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        氣門的氮碳共滲工藝

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
        掃一掃!氣門的氮碳共滲工藝掃一掃!
        人氣:-發表時間:2017-08-03 09:00【

        (1)氣門的工作條件和要求

        氣門是在內燃機工作過程中密封燃燒室和控制內燃機氣體交換的精密零件,是保證內燃機動力性能、可靠性和耐久性的關鍵部件,因此進、排氣門是其心臟部件。氣門在工作過程中閥口錐面與汽缸蓋相互接觸部分、氣閥桿端與搖臂之間發生劇烈的摩擦作用、高溫氣體沖刷和腐蝕溫度高,進氣門主要承受反復沖擊的機械負荷,其工作溫度在300~400℃,而排氣門除承受沖擊的機械負荷外,還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應力、錐面熱箍應力和燃燒時氣體壓力等的共同作用,排氣門的工作溫度為600~800℃,因此在運動過程中氣門要承受沖擊載荷和燃燒廢氣的腐蝕等作用,工作條件惡劣。因此對氣門的技術要求為:

        ①氣門有高的熱強性和良好的耐腐蝕性;

        ②冷熱交替條件下,內部組織與性能不變,具有良好的綜合力學性能;

        ③在工作條件下具有足夠的熱強性和高耐磨性;

        ④有高的抗氧化性;

        ⑤良好的機械加工和熱加工性。

        (2)材料的選擇和機械加工流程

        根據氣門的工作環境和技術要求,所采用的材料必須具備足夠的高溫強度和耐磨性能,良好的抗氧化性和抗燃氣腐蝕性能,較高的熱傳導率和較低的膨脹系數等,同時具備優良的冷熱加工性和焊接性能等。材料的選擇應按工作環境、介質和耐久性等幾個方面進行綜合考慮,通常要采用含碳量0.3%~0.5%的合金鋼制造,合金元素有鉻、硅、鎳、鎢、鉬等,而下面的三類鋼材即可滿足要求,國家標準推薦下列幾種材料來制作氣門。這些材料具有高的高溫性能、在冷熱變化的情況下其組織穩定,并有一定的抗氧化性及抗燃氣腐蝕性,抗沖擊性和抗動應力,熱加工易于成型,切削加工性好。

        ①低合金結構鋼,40Cr、45Mn2;

        ② 馬氏體耐熱鋼(Cr-Si),4Cr9S12、4Cr10Sio2Mo、5Cr8Si2、9Cr18Mo2V、8Cr20Si2Ni、5Cr8Si3;

        ③奧氏體耐熱鋼有以下幾種( 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。

        推薦桿桿焊(雙金屬,盤部堆焊合金、桿部鍍鉻)氣門的流程為(奧氏體耐熱鋼+合金結構鋼或馬氏體耐熱鋼):磨桿部外圓→車盤外圓→車盤端面→車堆焊槽→切斷→荒磨桿端面→磨倒角→錐面堆焊→荒磨桿部外圓→車盤外圓→磨盤外圓→荒車盤錐面→荒磨盤錐面→精車盤端面和倒角→粗磨桿端面→桿部倒角→中磨桿部外圓→半精磨盤錐面→精磨桿部端面→磨鎖夾槽、倒角→半精磨桿部外圓→精磨盤錐面→密封試驗→光磨桿端面→精磨桿部外圓→桿部鍍鉻或氮碳共滲→精加工→檢驗→包裝。

        (3)氣門的一般熱處理

        對整體低合金結構鋼和馬氏體耐熱鋼制造的氣門,熱處理的方式為調質處理(淬火+高溫回火)以得到回火索氏體組織,基體硬度在28~37(HRC),目的是確保氣門的基體強度和韌性滿足要求,同時為氮碳共滲等作好組織上的準備。熱處理工藝流程為:淬火→次回火→拋丸→調直→二次回火→二次拋丸調直。 

        對整體(或大頭)奧氏體耐熱鋼,為碳化物彌散分布的奧氏體耐熱鋼,其熱處理方式為固溶十時效處理或僅時效處理,一般晶粒度4~10級,在700℃以下具有良好的強度、硬度和較好的抗腐蝕性能。該類材料如加熱溫度小于980℃,表面形成裂紋,當溫度超過1200℃,因大量晶間存在M7C3的薄片沉淀晶界而出現裂紋。時效處理后的平面硬度23~38(HRC),層狀析出物≤15%。熱處理工藝流程如下:固溶(或僅時效處理)→調直→時效處理→拋丸→調直。

        (4)氣門氮碳共滲

        氣門進行氮碳共滲的目的是提高表面的耐磨性、抗氧化性、抗咬合性以及耐腐蝕性等,延長桿部的使用壽命,技術要求為氮碳共滲層深度為0.010~0.060mm;表面硬度≥600( HV0.2);脆性小于2級;滲氮層疏松和氮化物1~3級;桿部的變形量或漲量≤0. 005mm;桿部、小頭端面粗糙度Ra為0.5以下;外觀為均勻一致的黑色,無銹蝕、桿部花斑、表面劃傷或磕碰傷、表面腐蝕、表面掉色等;清潔度≤0. 5mg/支。

        氮碳共滲的工藝流程為:浸泡→漂洗→噴淋→預熱→氮碳共滲→氧化→冷卻→清洗→光飾→煮油。

        此文關鍵字:氮碳共滲

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