[发明专利]用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体氮碳共渗工艺，具体的为一种用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺。

背景技术

气体氮碳共渗工艺目前虽然已经广泛应用于各类小缸径曲轴及部分大缸径钢制曲轴上，但是对于缸径大于等于200mm的柴油机曲轴来说，目前主要强化工艺为整体淬火、圆角滚压强化、中频淬火、氮化处理及氮碳处理(井式炉)等，而没有采用卧式气体氮碳共渗工艺对其进行强化，而现有的大缸径柴油机曲轴的强化工艺还均存在一些不足：

1、采用整体淬火的柴油机曲轴存在抗疲劳性不足的缺陷，容易疲劳损伤；

2、圆角滚压强化只能提高疲劳强度，对曲轴的耐磨性几乎没有作用；

3、采用中频淬火工艺对曲轴进行强化，只能提高其耐磨性，另外，由于圆角处是淬火区与非淬火区的交接处，存在拉应力，使得曲轴的疲劳强度大大降低；

4、采用渗氮处理的强化工艺存在生产周期长、生产效率低的不足；

5、对于井式氮碳共渗处理的工艺，由于曲轴自重，导致曲轴变形无法预计。

鉴于此，本发明旨在探索一种用于大缸径柴油机球铁曲轴的气体氮碳共渗工艺，采用该工艺后，可大幅度提高曲轴表面疲劳强度、耐磨性和抗擦伤能力，同时还具备畸变小，相较于渗氮处理的生产效率更高的优点。

发明内容

本发明要解决的问题是提出一种用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺，采用该工艺强化后的大缸径柴油机球铁曲轴可大幅度提高表面疲劳强度、耐磨性和抗擦伤能力，同时还具备畸变小，相较于渗氮处理的生产效率更高的优点。

为了实现上述技术目的，本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺，包括如下步骤：

1）将曲轴平卧支撑于双室台车炉中；

2）随炉加热至350-400℃时，开始注入3-4m³/h的NH₃，并保温1-2小时；

3）继续随炉加热至500-520℃时，开始注入2-3m³/h的EXO，保温1-3小时；

4）继续随炉加热至560-580℃并保温5-7小时后，停止注入EXO；

5）所述曲轴随炉冷却至250-300℃后开始空冷，且空冷至温度为低于150℃时，吊开所述双室台车炉的马弗罩，并停止注入NH₃。

进一步，所述曲轴通过两个支撑点放置于双室台车炉中，且曲轴主轴颈弯曲高点朝上；

进一步，所述EXO为放热性气体，其组成成分为（体积比）N₂=85%，CO₂=10%，H₂=2.5%，CO=2.5%。

本发明的有益效果为：

本发明的曲轴采用球墨铸铁制作，比碳素钢和合金钢材料的成本低，加工成本也低，且由于球铁材料本身的特性，其耐磨性比钢制件好；采用本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的气体氮碳共渗工艺不仅可用于缸径大于等于200mm的柴油机曲轴，而且采用该氮碳共渗工艺过后，可均匀有效增加曲轴表面的碳含量和氮含量，可大幅度提高曲轴表面疲劳强度、耐磨性和抗擦伤能力，同时还具备畸变小，相较于渗氮处理的生产效率更高的优点。

附图说明

图1为本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺第一实施例工艺图；

图2为本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺第而实施例工艺图；

图3为本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺第而实施例工艺图；

图4为本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺第而实施例工艺图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。

本发明用于大缸径柴油机球铁曲轴的卧式气体氮碳共渗工艺，包括如下步骤：

1）将曲轴平卧支撑于双室台车炉中；

2）随炉加热至350-400℃时，开始注入3-4m³/h的NH₃，并保温1-2小时；

3）继续随炉加热至500-520℃时，开始注入2-3m³/h的EXO，保温1-3小时；

4）继续随炉加热至560-580℃并保温5-7小时后，停止注入EXO，其中EXO为放热式气体；