曲轴软氮化工艺的改进与优化.pdfVIP

第四届中国热处理活动周暨第九届江苏省热处理年会论文集(2006年5月，南京) 曲轴软氮化工艺的改进与优化 马静芬，冯雅明 (’一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司，江苏无锡214026) 摘要：通过C02+NH3气氛曲轴软氮化正交试验，确定了钢曲轴优化的工艺参数，该工艺与原乙醇加氨软氮化 工艺比较，其组织、疲劳性能两者无明显差异，且后者比原工艺更经济。 关键词：曲轴；软氮化；正交试验；疲劳性能 我公司钢曲轴软氮化工艺一直沿用球铁曲轴的软氮化工艺，采用的是NH3+含有四氯化碳的酒精。对 球铁曲轴而言，从多年的使用情况来看，此工艺比较经济且较稳定；对钢曲轴而言，随着深度、硬度要求 的不断提高，该工艺的经济性下降且因硬度达不到要求造成返工率提高，同时原工艺的生产使用也逐步暴 露出一些问题，如CC!。易产生粉尘，阻塞管道，降低设备使用寿命，且还受酒精的质量干扰。为了降低各 化后的氮化物结构均为Fe3N(C)的￡相【3“】。优点为对设备影响小，无需催渗剂，有进一步缩短钢曲轴软氮 化时间的可能性。为此，采用C02+NH3气氛进行软氮化工艺改进与优化试验。 I试验方法 h。气氛为：2000 求40Cr钢曲轴软氮化层深度≥0．20mm，硬度≥550HVl(部分机型≥500HVl)，保温5 2500L／h氨量+100～120d／min乙醇量(排气140d／min)。 40Cr钢两种材质的曲轴进行工艺参数优化。然后各选一种最优化的工艺进行实物试验，制样检测渗层深度、 硬度及脆性，各取1支曲轴进行疲劳试验与原工艺曲轴对比，并进行用户跟踪试验论证其可行性。 2试验结果与分析 2．1试样试验 八炉试验，结果见表1。 由表l可知，在缩短曲轴软氮化工艺时间的情况下，试样与曲轴表面硬度、软氮化层深度可达到相应 的曲轴技术条件。因此根据曲轴形状，考虑尽可能小的跳动，进行系统正交试验优化工艺。 2．2正交试验方案设计 L／min，故以温度、时间、NH3量作为考虑冈 由于C02用量对氮化影响较小，根据经验一般为5～6 素，其因素位级表见表2。试验计划与结果见表3。 由表3可知：氨流量对40Cr钢曲轴硬度的影响比较明显，其二位级有利于硬度的提高，而对深度的 影响温度较明显，其二位级有利于深度加深。但考虑40Cr曲轴基体要求与变形，该种材料曲轴较适宜的 5～6L／min(排气时仅通C02)。 参数组合为550C保温4h，氨气1800-2100L／h，C02 42CrMoA钢曲轴各因素中时间与氨流量对硬度影响比较明显，其二位级有利于硬度的提高，而温度与 氨流量对深度的影响较明显，其二位级有利于深度的增加。综合考虑42CrMoA曲轴变形，该种材料曲轴 307 较适宜的参数组合为550。C保温4h，氨气1800～2100 L／h，C025、6L／min(排气时仅通C02)。 表1 C02+NH3气氛软氮化(试样)结果 TablelResultsofthe underthe C02+NH3atmosphere(sample) nitrocarburizing 材质 工艺参数 编号 渗层硬度(HVl)渗层深度／mm l 620=630 0．35 2 630；640 0．30 42CrMoA钢 3 620；