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    1. 提高曲軸的疲勞強度 氣體軟氮化技術應用

      發布者: 發布時間:2016/8/17 13:56:04 閱讀:次 【字體:

         為提高曲軸的疲勞強度,許多曲軸生產廠采用了氣體軟氮化技術(金屬加工在線微信提示:氣體軟氮化是一種由液體軟氮化發展起來的、化學熱處理工藝,其實質是以滲氮為主的低溫碳氮共滲。它的特點是處理溫度低、時間短,工件變形小,質量穩定,不受鋼種限制,能顯著提高零件的耐磨性、疲勞強度、抗咬合、抗擦傷等性能,同時還能解決液體軟氮化中的毒性問題,避免了公害,因而勞動條件好。此外,設備和操作都簡單,容易推廣。

      提高曲軸的疲勞強度 氣體軟氮化技術應用

        其基本原理是在530°~580℃的氣氛中產生2CO→[C]+CO_2(滲碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反應,使鋼鐵表面形成氮化物或碳氮化物。),其中采用這項技術以山東曲軸總廠、濰坊柴油機廠、重汽集團復強動力公司等為典型代表。僅山東曲軸總廠,就擁有連續軟氮化生產設備及5-2型氣體軟氮化設備近10多臺。而重汽集團復強動力公司設備能力達到技術國內最先進、功率最大、裝爐量最多,同時比同行業設備更具有節能環保效應。

        據金屬加工在線小編多年經驗,目前,國內生產曲軸所采用的典型材料多為45鋼和42CrMoTi。

        曲軸氣體軟氮化與處理其他軟氮化零件相類似,其氮化工藝過程一般要經過前清洗、升溫、保溫、冷卻、后清洗等5個階段,包括出裝爐。不同的廠家在氣體軟氮化工藝上略有不同。

        1.前清洗工藝

        待處理零件裝爐前應通過清洗使零件表面清潔無油,目前采用的主要清洗方法主要有下列方式:高溫蒸汽加清洗劑洗滌然后加高溫蒸汽漂洗滌、自動清洗機清洗、汽油擦洗。

        清洗的好壞將直接影響曲軸的處理質量和延長處理周期。如果曲軸表面臟,處理后的曲軸表面附著很多碳黑,既影響產品外觀又影響產品質量。經改進清洗工藝后,處理質量大大提高。據實際經驗來看,表面清潔易形成連續的厚度較為均勻的化合物層,反之則不易形成連續和厚度均勻的化合物層。而在氣體軟氮化時化合物層對硬度、耐磨及抗疲勞性能有較大貢獻。本文的第三種方式是在生產條件不具備時的變通方法,僅適用于小規模清洗。

        2.預氧化工藝

        為保證零件性能的綜合要求,在氣體軟氮化之前一般還需要進行預先熱處理,氣體軟氮化的預熱溫度一般取400~490℃,保溫1h左右,去除工件表面油污、油脂,并在表面形成一層氧化物,使(合金)氮化物緩慢形成,使深層更加均勻。根據零件易變形程度,選擇適當的升溫速度并應在預先熱處理使組織充分均勻化。

        3.軟氮化工藝

        氣體軟氮化工藝參數一般為:平均升溫速度100℃/h;保溫溫度為540~570℃;保溫時間為3~4h。

        (1)軟氮化溫度的選擇范圍及控制

        對于碳鋼或鑄鐵或低合金鋼,人們常采用氣體軟氮化(低溫碳、氮共滲)技術。就大量的實踐表明:氮化層的硬度和滲層與溫度、時間、濃度有極值關系。在鐵氮碳三元相圖中,同素異晶轉變點略有降低,其等溫截面大約降至575℃。當溫度高于575℃時,隨著溫度的升高,滲層和硬度迅速下降,高于600℃時,滲層幾乎完全消失。為使有較好的碳、氮共滲效果,氣體軟氮化的控制溫度一般取570℃(高于三元共析點)。表層中形成含氮奧氏體,快冷時形成含氮馬氏體,使表面形成高硬度,所以軟氮化易采用快冷。軟氮化前期(約3h)屬強滲階段,在表層形成高氮勢相ε,提高滲速,而后進入擴散階段,降低表面氮含量,減小脆性。

        (2)軟氮化工藝氣體比例流量

        強滲時NH3、CO2、N2時的比例一般為55:5:40,通氣量一般為爐堂體積的1.5~2倍。適當提高NH3含量,可以提高滲層;適當提高CO2含量,可以提高工件表面硬度(若采用HV10測量,則對表面硬度影響的因素是氮前基體硬度,擴散層深度,白亮層硬度。45鋼要求氮前基體硬度應>200HBW)。擴散時NH3、CO2、N2時的比例一般為40:5:55,通氣量一般為爐堂體積的1~1.5倍。

        爐內氫含量:強滲區氫含量10%~18%以上(新爐氫含量偏低);擴散區氫含量8%~13%以上(新爐氫含量偏低)。

        烘爐工藝:每次新起爐裝工件之前應進行空滲,空滲時間6~12h,氫含量達到10%以上。新爐子連續使用一段時間(3個月)后,應進行空滲。溫度600℃保溫12h以上,只通少量氮氣,維持爐壓即可(240~300Pa)獲得最佳的硬度和滲層。

        4.軟氮化后冷卻工藝

        為使曲軸有較好的碳、氮共滲效果,氣體軟氮化的控制溫度一般取570℃(高于三元共析點)表層中形成含氮奧氏體,氮化后快冷時形成含氮馬氏體,使表面迅速形成高硬度,所以軟氮化易采用快冷。某設備廠商連續軟氮化冷卻采用油冷卻,其設備采用完全自動控制,由推料機構直接從氮化爐體內推到油冷升降臺上,自動降到油槽冷卻。冷卻采用雙攪拌冷卻,一般快攪。5~6min,1300r/min。慢攪。10min左右,750r/min。淋油取5min左右。冷卻后一般曲軸都會大小產生變形,關于變形只要時效處理好(2~4h),均勻升溫就可保證變形較小,濰坊柴油機廠的氮化曲軸軸向跳動控制方面做的就比較好。

        5.氮化后清洗工藝

        處理后零件應通過清洗使零件表面清潔無油,目前采用的主要清洗方法主要有下列方式:高溫蒸汽加清洗劑洗滌然后加高溫蒸汽漂洗滌;自動清洗機清洗;汽油擦洗

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