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气门的氮碳共渗工艺

文章出处:青岛丰东热处理责任编辑:热处理设备小许查看手机网址
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人气:-发表时间:2017-08-03 09:00【

(1)气门的工作条件和要求

气门是在内燃机工作过程中密封燃烧室和控制内燃机气体交换的精密零件,是保证内燃机动力性能、可靠性和耐久性的关键部件,因此进、排气门是其心脏部件。气门在工作过程中阀口锥面与汽缸盖相互接触部分、气阀杆端与摇臂之间发生剧烈的摩擦作用、高温气体冲刷和腐蚀温度高,进气门主要承受反复冲击的机械负荷,其工作温度在300~400℃,而排气门除承受冲击的机械负荷外,还受到高温氧化性气体的腐蚀以及热应力、锥面热箍应力和燃烧时气体压力等的共同作用,排气门的工作温度为600~800℃,因此在运动过程中气门要承受冲击载荷和燃烧废气的腐蚀等作用,工作条件恶劣。因此对气门的技术要求为:

①气门有高的热强性和良好的耐腐蚀性;

②冷热交替条件下,内部组织与性能不变,具有良好的综合力学性能;

③在工作条件下具有足够的热强性和高耐磨性;

④有高的抗氧化性;

⑤良好的机械加工和热加工性。

(2)材料的选择和机械加工流程

根据气门的工作环境和技术要求,所采用的材料必须具备足够的高温强度和耐磨性能,良好的抗氧化性和抗燃气腐蚀性能,较高的热传导率和较低的膨胀系数等,同时具备优良的冷热加工性和焊接性能等。材料的选择应按工作环境、介质和耐久性等几个方面进行综合考虑,通常要采用含碳量0.3%~0.5%的合金钢制造,合金元素有铬、硅、镍、钨、钼等,而下面的三类钢材即可满足要求,国家标准推荐下列几种材料来制作气门。这些材料具有高的高温性能、在冷热变化的情况下其组织稳定,并有一定的抗氧化性及抗燃气腐蚀性,抗冲击性和抗动应力,热加工易于成型,切削加工性好。

①低合金结构钢,40Cr、45Mn2;

② 马氏体耐热钢(Cr-Si),4Cr9S12、4Cr10Sio2Mo、5Cr8Si2、9Cr18Mo2V、8Cr20Si2Ni、5Cr8Si3;

③奥氏体耐热钢有以下几种( Cr-Mn-Ni、Cr-Ni):4Cr14Ni14W2Mo、2Cr21Ni12N(21-12N)、5Cr21Mn8Ni2N(21-2N)、3Cr23Ni8Mn3N(23-8N)、5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)、5Cr21Mn9Ni4NbW2N(21-4N+WNb)、6Cr21Mn10MovNhN、NiCr20T1Al等。

推荐杆杆焊(双金属,盘部堆焊合金、杆部镀铬)气门的流程为(奥氏体耐热钢+合金结构钢或马氏体耐热钢):磨杆部外圆→车盘外圆→车盘端面→车堆焊槽→切断→荒磨杆端面→磨倒角→锥面堆焊→荒磨杆部外圆→车盘外圆→磨盘外圆→荒车盘锥面→荒磨盘锥面→精车盘端面和倒角→粗磨杆端面→杆部倒角→中磨杆部外圆→半精磨盘锥面→精磨杆部端面→磨锁夹槽、倒角→半精磨杆部外圆→精磨盘锥面→密封试验→光磨杆端面→精磨杆部外圆→杆部镀铬或氮碳共渗→精加工→检验→包装。

(3)气门的一般热处理

对整体低合金结构钢和马氏体耐热钢制造的气门,热处理的方式为调质处理(淬火+高温回火)以得到回火索氏体组织,基体硬度在28~37(HRC),目的是确保气门的基体强度和韧性满足要求,同时为氮碳共渗等作好组织上的准备。热处理工艺流程为:淬火→次回火→抛丸→调直→二次回火→二次抛丸调直。 

对整体(或大头)奥氏体耐热钢,为碳化物弥散分布的奥氏体耐热钢,其热处理方式为固溶十时效处理或仅时效处理,一般晶粒度4~10级,在700℃以下具有良好的强度、硬度和较好的抗腐蚀性能。该类材料如加热温度小于980℃,表面形成裂纹,当温度超过1200℃,因大量晶间存在M7C3的薄片沉淀晶界而出现裂纹。时效处理后的平面硬度23~38(HRC),层状析出物≤15%。热处理工艺流程如下:固溶(或仅时效处理)→调直→时效处理→抛丸→调直。

(4)气门氮碳共渗

气门进行氮碳共渗的目的是提高表面的耐磨性、抗氧化性、抗咬合性以及耐腐蚀性等,延长杆部的使用寿命,技术要求为氮碳共渗层深度为0.010~0.060mm;表面硬度≥600( HV0.2);脆性小于2级;渗氮层疏松和氮化物1~3级;杆部的变形量或涨量≤0. 005mm;杆部、小头端面粗糙度Ra为0.5以下;外观为均匀一致的黑色,无锈蚀、杆部花斑、表面划伤或磕碰伤、表面腐蚀、表面掉色等;清洁度≤0. 5mg/支。

氮碳共渗的工艺流程为:浸泡→漂洗→喷淋→预热→氮碳共渗→氧化→冷却→清洗→光饰→煮油。

此文关键字:氮碳共渗

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