[發(fā)明專利]一種柴油機(jī)整體式活塞進(jìn)行整體硬化處理的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110228611.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113564608A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巴圖;徐志平;王瑞峰;楊世英;王水龍;郭俊義;李海亮;王進(jìn);楊向忠;孟慶琛;李海軍;宮福敏;蘭立偉;陳麗國(guó);梁勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C23F17/00
• 分類號(hào): C23F17/00;C21D5/00;C21D9/00;C21D1/28;C21D1/18;C21D1/26;C21D1/74;C23C8/38
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 耿蕾

本發(fā)明公開(kāi)了一種柴油機(jī)整體式活塞進(jìn)行整體硬化處理的方法，采用基于多次時(shí)效處理和離子氮化相結(jié)合的方式，貫穿整個(gè)活塞加工工藝路線：分別在正火、粗加工、半精加工三步工序后增加人工時(shí)效工序消除熱應(yīng)力和機(jī)加工應(yīng)力，并提前預(yù)留變形量。本發(fā)明綜合采用降低加工應(yīng)力的多種措施，降低氮化處理后的本體變形，保證尺寸可控，不需進(jìn)行后續(xù)機(jī)加工，大大降低了加工成本，提高了產(chǎn)品一次性合格率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于整體式活塞加工制造領(lǐng)域，涉及一種柴油機(jī)整體式活塞進(jìn)行整體硬化處理的方法，特別涉及到基于多次時(shí)效處理和離子氮化相結(jié)合的方式對(duì)中高速柴油機(jī)整體式球墨鑄鐵活塞進(jìn)行整體硬化處理，并且氮化后變形可控，不需要再精加工。

背景技術(shù)

活塞是柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，其直接接觸燃燒室，工作的時(shí)候承受高溫、高壓、沖擊和氣體腐蝕，工作條件十分惡劣，對(duì)其疲勞壽命、抗磨損性能要求很高。

某型號(hào)中高速柴油機(jī)整體式活塞采用球墨鑄鐵澆鑄而成，然而相比鋼制活塞，球墨鑄鐵活塞的疲勞強(qiáng)度和抗磨損性較差，同時(shí)其采用斜環(huán)槽設(shè)計(jì)，無(wú)法采用感應(yīng)淬火技術(shù)對(duì)其環(huán)槽進(jìn)行硬化處理。為了提高整體強(qiáng)度以及環(huán)槽部位的抗磨損性能，這就要求我們尋找一種合適的表面硬化方法對(duì)活塞進(jìn)行整體表面強(qiáng)化。

傳統(tǒng)的整體式表面硬化方式例如電鍍、滲碳和氮化，其中因結(jié)合力和抗沖擊性能原因，電鍍工藝不適用于需要承受高周期性載荷的中高速柴油機(jī)鑄鐵活塞，而滲碳工藝則完全不適用于鑄鐵件的硬化。相對(duì)于整體式球墨鑄鐵活塞，氮化處理是一種較為合適的整體式表面處理方法，但是中高速柴油機(jī)活塞的加工尺寸要求很高，例如環(huán)槽和裙部型線，而球墨鑄鐵活塞在氮化處理后的，受機(jī)加工應(yīng)力釋放、組織應(yīng)力、熱應(yīng)力的綜合作用，往往變形量較大，為了糾正尺寸，不得不在硬化后的表面上再次加工，其機(jī)加工難度很大，對(duì)刀具要求很高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于一種柴油機(jī)整體式活塞進(jìn)行整體硬化處理的方法，以尋求合適的去應(yīng)力工藝和氮化處理工藝，來(lái)對(duì)球墨鑄鐵活塞進(jìn)行表面硬化處理，并抑制其變形量，達(dá)到氮化后不再進(jìn)行車削加工的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種柴油機(jī)整體式活塞進(jìn)行整體硬化處理的方法，所述整體式活塞采用球墨鑄鐵澆注而成，所述方法包括以下步驟：

a)回火：當(dāng)整體式活塞采用QT700材料時(shí)，鑄造后進(jìn)行珠光體化正火，再使用井式爐進(jìn)行575-585℃保溫3-5h的回火處理，以消除正火處理冷卻后產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力；當(dāng)整體式活塞采用QT450材料時(shí)，鑄造后進(jìn)行鐵素體化退火，退火后再使用井式爐加熱至745-755℃保溫2-4h，爐冷至450-550℃出爐空冷，不進(jìn)行再回火；

b)第一次時(shí)效：在經(jīng)步驟a)處理后的鑄造件進(jìn)行粗加工后，使用井式爐升溫進(jìn)行565-575℃保溫5-7h的時(shí)效處理，然后降溫出爐，其中，升溫速率≤180℃/h，爐冷降溫至180℃以下出爐；

c)第二次時(shí)效：在經(jīng)步驟b)處理后的鑄造件進(jìn)行半精加工后，使用氣氛保護(hù)爐升溫進(jìn)行565-575℃保溫5-7h的時(shí)效處理，然后降溫出爐，其中，升溫速率≤180℃/h，爐冷降溫至180℃以下出爐；

d)精加工：對(duì)經(jīng)步驟c)第二次時(shí)效處理后的鑄造件進(jìn)行最終尺寸的精加工，并且在精加工時(shí)預(yù)留0.01-0.02mm的變形余量；

e)氮化處理：對(duì)步驟d)精加工后的鑄造件進(jìn)行輝光離子氮化處理，處理時(shí)控制升溫速率≤60℃/h，并且控制保溫溫度450-550℃，氮化處理結(jié)束時(shí)爐冷至≤100℃出爐。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，步驟a)中，當(dāng)整體式活塞采用QT700材料時(shí)，鑄造后進(jìn)行珠光體化正火，再使用井式爐進(jìn)行578-582℃保溫3.5-4.5h的回火處理，以消除正火處理冷卻后產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力；當(dāng)整體式活塞采用QT450材料時(shí)，鑄造后進(jìn)行鐵素體化退火，退火后再使用井式爐加熱至7485-752℃保溫2.5-3.5h，爐冷至480-520℃出爐空冷，不進(jìn)行再回火。