[發明專利]柴油機凸輪熱處理方法

有效

• 申請號: 200910103009.4
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101476029A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 冀慶康;張先智;周榮康;劉萍;唐倩;明國建;張樂;徐俊;張濤
• 申請（專利權）人: 重慶躍進機械廠有限公司
• 主分類號: C21D9/30
• 分類號: C21D9/30;C23C8/22;C21D1/18
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所
• 代理人: 郭 云

技術領域

本發明涉及一種金屬配件的熱處理方法，特別是一種柴油機凸輪熱處理方法。

背景技術

凸輪是柴油機配氣機構的關鍵配件，在柴油機運行過程中，凸輪與滾輪接觸作旋轉運動，接觸面之間具有頻率較高的周期性接觸應力，并且摩擦副之間具有較快的相對滑動速度，因此，要求凸輪的接觸表面具有較高的硬度、較高的耐磨性和良好的接觸強度，而心部則要求具有足夠的韌性，否則凸輪與滾輪的接觸表面會出現擦傷、點蝕及快速磨損等失效形式，出現以上失效形式對柴油機運行的可靠性、經濟性和環保有決定性的影響。

現有技術中，為使凸輪的接觸表面具有較高的硬度、較高的耐磨性和良好的接觸強度，心部具有足夠的韌性，凸輪能達到性能要求，凸輪一般采用低合金鋼材料制成，并進行熱處理，以提高凸輪的上述力學性能。而現有的凸輪熱處理工藝普遍存在淬火變形較大、表面硬度不均勻，疲勞強度低和凸輪心部機械性能差等問題。

因此，需要一種凸輪熱處理工藝，能夠解決淬火變形較大、表面硬度不均勻，疲勞強度低和凸輪心部機械性能差的問題，能夠使凸輪的接觸表面硬度均勻并且具有較高的硬度、較高的耐磨性和良好的接觸強度，心部具有足夠的韌性。

發明內容

本發明的目的是提供一種柴油機凸輪熱處理方法，能夠解決淬火變形較大、表面硬度不均勻，疲勞強度低和凸輪心部機械性能差的問題，能夠使凸輪的接觸表面硬度均勻并且具有較高的硬度、較高的耐磨性和良好的接觸強度，心部具有足夠的韌性。

本發明的柴油機凸輪熱處理方法，包括滲碳步驟、淬火步驟和回火步驟，

a.滲碳步驟：將凸輪放入溫度為750～770℃的環境中，升溫至930～950℃的滲碳溫度，滲碳氣體為吸熱型可控氣體和甲烷，滲碳完成后將凸輪進行坑冷，坑冷采用將凸輪放入充滿惰性保護氣體的容器中冷卻的方式；當凸輪溫度冷卻至480～520℃后進行空冷，將空冷后的凸輪在610～650℃的溫度下進行5～7小時的高溫回火；

b.淬火步驟：將完成步驟a的凸輪在860℃～880℃的溫度下保溫130～140min后，進行第一次堿浴淬火，凸輪溫度降至130～150℃取出，將凸輪在800℃～820℃的溫度下保溫130～140min后，進行第二次堿浴淬火，當凸輪溫度降至130～150℃取出；堿浴介質為NaOH、KOH和H₂O的混合溶液，該混合溶液中NaOH、KOH和H₂O的質量比為7∶2∶1；

C.回火步驟：將完成步驟b的凸輪在170～180℃的溫度下進行3～5小時的回火處理。

進一步，步驟a中，滲碳過程中，碳勢控制在1.1～1.3％，當滲碳達到85～91％時，將碳勢降至0.7～0.9％進行擴散處理，滲碳至2.5～2.7mm時滲碳完成；

進一步，步驟a中，滲碳溫度為940～950℃，凸輪進行坑冷冷卻至500℃后進行空冷；

進一步，步驟b中，第一次堿浴淬火溫度為870℃，第二次淬火溫度為810℃。

進一步，步驟a的滲碳氣體中吸熱型可控氣體為97-95％，甲烷為3-5％，吸熱型可控氣體與甲烷的配比關系是公知技術，已被通常使用。吸熱型可控氣體中有N₂、H₂、CO、H₂O和CO₂，這些氣體之間的配比關系是行業也確定的比例，也被公知公用。

本發明的有益效果是：本發明的柴油機凸輪熱處理方法，滲碳結束后采用坑冷的冷卻方法，減小了熱應力，減小凸輪由于熱處理過程而產生的變形，進行堿浴淬火，減小熱應力及變形；采用兩次淬火以取代傳統的淬火工藝，在凸輪的第一次淬火過程中，可以達到細化心部晶粒，消除網狀碳化物的作用，保證金相要求，在凸輪的第二次淬火過程中，確保表面得到隱晶馬氏體、殘余奧氏體及部分顆粒碳化物，以達到凸輪表面的硬度、耐磨性、接觸疲勞強度等性能要求；同時使凸輪心部獲得板條馬氏體和細小均勻的鐵素體，提高了心部的機械性能；本發明不僅使凸輪熱處理后的硬度、耐磨性、疲勞強度及心部的機械性能等都達到設計要求，硬度可達到HRc(58-64)，而且凸輪的變形量也控制在較小的范圍內。

坑冷在充滿惰性保護氣(比如N₂)的容器內進行可以避免凸輪表面的氧化，防止脫碳，因而可以有效地提高凸輪的性能參數，并減小變形。

本發明的熱處理方法制造出的凸輪可廣泛應用在大型重載機械設備中，特別適用于船用大功率低速柴油機上。

具體實施方式

以下實施例中，滲碳過程是在電加熱爐中進行的，淬火是在堿浴槽中進行的。

實施例一