一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝的製作方法
2023-12-06 18:36:21 1
本發明涉及汽車配件處理技術領域，具體涉及一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝。
背景技術：
曲軸瓦就是曲軸軸瓦，安裝在曲軸和缸體的固定託架上，起到軸承作用的瓦片通常叫做曲軸軸瓦。一般柴油機曲軸瓦間隙：0.12-0.207mm，汽油機曲軸主軸瓦間隙，極限磨損量不超過0.17mm。目前，曲軸瓦的加工方式一般為車削成型，強度往往難以保證，有時在使用中產生斷裂、磨損嚴重、耐高溫性差等不安全現象，對工業生產危害很大。因此，研製出一種有效處理曲軸瓦的工藝以提高其強韌性、耐高溫、耐磨損等至關重要，對現有技術和經濟發展都具有顯著的推進效果。
技術實現要素：
針對上述存在的問題，本發明提出了一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括兩次分段的淬火、回火調質處理、氮碳共滲和表面稀土/氧化鋁滲鍍強化處理，製得的曲軸瓦終產品具有優異的耐磨耐高溫性，綜合機械性能相較於未處理前提高了50％以上，硬度可達63hrc，磨損量小於0.01mm。
為了實現上述的目的，本發明採用以下的技術方案：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1000-1020℃條件下淬火、540-550℃高溫回火，然後再在980-1000℃條件下淬火、300-320中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為630-640pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持5-6h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理20-30min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下380-400℃保溫3h，再以30-50℃/h降溫至室溫，即得終產品。
優選的，步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.45-0.56％、si0.9-1.2％、mn0.5-0.6％、ti0.7-1.1％、mo0.8-1.3％、cu0-0.5％、b0-0.1％、餘量為fe和不可避免的雜質。
優選的，所述曲軸瓦還包括cr、ni，百分含量為10.8％≤cr+ni≤13.6％。
優選的，步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3。
優選的，步驟2)中助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
優選的，步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm。
優選的，步驟3)中稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的3-6％。
由於採用上述的技術方案，本發明的有益效果是：本發明表面處理工藝包括兩次分段的淬火、回火調質處理、氮碳共滲和表面稀土/氧化鋁滲鍍強化處理，製得的曲軸瓦終產品具有優異的耐磨耐高溫性，綜合機械性能相較於未處理前提高了50％以上，硬度可達63hrc，磨損量小於0.01mm。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1010℃條件下淬火、540℃高溫回火，然後再在980℃條件下淬火、300℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為630pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持5h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理20min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下400℃保溫3h，再以30℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.45％、si1.1％、mn0.55％、ti0.7％、mo1.2％、cu0.5％、b0.05％、餘量為fe和不可避免的雜質，還包括cr、ni，百分含量為(cr+ni)10.8％。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的4％。
實施例2：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1020℃條件下淬火、550℃高溫回火，然後再在990℃條件下淬火、310℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為640pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持6h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理30min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下390℃保溫3h，再以40℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.5％、si1％、mn0.6％、ti1％、mo1.8％、cu0.1％、b0.1％、餘量為fe和不可避免的雜質，還包括cr、ni，百分含量為(cr+ni)13.6％。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的6％。
實施例3：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1000℃條件下淬火、550℃高溫回火，然後再在1000℃條件下淬火、310℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為640pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持6h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理30min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下380℃保溫3h，再以40℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.56％、si1.2％、mn0.58％、ti1.1％、mo0％、cu0.3％、b0.08％、餘量為fe和不可避免的雜質，還包括cr、ni，百分含量為(cr+ni)11.2％。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的5％。
實施例4：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1000℃條件下淬火、545℃高溫回火，然後再在1000℃條件下淬火、320℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為630pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持6h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理30min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下390℃保溫3h，再以50℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.48％、si0.9％、mn0.5％、ti0.8％、mo1.3％、cu0％、b0％、餘量為fe和不可避免的雜質，還包括cr、ni，百分含量為(cr+ni)12.4％。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的3％。
實施例5：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1020℃條件下淬火、550℃高溫回火，然後再在990℃條件下淬火、300℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為630pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持5h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理30min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下400℃保溫3h，再以50℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.53％、si1.1％、mn0.55％、ti0.9％、mo1％、cu0％、b0.06％、餘量為fe和不可避免的雜質。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的4％。
實施例6：
一種降低汽油機曲軸瓦磨損量的表面處理工藝，包括以下步驟：
1)調質處理：將成型的曲軸瓦分段進行兩次淬火、回火，具體為先在1010℃條件下淬火、540℃高溫回火，然後再在980℃條件下淬火、320℃中溫回火，得產品一；
2)氮碳共滲處理：調節爐壓為630pa，在510℃條件下通入混合氣和助滲蒸汽對產品一進行共滲處理，保持6h，得到產品二；
3)稀土/氧化鋁滲鍍處理：將適量稀土、氧化鋁共混，加入兩者總質量10％的聚乙烯醇和2倍的水，超聲處理20min，過濾，冷凍乾燥得粉料，然後採用冷噴塗擴散滲鍍工藝，將噴塗在產品二表面，然後在氮氣氛圍下380℃保溫3h，再以30℃/h降溫至室溫，即得終產品。
步驟1)中曲軸瓦採用合金鋼材料，包括以下百分含量組分：c0.55％、si1.2％、mn0.56％、ti1.1％、mo1.2％、cu0.2％、b0％、餘量為fe和不可避免的雜質。
步驟2)中混合氣為滲氮劑與滲碳劑的混合物，所述混合氣中c、n原子比為2:3，助滲蒸汽為體積分數為6％的乙醇蒸汽和體積分數為2.5％的氨基甲酸甲酯蒸汽的混合蒸汽。
步驟3)中稀土為la、ce、sc的組合物，氧化鋁具體為中孔氧化鋁，平均孔徑為5-10nm，稀土與中孔氧化鋁的添加質量比為1:3，兩者總質量為產品二質量的5％。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。