[发明专利]具有高硬度高耐磨性的大型柴油机凸轮工件的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型柴油机凸轮工件的生产工艺，具体是指一种具有高硬度 高耐磨性的大型柴油机凸轮工件、滚轮工件的生产工艺。

背景技术

凸轮工件、滚轮工件是大型柴油机的重要部件，在柴油机设备中凸轮工件， 滚轮工件的磨损失效状况经常发生，粘着磨损、接触疲劳磨损的失效在机械工程 的失效中占很大比例。并且随着柴油机越来越大型化，强化程度越来越高，相应 的凸轮工件、滚轮工件磨擦副的技术要求也更高。

现有技术中凸轮工件的生产工艺一般包括毛胚锻造、退火、粗加工、渗碳加 高温回火、半精加工、淬火加低温回火以及精加工步骤，申请号为021450153的 专利文献公开了低速柴油机凸轮的渗碳淬火方法，包括渗碳加高温回火、淬火加 低温回火，其中渗碳加高温回火步骤中，渗碳条件是，渗碳剂为丙酮，稀释剂为 甲醛，渗碳温度为930℃，在碳势为1.15％条件下保温，经24小时保温后，再在 碳势为0.95％条件下保温7小时，然后在炉内冷却到850℃，最后出炉强风风冷； 高温回火为渗碳后在650℃的炉内经过4.5小时的高温回火。

上述低速柴油机凸轮的渗碳淬火方法，由于碳势不高，使得凸轮工件表面渗 碳层的含碳量不高，较低的含碳量无法保证凸轮工件在后序工艺中形成大量针状 碳化物，而表面高含碳量与大量针状碳化物是保证凸轮工件的高硬度，高耐磨性 的必要金相组织，上述专利申请中渗碳由于渗碳层的含碳不高，经淬火加低温回 火后的渗碳层只能形成隐针马氏体+少量残余奥氏体的组织，不具有针状碳化物， 凸轮工件的表面硬度只有58～62HRC，硬度不高、耐磨性不高，凸轮工件在使用 过程中常常发生使用几小时便划伤或咬合，或经常在早期使用过程中快速磨损导 致报废的现象发生。

如果常规工艺对凸轮工件也采用高碳势渗碳，又会出现新的问题，高碳势渗 碳过程中由于碳化物的堆积，渗碳后冷却过程中会出现网状碳化物的析出，及渗 碳层的含碳量降低，降低了凸轮工件的硬度和耐磨性，由此导致后续的淬火过程 中将会产生过多的残余奥氏体，使得凸轮工件的硬度达不到要求，造成不合格产 品或影响工件使用性能。

同时，现有技术中的凸轮工件润滑性能差，摩擦副的摩擦系数高，凸轮工件 在跑合阶段和运行过程中发生滑动摩擦时没有自保护功能，导致凸轮工件的使用 寿命降低，易损坏。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有高硬度高耐磨性的大型柴油机凸轮工件的 生产工艺，该工艺同样也适用于滚轮工件。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：具有高硬度高耐磨性的大型 柴油机凸轮工件的生产工艺，该工艺包括毛胚锻造、退火、粗加工、渗碳加高温 回火、半精加工、淬火加低温回火以及精加工步骤，其特征在于：所述渗碳加高 温回火具体步骤如下：

(1)当炉温达到890～910℃时开炉，将凸轮工件放入炉中，当炉温重新升到 740～760℃时向炉内持续滴甲醇，当炉温继续上升至840～860℃时在保持滴甲醇 的同时开始持续滴入异丙醇以提升炉内的碳势，当炉温升到920～940℃的渗碳温 度时，保持碳势为1.38％～1.40％，保持炉压6～8mm水柱开始强渗与扩散，渗碳 过程持续约20～22小时，6～8mm水柱即58.83990～78.45320Pa；

(2)凸轮工件渗碳完成后，降低炉温至890～910℃，然后保温30～45分钟后 进行淬油，快速冷却凸轮工件，将冷却后的凸轮工件放入610～650℃的炉温内进 行高温回火，高温回火的回火时间为2～4小时。

上述步骤(1)中甲醇作为稀释剂，异丙醇作为渗碳剂滴入炉内，使炉内碳势可 以升高至1.38％～1.4％的高碳势，1.38％～1.4％的高碳势可以使得凸轮工件最终表 面渗碳层的含碳量达到1.28～1.30％，渗碳深度达到2.45～2.50mm，高含碳量有 利于凸轮工件在后序工艺中形成针状碳化物，针状碳化物是高硬度组织，可保证 凸轮工件的高硬度与高耐磨性。

上述步骤(2)在高温回火时需要先保温30～45分钟，待整个工件温度均匀后淬 油，由于凸轮工件渗碳后渗碳层的含碳量较高，如果采用空冷的方法将会导致渗 碳层内网状碳化物的析出，为了防止网状碳化物的析出，本发明采用保温30～45 分钟然后淬油，通过淬油快速冷却凸轮工件，防止网状碳化物析出，保证渗碳层 的碳化物均匀析出，保证渗碳层的高含碳量，为后续工艺中形成含有针状碳化物 的高硬度组织打好基础。