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連桿不鍍銅滲碳淬火工藝

文章出處:泊頭尚氏非標量具有限公司發表時間:2019年01月09日

 對于排量為125mL的摩托車,連桿是其發動機曲軸上最重要的零部件,其材質為20CrMo鋼,其經過滲碳、淬火、高溫回火、低溫回火等熱處理工序來達到其大端內孔的耐磨性、小端及桿部韌性的使用性能要求。


1.技術要求

保證這兩方面性能的具體技術要求為:

(1)硬度

大端端面及內孔表面為60~65HRC;桿部與小端要求基本相同,其表面及心部均為25~45HRC。


(2)滲碳層深度

大端端面及內孔表面需要滲碳淬火,成品滲碳層要求為0.6~0.9mm,淬火后硬度為60~65HRC;桿部及小端部位不要求滲碳淬火,硬度為25~45HRC。


(3)金相組織級別

大端滲碳層、桿部及小端為1~4級(按GB/T13298-91 金屬纖維組織檢驗方法標準)。


(4)碳化物級別

網狀碳化物小于2級(按GB1298-2008)。


為滿足產品的質量要求,一般采取兩種熱處理工藝來完成,一種工藝是采取鍍銅后進行滲碳淬火;另一種工藝是不鍍銅直接滲碳淬火。鍍銅法是在有鍍銅防滲碳,淬火區無漏滲的明示要求下能較好地達到各項要求。直接滲碳淬火法在連桿的非淬火區雖然存在一定厚度的滲碳層,但由于采取適當的熱處理工藝,如桿部退火、高溫回火等方法,加之連桿比較厚大,其最終力學性能與鍍銅法相差不大,都能滿足使用要求。


這種不鍍銅直接滲碳淬火的方法,在此類連桿的生產中,被多個曲軸連桿的生產廠家使用。從加工工藝上來講,鍍銅法是在鍍銅后去除大頭孔及其端面的鍍銅層,然后進行滲碳淬火,與不鍍銅法相比較,鍍銅費用大、成本高、工藝復雜、周期長,而且鍍銅工藝對環境有較嚴重的污染,在現實對環境保護呼聲越來越高的情況下,采取不鍍銅的滲碳淬火工藝得到了提倡。


2.連桿熱處理工藝過程

熱處理工藝路線:滲碳淬火(unicase自動生產線加熱爐)→高溫回火(unicase自動生產線回火爐)→大端淬火(鹽浴爐)→低溫回火(一般回火爐)。


(1)滲碳淬火前準備

工件清洗,垂直吊掛,連桿間隙均勻不得擠壓,裝架待滲。


(2)滲碳淬火

加熱爐爐溫升至920℃時通入甲醇(甲醇流量為2500mL/h)、連桿入爐→換氣10~20min后通入丙烷(丙烷流量為4L/min,可根據爐內的碳濃度調整)→滲碳(強滲:溫度為920℃、碳濃度為1.0%、時間為300~340min;擴散:溫度為920℃,碳濃度為0.7﹪、擴散時間為30min)→降溫(降溫至830℃后保溫30min、碳濃度為0.7﹪) →前室油冷(油冷10min、冷卻介質為N32全損耗系統用油)。


(3)高溫回火

將連桿裝入回火爐內升溫至600℃,保溫120min→出爐冷卻。


(4)大端淬火

將連桿大端部位浸入鹽浴爐溶液內(使用熱電偶測量溶液溫度,溫度保持在820~830℃內),左右晃動,加熱約5min→油冷(投入混合油內左右晃動,在油池內通入氣體保證油溫均勻。混合油為20#機油和柴油,比例為2:1)→出油冷卻。


(5)低溫回火

在回火爐溫度升至170℃時,將連桿裝入爐內,保溫120min,出爐冷卻。


(6)清洗

用100℃的堿水清洗,去除連桿表面的油污。


3.連桿滲碳淬火的質量檢驗情況

(1)大端

滲碳層工藝要求為0.7~1.0mm,實測0.85mm;硬度工藝要求為60~65HRC,實測為63.5HRC、64HRC、64HRC;金相組織工藝要求為1~4級回火馬氏體,實測為1.5級回火馬氏體。心部硬度工藝要求為25~45HRC,實測為43HRC、45HRC、45HRC;金相組織工藝要求為1~4級低碳馬氏體,實測為1級低碳馬氏體。


(2)小端

表面硬度工藝要求為25~45HRC,實測為39HRC、38HRC、40HRC。心部硬度工藝要求為25~45HRC,實測為26HRC、25HRC、28HRC;心部金相組織工藝要求為1~4級回火索氏體,實測為1.5級回火索氏體(注:小孔周圍及端面滲碳層厚為0.8mm)。


(3)桿部

表面硬度工藝要求為25~45HRC,實測為35HRC、38HRC、40HRC。心部硬度工藝要求為25~45HRC,實測為28HRC、29HRC、27.5HRC;心部金相組織工藝要求為1~4級回火索氏體,實測為1.5級回火索氏體(注:桿部表面滲碳層厚為0.8mm)。


從以上熱處理工藝路線的實施及滲碳淬火的質量檢驗情況可以看出,排量為125mL的摩托車發動機曲軸中的連桿,采用不鍍銅法進行滲碳淬火的質量完全可以滿足使用性能的技術要求。在長期為金城摩托車發動機配套的該型號曲軸連桿總成的過程中,沒有出現因采用該工藝的滲碳淬火問題。

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