CN110983243B - 一种气缸套表面软氮化处理方法 - Google Patents

一种气缸套表面软氮化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度360～400℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为35％～37％；(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至550～570℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至220℃～280℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入15～30分钟。本发明提供一种气缸套表面软氮化处理工艺，经处理的气缸套表面具有良好的硬度和防腐蚀性，完全符合国家对铁道机车的柴油机气缸套表面的技术要求。

Description

一种气缸套表面软氮化处理方法
技术领域
本发明涉及一种气缸套表面软氮化处理方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术
柴油机是内燃机车的心脏。由于铁路内燃机车的运行时间长，运行环境复杂，因而对柴油机的性能要求很高。柴油机气缸套由于长期处于高温、高摩擦、高腐蚀性环境，对其表面硬度和抗腐蚀性要求较高，国家也针对铁道机车的工况制定了严格的标准。
为提高柴油机气缸套的表面硬度和抗腐蚀性，现有技术通常采用渗氮或碳氮共渗的处理方法。渗氮也称软氮化处理，金属表面经软氮化处理后，形成化合层和扩散层，化合层又包括绒毛层和白亮层，能一定程度地提高气缸套的耐磨和抗腐蚀性能，因而，如何利用软氮化处理方法提高气缸套的耐磨性能和抗腐蚀性能也是困扰目前学者的主要技术难题。
发明内容
为解决现有技术气缸套表面软氮化处理存在的硬度机抗腐蚀性能不足的缺陷，本发明提供一种气缸套表面软氮化处理工艺，经处理的气缸套表面具有良好的硬度和防腐蚀性，完全符合国家对铁道机车的柴油机气缸套表面的技术要求。
本发明为实现技术目的采用的技术方案是：一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度360～400℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为35％～37％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至550～570℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至220℃～280℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入15～30分钟。
作为本发明的进一步设置，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：20～35份氰酸钠、30～40份氰酸钾、5～10份硫酸铵、3～5份氯化钠、5～10份碳酸钠、3～5份硅镁土、1～3份硅藻土。
作为本发明的进一步设置，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：30～40份氢氧化钠、10～20份锰酸钾、5～10份白云石、3～5份碳酸锂、3～5份氧氯化锆。
作为本发明的进一步设置，步骤(5)之后还包括步骤(6)：氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁。
作为本发明的进一步设置，步骤(6)之后还包括步骤(7)：后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
与现有技术相对，本发明的优点在于：
1、钢材在氮化后不进行氧化，钢材料表面主要成分为三氧化二铁，三氧化二铁疏松多孔与基体的结合力差，容易加速气缸套的腐蚀，因此，抗腐蚀性能不好，本发明在渗氮工艺之后还增加了氧化工艺，使得气缸套表面形成的白亮层外还形成一层致密的氧化层，能有效隔绝空气，提高气缸套的抗腐蚀性能和耐磨性能。
2、本发明的氮化盐中为氰酸钠、氰酸钾、硫酸铵、氯化钠、碳酸钠、硅镁土、硅藻土形成的复合组分配方，提高氰酸钾和氰酸钠的渗透速度，其中硅镁土可以提高白亮层的的致密程度，协同提高气缸套的防腐蚀性能和耐磨性能。
3、本发明的氧化盐的配方为氢氧化钠、锰酸钾、白云石、碳酸锂、氧氯化锆的多种组分，其中添加了白云石能提高气缸套的耐磨性能和耐火性能，白云石能减小气缸套在进行热处理是的内应力，进而减小气缸套渗氮层的出孔率，达到提高气缸套防腐蚀性能，增加耐磨性能的目的。
4、本发明的氧化盐配方中添加了少量氧氯化锆，能提高氧化盐的氧化气缸套的速率，加快氢氧化钠、锰酸钾、白云石、碳酸锂等对白亮层外层四氧化三铁防腐蚀层的形成，并且提高防腐蚀层的形成厚度，最终提高气缸套的耐磨性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度360℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为35％％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至550℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至220℃℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入15分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
进一步的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：20份氰酸钠、30份氰酸钾、5份硫酸铵、3份氯化钠、5份碳酸钠、3份硅镁土、1份硅藻土。
进一步的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：30份氢氧化钠、10份锰酸钾、5份白云石、3份碳酸锂、0.1份氧氯化锆。
实施例2
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度400℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为37％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至570℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至280℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入30分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
具体的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：35份氰酸钠、40份氰酸钾、10份硫酸铵、5份氯化钠、10份碳酸钠、5份硅镁土、3份硅藻土。
具体的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：40份氢氧化钠、20份锰酸钾、10份白云石、5份碳酸锂、0.2份氧氯化锆。
实施例3
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度380℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为36％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至560℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至250℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入20分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
具体的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：25份氰酸钠、35份氰酸钾、8份硫酸铵、4份氯化钠、8份碳酸钠、4份硅镁土、2份硅藻土。
具体的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：35份氢氧化钠、15份锰酸钾、8份白云石、4份碳酸锂、0.15份氧氯化锆。
实施例4
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度380℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为36％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至560℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至250℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入20分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
具体的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：25份氰酸钠、35份氰酸钾、8份硫酸铵、4份氯化钠、8份碳酸钠、2份硅藻土。
具体的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：35份氢氧化钠、15份锰酸钾、8份白云石、4份碳酸锂、0.15份氧氯化锆。
实施例5
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度380℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为36％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至560℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至250℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入20分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
具体的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：25份氰酸钠、35份氰酸钾、8份硫酸铵、4份氯化钠、8份碳酸钠、4份硅镁土、2份硅藻土。
具体的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：35份氢氧化钠、15份锰酸钾、4份碳酸锂。
实施例6
本发明提供一种气缸套表面软氮化处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
(2)预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度380℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
(3)熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为36％；
(4)软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至560℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
(5)氧化处理，将盐浴氧化炉升温至250℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入20分钟；
(6)氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁；
(7)后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
具体的，步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：25份氰酸钠、35份氰酸钾、8份硫酸铵、4份氯化钠、8份碳酸钠、2份硅藻土。
具体的，步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：35份氢氧化钠、15份锰酸钾、4份碳酸锂。
将实施例1-6的处理后的试样放置在盐雾腐蚀箱中采用中性烟雾进行盐雾腐蚀试验，其中用于喷射的雾化盐是将NaCl与蒸馏水配制成5％盐溶液，将试样放入烟雾腐蚀箱后就开始连续喷雾，直至有效面积出现锈迹，同样对实施例1-6按照标准进行制样，将试样放入磨损实验机中进行模拟磨损，每10秒对磨盘转20次，磨盘转12000次时对试样进行称重，再通过称量法测量试样磨损的失重情况，实验采用的称量仪器为SartoriusGeniusME215P型电子天平，分别称量试样磨损实验前与实验后的重量m1和m2，m1-m2得出的失重为磨损失重，每一个样品分别测量三次并求得平均值。
表1试样抗盐雾腐蚀和耐磨性能
Figure BDA0002337162070000061
Figure BDA0002337162070000071
由表1可知，实施例1-3相比对照的实施例4-6的抗盐雾腐蚀性能和耐磨性能均有显著提高，按照性能测试的结果，实施例2为最优的实施例。总体来说其抗盐雾腐蚀的时间至少提高了90h，至多延长了160h，而且相比实施例4，实施例3的抗盐雾腐蚀时间延长了100h，耐磨性能提高17.7％，这说明添加的硅镁土可以提高白亮层的的致密程度，从而提高防腐蚀性能和耐磨性能，相比实施例5，实施例3的抗盐雾腐蚀性能延长了50h，耐磨性能提高29.46％，因此说明白云石和微量的氧氯化锆能提高气缸套的耐磨性能和抗腐蚀性能。
因此，本发明能提高气缸套的抗腐蚀性能和耐磨性能，具有良好的市场前景。
以上对本发明所提供的一种气缸套表面软氮化处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种气缸套表面软氮化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：清洗，除去气缸套表面油污或锈迹；
步骤(2)：预热，将气缸套放入预热炉内，预热温度360～400℃，预热至工件的预热颜色达到蓝紫色或草黄色时，再保温2小时；
步骤(3)：熔盐，将氮化盐熔化，熔化温度为520℃，熔盐质量浓度为35％～37％；
步骤(4)：软氮化处理，将盐浴氮化炉升温至550～570℃后，将气缸套吊装入盐浴氮化炉内，保温4小时；
步骤(5)：氧化处理，将盐浴氧化炉升温至220℃～280℃后，将氮化后的气缸套抛光后吊装入盐浴氧化炉中，浸入15～30分钟；
所述步骤(3)中氮化盐包括以下组分及含量：20～35份氰酸钠、30～40份氰酸钾、5～10份硫酸铵、3～5份氯化钠、5～10份碳酸钠、3～5份硅镁土、1～3份硅藻土；
所述步骤(5)中盐浴氧化炉中的氧化盐包括以下组分及含量：30～40份氢氧化钠、10～20份锰酸钾、5～10份白云石、3～5份碳酸锂、0.1～0.2份氧氯化锆。
2.根据权利要求1所述的气缸套表面软氮化处理方法，其特征在于，所述步骤(5)之后还包括步骤(6)：氮化盐维护，根据工作量对氮化盐浴炉底部进行捞渣处理，对盐浴表面漂浮的盐渣捞出，保持氮化盐的清洁。
3.根据权利要求2 所述的气缸套表面软氮化处理方法，其特征在于，所述步骤(6)之后还包括步骤(7)：后处理操作，将经过氧化盐浴的气缸套用清水进行去盐清洗，然后干燥，最后将气缸套浸油保养。
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GR01 Patent grant
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