[发明专利]铁基活塞环槽侧面激光淬火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基活塞环槽侧面激光淬火工艺，更具体的讲该工艺方法是应用锰系黑色磷化技术，对活塞环槽侧面再进行激光淬火，以获得合理的淬火硬度，来提高活塞环槽侧面的耐磨性，可广泛应用于铁基材料表面硬度的提高。 

背景技术

自诞生激光表面处理技术以后，激光表面处理成为一种新兴材料表面处理技术。激光淬火技术是诸多的激光表面处理技术中研究最广，工业应用占有比例最大的一种。激光表面淬火快冷快热的过程使得金属表面形成超高硬度的板条马氏体和孪晶马氏体组织。 

活塞环槽由于其粗糙度较高，激光表面淬火亦形成光束反射，使之激光淬火过程激光光束的不均匀，故淬火后形成马氏体组织不均匀，活塞环槽在使用过程中由组织的不均匀造成膨胀系数不同，以致活塞环卡死。本工艺方法在解决了激光表面淬火的反射及淬火后材料的不均匀性，同时也为提高机械的稳定性和可靠性奠定了重要的基础。 

发明内容

本发明通过提供一种能够实现铁基活塞环槽进行激光淬火并获得理想效果的工艺方法。 使淬火层表面获得超高硬度的板条马氏体和孪晶马氏体组织，减少显微淬火裂纹的形成，提高环槽侧面的耐磨性能、延长活塞环槽疲劳寿命。 

本发明提供的技术方案： 

铁基活塞环槽侧面激光淬火工艺，其工艺过程如下：

1）、对铁基活塞的环槽侧面进行精车，且预留余量；

2）、对铁基活塞进行锰系磷化处理：漂洗→酸洗→漂洗→表调→磷化→漂洗→烘干；

3）、环槽侧面激光淬火处理；

4）、硬化后环槽成型加工。

步骤1）所述的精车环槽后，环槽单边预留余量为0.05mm，环槽侧面粗糙度达到Ra 1.0以下； 

步骤2）所述的锰系磷化过程中表调步骤的表调液为： 将深圳市欧得美科技有限公司生产的表面调整剂-型号为ODM PD-A与ODM PD-B，以每种药剂按2-5g/L加软化水在常温下获得混合药液，表调时间：60-80秒；得到的表调液的药液表面形成均一、细微结晶的膜层。

步骤2）所述的锰系磷化过程中磷化步骤的磷化处理液的调制过程如下： 

将深圳市欧得美科技有限公司生产的型号为ODM FMN-220A磷化剂按照130-150g/L加软化水进行混合形成溶液，混合后搅拌均匀，加温至66-71℃，加入废的铁基活塞本体，6-10分钟后将其取出，然后检测混合溶液中铁离子的含量，当铁离子的含量达到0.5pt，加温混合溶液到92°C-98°C的温度，在此温度范围内确认磷化处理液的总酸度。总酸度要求为：TA=50±1pt；铁离子含量0.3-3g/L，当溶液达到了总酸度及铁离子含量的要求时，则得到了磷化处理液。  

  步骤3）所述的环槽侧面激光淬火深度为0.5-0.6mm，淬火硬度达HRC 50.5以上。 

  本发明的有益效果是：从活塞环槽硬度及金相组织的检测结果证明，该工艺流程的实施能获得组织均匀的超高硬度板条马氏体和孪晶马氏体组织。此外我们进行了发动机活塞能耗实验，其燃油经济性也有明显提高。 

具体实施方式

铁基活塞环槽侧面激光淬火工艺，其工艺过程如下： 

1）、对铁基活塞的环槽侧面进行精车，精车环槽后单边预留余量为0.05mm，环槽侧面粗糙度达到Ra 1.0以下。

2）、对铁基活塞进行锰系磷化处理：漂洗→酸洗→漂洗→表调→磷化→漂洗→烘干； 

所述的锰系磷化过程的表调步骤的表调液为：将深圳市欧得美科技有限公司生产的表面调整剂-型号为ODM PD-A与ODM PD-B，以每种药剂按2-5g/L加软化水在常温下获得混合药液，表调时间：60-80秒；得到的表调液的药液表面形成均一、细微结晶的膜层。

所述的锰系磷化过程的磷化步骤的磷化液的调制过程如下： 

将深圳市欧得美科技有限公司生产的型号为ODM FMN-220A磷化剂按照130-150g/L加软化水进行混合形成溶液，混合后搅拌均匀，加温至66-71℃，加入废的铁基活塞本体，6-10分钟后将其取出，然后检测混合溶液中铁离子的含量，当铁离子的含量达到0.5pt，加温混合溶液到92°C-98°C的温度，在此温度范围内确认磷化处理液的总酸度。总酸度要求为：TA＝50±1pt；铁离子含量0.3-3g/L，当溶液达到了总酸度及铁离子含量的要求时，则得到了磷化处理液。  

3）、环槽侧面激光淬火处理；环槽侧面激光淬火深度为0.5-0.6mm，淬火硬度达HRC 50.5以上。 

4）、硬化后环槽成型加工。