为提高曲轴的疲劳强度,许多工厂采用了等离子体氮化技术,其中采用这项技术以山东曲轴总厂、大连柴油机厂、东风集团朝阳柴油机公司等为典型代表。仅山东曲轴总厂就拥有LD-150A型等离子体氮化设备二十多台,而朝阳柴油机公司以采用了LDMC-150A型国内最先进、功率最大、装炉量最多的大型脉冲电源等离子体氮化设备而著名。下面仅根据在上述厂家所作的曲轴离子氮化工艺试验谈谈beat·365(中国)-官方网站的体会,供各位专家和同行们参考。
一、曲轴离子软氮化工艺参数的理论范围
就曲轴等离子体氮化技术而言,大多数厂家采用了离子软氮化技术,其工艺参数的制定一般应遵循以下几项原则:
1. 氮化温度的选择范围
等离子体氮化就是利用真空辉光放电的方法把氮渗入金属表面形成FeN 的一种化学热处理方法。在铁氮相图中,580℃为同素异晶转变点,低于580℃其组织为α铁,高于580℃其组织转变为γ铁。通常,提高处理温度有助于氮化物的形成和获得较深的渗层(在相同时间内),这是因为扩散系数与温度的指数变化成正比。但是,由于在γ铁中氮的扩散系数仅为α铁中的1/4 ,当处理温度高于580℃时,渗层的增长反而减慢,因此,离子氮化的控制温度范围为520℃至580℃。
2. 软氮化温度的选择范围
对于碳钢或铸铁或低合金钢,人们常采用离子软氮化(低温碳、氮共渗)技术。就大量的实践表明:氮化层的硬度和渗层与温度、时间、浓度有极值关系。通常在氨气与丙酮之比为10:1,温度在560℃至580℃,时间在3至4小时之间,获得最佳的硬度和渗层。在铁氮碳三元相图中,同素异晶转变点略有降低,其等温截面大约降至575℃。当温度高于575℃时,随着温度的升高,渗层和硬度迅速下降,高于600℃时,渗层几乎完全消失。为使有较好的碳、氮共渗效果,离子软氮化的控制温度一般为540℃至580℃。
3. 其他因素对工艺参数的影响
以上是根据相图作出的工艺温度控制范围,实际上它还要受到其它因素的限制。①为保证零件性能的综合要求,在离子氮化之前一般还需要进行预先热处理,离子氮化的上限温度不应超过预先热处理温度;②根据零件易变形程度,选择适当的升温速度并应在预先热处理使组织充分均匀化。
综上所述:离子软氮化的温度控制范围应在540℃以上,时效温度以下,并根据零件的具体要求,选择合适的升温速度。
二、曲轴离子氮化工艺
目前,国内生产曲轴所采用的典型材料为球墨铸铁和42CrMoTi。
与处理其他氮化零件相类似,曲轴的离子氮化工艺一般要经过打弧,升温,保温,冷却等4个阶段,包括出装炉,大致耗时18个小时。不同的厂家在离子氮化工艺上略有不同。