韧化方面的一个重要进展，被誉为近30年来铸铁冶金学方面的重大成就之一，被期望用来替代价格昂贵的铸钢及锻造工件。
等温淬火是淬火热处理中的一种工艺方法。主要包括奥氏体化和等温处理两个过程：首先将铸件加热到A3线以上某个温度，并保温一段时间(称之为奥氏体化处理)；然后以大于珠光体形成的冷却速度在冷却介质中快速冷却至贝氏体转变区域进行等温。与普通淬火热处理不同，等温淬火热处理中冷却介质(等温介质)的温度较高，在铸件的马氏体相变点Ms以上、珠光体相变温度以下的温度区间(即中温区)，铸件在等温介质中保持一段时间(又称等温处理)，发生贝氏体相变，获得无碳化物的针状铁素体(或称贝氏体型铁素体)和高碳奥氏体的混合物。盐浴等温淬火工艺一直是生产等温淬火球铁的主要方法，除此以外还包括分级冷却、连续冷却和铸态、准铸态等生产工艺。
目前国内外生产球墨铸铁曲轴在成型之后一般都是用井式电阻炉升温，缺点是曲轴变形大，氧化皮厚，形成一个保护层，使在下一步淬火时曲轴内外温差大；升温后用硝盐浴槽等温淬火，对人体有害，污染环境，耗能多，安全性差。
发明内容：
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种强度高、耐磨损不易氧化，不污染环境，而且安全的曲轴的生产方法。
技术方案：为了达到上述的目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种高强度曲轴的生产方法，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到900℃，进行奥氏体化，温度偏差为±5℃，奥氏体化时间为30～180min；向炉中通入氨气，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
优选地，所述氮碳共渗处理为气体渗；渗层的厚度大于或等于10微米。
优选地，高温气体氮碳共渗时间为2～6小时。
优选地，所述渗层的表面硬度大于1200HV。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明方法在与奥氏体氮碳共渗的同时，通入氩气进行高温气体氮碳共渗。持续通入的氩气降低了氧化性气氛，可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。氩气的通入同时提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。
(2)本发明方法在奥氏体气体渗氮结束后将流态床粒子炉中250-360℃等温淬火，利用余热立即冷却再实施保温达到等温淬火可省去以往加热设备、介质等温淬火设备、清洗设备及其生产流程，不但省钱省工省能源，还节省原材料，无污染，达到安全生产。由于流态床粒子炉具有快速接触传热传质、节能、炉温均匀等优点，所以曲轴不变形，不易氧化脱碳，表面光洁，热处理后性能均匀，综合机械性能好，无毒害，不污染环境，并且生产安全。
具体实施方式
下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
本发明的一种高强度曲轴的生产方法，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到900℃，进行奥氏体化，温度偏差为±5℃，奥氏体化时间为30～180min；向炉中通入氨气，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
实施例1
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至900℃，进行奥氏体化，向炉中通入氨气，氩气流量为12L/min，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层，渗层的厚度为10微米，渗层的表面硬度为1200HV，一小时后出炉，然后在流态床粒子炉中250℃等温淬火。
实施例2
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至900℃，进行奥氏体化，向炉中通入氨气，氩气流量为16L/min，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层，渗层的厚度为15微米，渗层的表面硬度为1300HV， 330min后出炉，然后在流态床粒子炉中360℃等温淬火。
实施例3
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至900℃，进行奥氏体化，向炉中通入氨气，氩气流量为14L/min，在氨气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层，渗层的厚度为20微米，渗层的表面硬度为1300HV， 300min后出炉，然后在流态床粒子炉中360℃等温淬火。
本发明方法在与奥氏体氮碳共渗的同时，通入氩气进行高温气体氮碳共渗。持续通入的氩气降低了氧化性气氛，可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。氩气的通入同时提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到900℃，进行奥氏体化，温度偏差为±5℃，奥氏体化时间为60～360min；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行氮碳共渗处理形成渗层；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
2.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，所述氮碳共渗处理为气体渗；渗层的厚度大于或等于10微米。
3.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，高温气体氮碳共渗时间为120～330min。
4.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，所述渗层的表面硬度大于1200HV。
5.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，氩气流量为12～16L/min。
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