CN110144546A - 一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其技术方案要点包括：低温阶段，将渗碳炉的温度控制在低温C1，并向渗碳炉内以恒定的流量通入大量的氨气，在长时间T1内于销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；高温阶段，减小通入渗碳炉内的氨气流量，并提升渗碳炉的温度至高温C2，维持短时间但不少于15min的T2后直接通入油室淬火。本发明具有通过在低温覆层阶段采用较低温度，大流量氨气和较长的渗透时间，在链销表面形成足够深度的碳氮共渗表面和足够的渗碳层深度，并获得细小的碳氮共渗层组织；在高温阶段，通过采用高温处理，并在短时间内加热淬火，提高销轴的心部硬度，简化销轴的碳氮共渗工艺流程，提高销轴静载抗弯强度。

Description

一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺
技术领域
本发明涉及一种发动机正时链条销轴的生产工艺，更具体地说它涉及一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺。
背景技术
汽车正时链条销轴碳氮共渗热处理工艺作为正时链条的加工处理工艺中的重要一环，主要通过采用高温的环境，使得碳原子和氮原子渗入销轴的内部，进而通过淬火达到提升正时链条销轴的表面强度以及心部硬度的效果。
目前采用的汽车正时链条销轴碳氮共渗热处理工艺为一段式热处理工艺，即采用高温的环境，使得碳原子和氮原子渗入销轴的内部，再对销轴进行淬火。
公告号为CN106086771B的中国专利公开了一种用于汽油发动机正时链条销轴的气体渗碳热处理工艺，该渗碳热处理工艺依次包括排气阶段、渗碳阶段、保温阶段以及将销轴送入油室淬火的淬火阶段。
但是该用于汽油发动机正时链条销轴的气体渗碳热处理工艺的工艺复杂且工艺周期长；以及现有技术中所采用的汽车正时链条销轴碳氮共渗热处理工艺的工艺时间长，产品的抗弯曲强度低且不稳定，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，该碳氮共渗工艺具有在满足销轴的疲劳和磨损性能时简化销轴的碳氮共渗工艺流程、缩短碳氮共渗工艺时间的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，包括：
低温覆层，将渗碳炉的温度控制在低温C1，并向渗碳炉内以恒定的流量通入大量的氨气，在长时间T1内于销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；
高温回锻，减小通入渗碳炉内的氨气流量，并提升渗碳炉的温度至高温C2，维持短时间但不少于15min的T2后直接通入油室淬火。
通过采用上述技术方案，低温覆层阶段采用较低温度，大流量氨气以及较长的渗透时间，在链销表面形成足够深度的碳氮共渗表面和足够的渗碳层深度，并获得细小的碳氮共渗层组织；在高温回锻阶段，通过采用高温处理，并在短时间内加热淬火，起到提高销轴心部硬度的作用，在显著简化销轴的碳氮共渗工艺流程的同时，缩短销轴的碳氮共渗工艺流程时长，显著提高静载抗弯强度。
本发明进一步设置为：所述碳氮共渗层的深度为100-160μm。
通过采用上述技术方案，100-160μm的碳氮共渗层起到显著提升销轴的抗拉强度、屈服强度及疲劳强度的作用。
本发明进一步设置为：所述低温覆层中的低温C1为780-820℃，并以大流量即18-20L/min的流量速度向渗碳炉内通入氨气，在控制碳势为0.68-0.72%的同时维持T1为160分钟；所述高温回锻中的高温C2为860-920℃，并以小流量即4-6L/min的流量速度向渗碳炉内通入氨气，在控制碳势为0.58-0.62%的同时维持T2为30分钟后直接通入油室淬火，淬火后控制温度为180-200℃保温60分钟回火。
通过采用上述技术方案，获得的销轴具备良好的表面耐磨性、心部硬度以及静抗弯强度。
本发明进一步设置为：在步骤高温回锻中，淬火时保持60℃油冷却。
本发明进一步设置为：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在800℃，并向渗碳炉内以19L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.7%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在890℃，并向渗碳炉内以5L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.6%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温190℃的温度保温60分钟回火。
本发明进一步设置为：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在780℃，并向渗碳炉内以18L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.68%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在860℃，并向渗碳炉内以4L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.58%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温180℃的温度保温60分钟回火。
本发明进一步设置为：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在820℃，并向渗碳炉内以20L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.72%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在920℃，并向渗碳炉内以6L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.62%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温200℃的温度保温60分钟回火。
本发明进一步设置为：所述销轴的制造材料为中碳氮化钢。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、渗层均匀，表面硬度高，显著提高销轴表面的耐磨损能力，销轴热处理性能满足发动机正时链要求；
2、渗后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且具备优异的静抗弯强度。
附图说明
图1是汽车正时链条销轴一段式热处理工艺的碳氮共渗层金相图；
图2是本实施例一的碳氮共渗层金相图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，包括：低温覆层阶段，即将渗碳炉的温度控制在800℃，并向渗碳炉内以19L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.7%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成厚度为100 -160μm的碳氮共渗层和渗碳层；以及高温回锻阶段，将渗碳炉的温度控制在890℃，并向渗碳炉内以5L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.6%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温190℃的温度保温60分钟回火。通过在低温覆层阶段采用较低温度，大流量氨气以及较长的渗透时间，在链销表面形成足够深度的碳氮共渗表面和足够的渗碳层深度，并获得细小的碳氮共渗层组织；在在高温回锻阶段，通过采用高温处理，并在短时间内加热淬火，起到提高销轴心部硬度的作用，在显著简化销轴的碳氮共渗工艺流程的同时，缩短销轴的碳氮共渗工艺流程时长，显著提高静载抗弯强度。
需要提及的是，销轴由中碳氮化钢制成。
如图1所示的汽车正时链条销轴一段式热处理工艺的碳氮共渗层金相图以及图2所示的本实施例一的碳氮共渗层金相图，可以看出本实施例一的碳氮共渗层与销轴基体之间结合强度高，组织精细，从而使得该碳氮共渗层起到显著提升销轴的抗拉强度、屈服强度及疲劳强度的作用。
实施例二
一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，包括：低温覆层阶段，将渗碳炉的温度控制在780℃，并向渗碳炉内以18L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.68%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100-160μm的碳氮共渗层和渗碳层；以及高温回锻阶段，将渗碳炉的温度控制在860℃，并向渗碳炉内以4L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.58%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温180℃的温度保温60分钟回火。通过在低温覆层阶段采用较低温度，大流量氨气以及较长的渗透时间，在链销表面形成足够深度的碳氮共渗表面和足够的渗碳层深度，并获得细小的碳氮共渗层组织；在在高温回锻阶段，通过采用高温处理，并在短时间内加热淬火，起到提高销轴心部硬度的作用，在显著简化销轴的碳氮共渗工艺流程的同时，缩短销轴的碳氮共渗工艺流程时长，显著提高静载抗弯强度。
需要提及的是，销轴由中碳氮化钢制成。
实施例三
一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，包括：低温覆层阶段，将渗碳炉的温度控制在820℃，并向渗碳炉内以20L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.72%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100-160μm的碳氮共渗层和渗碳层；以及高温回锻阶段，将渗碳炉的温度控制在920℃，并向渗碳炉内以6L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.62%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温200℃的温度保温60分钟回火。通过在低温覆层阶段采用较低温度，大流量氨气以及较长的渗透时间，在链销表面形成足够深度的碳氮共渗表面和足够的渗碳层深度，并获得细小的碳氮共渗层组织；在在高温回锻阶段，通过采用高温处理，并在短时间内加热淬火，起到提高销轴心部硬度的作用，在显著简化销轴的碳氮共渗工艺流程的同时，缩短销轴的碳氮共渗工艺流程时长，显著提高静载抗弯强度。
需要提及的是，销轴由中碳氮化钢制成。
对比例1
现有的汽车正时链条销轴一段式热处理工艺。
针对实施例1-3以及对比例1的方法获得的销轴进行性能测试，测试方法如下：
一、硬度和硬化层深度测试：
采用择德国Zwick/Roell生产的ZHV全自动维氏硬度计。
二、静抗弯强度测试：
采用三点抗弯测试或四点测试方法评测，且以GB/T 232-2010为标准进行。
表一：实施例1-3以及对比例1的性能测试结果
实施例一 实施例二 实施例三 对比例一
表面硬度均值 785HV 750HV 765HV 800HV
心部硬度均值 460HV 465HV 450HV 470HV
硬化层深度均值 152μm 154μm 138μm 212μm
静抗弯强度均值 3520Mpa 3460Mpa 3480Mpa 3240Mpa
通过分析表一中的实验数据，可以得出以下结论：
虽然实施例1-3与对比例1相比，硬化层深度较浅，但是表面硬度、心部硬度均达到相近或相同的标准，说明通过实施例1-3方法获得的销轴的表面碳氮共渗层的结构组织更加精细，碳氮共渗层与销轴基体之间结合强度更高，因此使得通过该方法获得的销轴具备较高的抗拉强度、屈服强度及疲劳强度；与此同时，相比较实施例1-3与对比例1的静抗弯强度可以发现，通过实施例1-3方法获得的销轴具备更加优异的静抗弯强度，从而达到显著延长该销轴使用寿命的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于，包括：
低温阶段，将渗碳炉的温度控制在低温C1，并向渗碳炉内以恒定的流量通入大量的氨气，在长时间T1内于销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；
高温阶段，减小通入渗碳炉内的氨气流量，并提升渗碳炉的温度至高温C2，维持短时间但不少于15min的T2后直接通入油室淬火。
2.根据权利要求1所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：所述碳氮共渗层的深度为100-160μm。
3.根据权利要求1所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：所述低温覆层中的低温C1为780-820℃，并以大流量即18-20L/min的流量速度向渗碳炉内通入氨气，在控制碳势为0.68-0.72%的同时维持T1为160分钟；所述高温回锻中的高温C2为860-920℃，并以小流量即4-6L/min的流量速度向渗碳炉内通入氨气，在控制碳势为0.58-0.62%的同时维持T2为30分钟后直接通入油室淬火，淬火后控制温度为180-200℃保温60分钟回火。
4.根据权利要求3所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：在步骤高温回锻中，淬火时保持60℃油冷却。
5.根据权利要求4所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在800℃，并向渗碳炉内以19L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.7%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在890℃，并向渗碳炉内以5L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.6%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温190℃的温度保温60分钟回火。
6.根据权利要求4所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在780℃，并向渗碳炉内以18L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.68%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在860℃，并向渗碳炉内以4L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.58%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温180℃的温度保温60分钟回火。
7.根据权利要求4所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：在所述低温覆层中，将渗碳炉的温度控制在820℃，并向渗碳炉内以20L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.72%的同时维持160分钟并使得销轴表面形成深度大于100μm的碳氮共渗层和渗碳层；在所述高温回锻中，将渗碳炉的温度控制在920℃，并向渗碳炉内以6L/min的流量速度通入氨气，在控制碳势为0.62%并维持30分钟后直接将销轴通入油室淬火，淬火油冷却温度为60℃，淬火完毕后以温200℃的温度保温60分钟回火。
8.根据权利要求1所述的一种发动机正时链条销轴碳氮共渗工艺，其特征在于：所述销轴的制造材料为中碳氮化钢。
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