CN210118202U - 一种低粗糙度氮化缸套 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种低粗糙度氮化缸套，包括缸套本体，所述缸套本体的内圆粗糙度小于1um，所述缸套本体的内圆表面由内至外依次形成有2～12μm的铁的碳氮化合物层和50μm以上的扩散层。本实用新型在缸套本体内圆表面生成的化合物层严密、硬度高，且有着较好的韧性,能够提高部品表面耐摩耗性和耐蚀性，同时能降低缸套本体内圆珩磨时的氮化层脱落，减小表面凹槽，从而使得表面粗糙度降低，达到减少机油耗的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种低粗糙度氮化缸套。
背景技术
气缸套是汽车发动机中广泛应用的零件，它的功用主要有密封、导热、以及与活塞环形成滑动面，是发动机的核心零部件之一。其主要失效形式有变形、裂纹以及磨损。随着国家政策对汽车排放要求的提高，汽车厂家对降低机油耗、提高缸套耐磨性能有了更高的要求。
降低缸套内圆粗糙度可以减少机油耗，但是同时会降低润滑性能，会导致缸套耐烧蚀性下降，甚至出现拉缸，严重影响缸套的性能。
实用新型内容
本实用新型提供一种低粗糙度氮化缸套，在降低缸套内圆粗糙度的情况下，维持或提高缸套的耐烧蚀性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种低粗糙度氮化缸套，包括缸套本体，所述缸套本体的内圆粗糙度小于1um，所述缸套本体的内圆表面由内至外依次形成有2～12μm的铁的碳氮化合物层和50μm以上的扩散层。
优选地，所述扩散层为渗氮组织与基体组织的混合物，优选为Fe4N或Fe3N，其密度比铁的碳氮化合物层低。
优选地，所述缸套本体的内圆表面硬度为400-700HV。
由以上技术方案可知，本实用新型在缸套本体内圆表面生成的化合物层严密、硬度高，且有着较好的韧性,能够提高部品表面耐摩耗性和耐蚀性，同时能降低缸套本体内圆珩磨时的氮化层脱落，减小表面凹槽，从而使得表面粗糙度降低，达到减少机油耗的目的。本实用新型的制备方法从表面处理工艺入手，通过特殊的气体氮化工艺，使得氮化珩磨后的内圆保持了较低的粗糙度。
附图说明
图1为本实用新型低粗糙度氮化缸套的结构示意图。
图2为实施例1与对比例1缸套本体内圆完成表面和截面的比较效果放大图；
图3为实施例1与对比例1的基体内圆从氮化前珩磨后-完成珩磨后-完成表面的比较效果放大图；
图4为实施例2与对比例2的拉缸实验的摩擦系数曲线图；
图5为实施例3与对比例3的缸套耐磨性效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1所示，所述低粗糙度氮化缸套包括缸套本体1，该缸套本体的内圆表面由内至外依次形成有2～12μm的铁的碳氮化合物层2和50μm以上的扩散层3。
所述铁的碳氮化合物层2典型但非限制性厚度为：2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm。
所述铁的碳氮化合物层的具体成分为Fe4N或Fe3N，氮化物原子间结合力很强，硬度高，所以耐摩耗性与耐蚀性也很高，能够起到严密、硬度高、耐摩耗性和耐蚀性的效果。
所述扩散层3的厚度范围更优的为50～60μm，典型但非限制性厚度为51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm。
所述扩散层可以采用渗氮组织与基体组织的混合物。
本实用新型通过珩磨工艺，减少氮化中形成的小孔，使最终缸套本体的内圆粗糙度小于1um，内圆表面硬度为400-700HV。
本实用新型缸套的制备过程如下：
通过离心铸造方式获得缸套本体；
对缸套本体内圆进行气体氮化处理，在内圆表面形成2～12μm的铁的碳氮化合物层，该内圆表面的硬度为HV400-700，内圆粗糙度小于1um。
其中，所述气体氮化处理具体包括：
利用NH3·N2·CO2的混合气体氛围，在530～600℃下进行高温加热,NH3分解的N进行氮化，CO2分解出的C成分进行浸碳，在缸套本体内圆表面形成5～20μm的铁的碳氮化合物层。
其中，高温加热持续45min左右，氨气流量100-140L/min。
本实用新型在缸套本体内圆表面通过气体氮化处理生成的化合物层严密、硬度高，且有着较好的韧性,能够提高部品表面耐摩耗性和耐蚀性，同时能降低缸套本体内圆珩磨时的氮化层脱落，减小表面凹槽，从而使得表面粗糙度降低，粗糙度降低通过珩磨工艺达到，达到减少机油耗的目的。
下面通过实验数据对其效果进行证明。
1、缸套本体内圆完成表面和截面的比较。
对比例1：采用9.8L，缸径118品种的市购缸套。
实施例1：缸套本体的内圆表面通过气体氮化处理由内至外依次形成有2μm铁的碳氮化合物层(Fe4N)和50μm的扩散层(Fe3N)。
参照图2，对比例1的基体内圆氮化后表面到完成表面，表面脱落造成孔隙的产生，孔隙率达到10.2％，增加了油槽的数量，导致LOC油耗较高。
实施例1新生产方法得到的缸套，能降低基体脱落现象，孔隙率降低到3.8％，减少了油槽的数量，粗糙度凹部和石墨脱落部的油膜变厚，凹部的尺寸会缩小、脱落数量减少，有助于LOC的改善，LOC油耗相较于对比例1降低43％。
参照图3，对比例1的基体内圆从氮化前珩磨后-完成珩磨后-完成表面，三个状态的变化可以看到，表面脱落造成很多孔隙的产生，增加了油槽的数量，导致LOC油耗较高。
实施例1新生产方法得到的缸套，能降低基体脱落现象，减少了油槽的数量，LOC油耗相较于对比例1降低。
2、氮化处理的耐烧蚀性效果。
对比例2：采用9.8L，缸径118品种的市购缸套。
实施例2：缸套本体的内圆表面通过气体氮化处理由内至外依次形成有12μm铁的碳氮化合物层(Fe3N)和60μm的扩散层(Fe4N)。
参照图4，对比例2的FC材质无处理，实施例2采用氮化处理后的耐拉缸性相比无处理，耐拉缸性更强，摩擦系数也低。
3、氮化处理后耐磨性效果。
对比例3：采用9.8L，缸径118品种的市购缸套。
实施例3：缸套本体的内圆表面通过气体氮化处理由内至外依次形成有8μm的铁的碳氮化合物层(Fe4N)和80μm的扩散层(Fe4N)。
参照图5，实施例3采用氮化处理后的缸套，三列数据是单独比较的，化合物层与扩散层也是比较关系，由于硬度增加，组织强度增加，导致耐磨性增强。
以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种低粗糙度氮化缸套，包括缸套本体，其特征在于，所述缸套本体的内圆粗糙度小于1um，所述缸套本体的内圆表面由内至外依次形成有2～12μm的铁的碳氮化合物层和50μm以上的扩散层。
2.根据权利要求1所述的低粗糙度氮化缸套，其特征在于，所述扩散层为Fe4N或Fe3N。
3.根据权利要求1所述的低粗糙度氮化缸套，其特征在于，所述缸套本体的内圆表面硬度为400-700HV。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920661192.9U CN210118202U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 一种低粗糙度氮化缸套 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920661192.9U CN210118202U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 一种低粗糙度氮化缸套 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN210118202U true CN210118202U (zh) | 2020-02-28 |
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ID=69613859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201920661192.9U Active CN210118202U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 一种低粗糙度氮化缸套 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN210118202U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110056445A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-07-26 | 安庆帝伯格茨缸套有限公司 | 一种低粗糙度氮化缸套及其制备方法 |
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2019
- 2019-05-09 CN CN201920661192.9U patent/CN210118202U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110056445A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-07-26 | 安庆帝伯格茨缸套有限公司 | 一种低粗糙度氮化缸套及其制备方法 |
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