[發(fā)明專利]發(fā)動機(jī)用缸套離子滲氮工藝及非滲氮部位屏蔽專用工裝

在審

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• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107916391A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧俊杰;張亮;陳國強(qiáng);趙燕春
• 申請（專利權(quán)）人: 上海齊耀動力技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38;C23C8/04
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼鐵零件表面熱處理的方法，具體是涉及一種發(fā)動機(jī)用缸套離子滲氮工藝及非滲氮部位屏蔽專用工裝。

背景技術(shù)

缸套是發(fā)動機(jī)的重要零件之一，它的性能質(zhì)量直接影響著發(fā)動機(jī)的使用壽命。而發(fā)動機(jī)用缸套的工作環(huán)境較為惡劣，它是在無油干摩擦環(huán)境下與活塞環(huán)的往復(fù)運(yùn)動，由于活塞環(huán)密封壓力和活塞側(cè)推力直接作用在氣缸套內(nèi)壁上，使缸套和活塞環(huán)受到強(qiáng)烈的摩擦，因此一般會選用雙相不銹鋼作為缸套材料，能夠提高缸套運(yùn)動副表面必須具有超強(qiáng)的耐磨性和耐腐蝕性，但是這種摩擦處于半干摩擦狀態(tài)，尤其在潤滑不良、進(jìn)氣污濁、冷卻不當(dāng)和燃燒不正常等情況下，容易造成缸套和活塞環(huán)的強(qiáng)烈磨損，所以對缸套內(nèi)表面要求具有高的硬度、耐磨性、抗蝕性和高的抗熱疲勞強(qiáng)度等。

目前為達(dá)到前述要求，長期以來都是通過滲氮工藝對氣缸套內(nèi)壁進(jìn)行滲氮處理，有效地增強(qiáng)表面硬度，提高耐磨性。而離子滲氮工藝雖然提高了氣缸表面硬度，具有超強(qiáng)的耐磨性，但是氮化層中具有較多的CrN析出，導(dǎo)致滲氮層基體的貧鉻現(xiàn)象，破壞了雙相不銹鋼的耐蝕性能，且缸套滲氮層表面容易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，使得缸套運(yùn)動副摩擦性能變差，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)機(jī)功率下降，甚至缸套零件失效。

因此，如何能夠提高滲氮層表面硬度、耐磨性等基層上，又能控制滲氮層中CrN的析出，保證良好的耐腐蝕性，滿足發(fā)動機(jī)用缸套的使用要求是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機(jī)用缸套離子滲氮工藝，控制滲氮層中CrN的析出，提高缸套運(yùn)動副表面耐磨性和耐腐蝕性，且離子滲氮后無需再對滲氮層進(jìn)行磨削加工，只需對滲氮層進(jìn)行拋光處理即可，簡化了缸套生產(chǎn)工藝程序，縮短了滲氮保溫時(shí)間，大幅度提高缸套的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。

本發(fā)明的另一個目的提供了一種離子滲氮工藝中對缸套進(jìn)行非滲氮部位屏蔽的專用工裝，不僅結(jié)構(gòu)簡單，還能有效地避免非滲氮區(qū)域或小孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，更優(yōu)的是避免滲氮過程中產(chǎn)生尖角效應(yīng)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種發(fā)動機(jī)用缸套離子滲氮工藝，包括：

S01、工件在離子滲氮前進(jìn)行固溶和時(shí)效處理；

S02、對所述工件進(jìn)行清洗處理；

S03、離子滲氮時(shí)對所述工件非滲氮部位采用專用工裝進(jìn)行屏蔽；

S04、將所述工件和所述專用工裝裝配好，放置入所述離子氮化爐真空容器內(nèi)，所述真空容器內(nèi)為陰極，所述真空容器的容器壁為陽極，關(guān)閉離子氮化爐的爐膛并啟動真空泵進(jìn)行真空；

S05、當(dāng)真空抽至預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)充入所需壓力的氮?dú)浠旌蠚怏w；

S06、在所述真空容器的陰、陽極之間加入高電壓脈沖直流電源，兩極間稀薄氣體被電離并產(chǎn)生輝光放電，氫和氮的正離子朝所述真空容器的陽極表面加速，轟擊所述工件表面，氮離子從所述真空容器的陰極奪取電子還原為氮原子，所述氮原子與所述工件表面被轟擊出的鐵原子結(jié)合，形成FeN并沉積在工件表面上形成滲氮層。

優(yōu)選地，在步驟S01中所述固溶的溫度為1030℃～1050℃，保溫時(shí)間1h～2h，且通過油冷或水冷進(jìn)行冷卻；

和/或；

在步驟S01中所述時(shí)效的溫度為560℃～520℃，保溫時(shí)間4h～8h。

本技術(shù)方案中通過固溶處理后能均勻材料組織，有利于后續(xù)離子滲氮處理。同時(shí)通過時(shí)效反應(yīng)的目的是消除工件內(nèi)部殘余應(yīng)力，有利于工件離子滲氮前后的尺寸變形控制。

優(yōu)選地，在步驟S02中清洗方式采用超聲波，所述超聲波的頻率為28KHZ～40KHZ，清洗溶液為水劑除油溶液。

本技術(shù)方案中，采用超聲波進(jìn)行清洗的目的是為了去除工件表面油漬和雜質(zhì)，避免滲氮過程中由于油污而打弧，從而對工件表面造成凹坑缺陷。

優(yōu)選地，在步驟S04中所述工件與所述專用工裝裝配后，關(guān)閉爐膛并啟動真空泵進(jìn)行真空，具體的所述爐膛內(nèi)的溫度控制在420℃～490℃，滲氮時(shí)間4h～8h，滲氮?dú)鈮?40Pa～280Pa。

本技術(shù)方案中能夠有效地縮短滲氮保溫時(shí)間，大幅度提高缸套的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。

優(yōu)選地，在步驟S05中真空抽至預(yù)先設(shè)定的數(shù)值為小于10Pa，可以保證在絕對真空的環(huán)境下進(jìn)行滲氮處理，有效地提高處理效果。

優(yōu)選地，所述滲氮層表面硬度為HV1000～HV1200，滲層深度為0.02mm～0.10mm。

本技術(shù)方案通過上述的滲氮工藝能夠有效地提高缸套硬度、耐磨性、抗蝕性和高的抗熱疲勞強(qiáng)度等特點(diǎn)。