[发明专利]一种用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金工零件热处理的加工方法，主要用于对机动车发动机连杆锻件的复碳淬火热处理，也可用于其它类似的金工零件的复碳淬火热处理。

 

背景技术

钢是主要由铁和碳两种元素及一些添加的合金元素组成，当钢在高温下与氧气、二氧化碳等氧化性气氛接触时，钢的表面会产生氧化和脱碳。

连杆产品如图1所示，一般由大头1、杆身2和小头3三个部分组成。由于模锻件，锻造的起始温度约为1200℃，终锻温度也在850℃以上，在高温下，钢件中的碳原子扩散速度很快，与空气中的氧气发生反应生成二氧化碳造成钢件脱碳，这个脱碳层在连杆锻造过程中会保留在连杆锻件的表面，同时连杆在锻造成型过程中同样不断地脱碳，使连杆锻件产生脱碳层，连杆锻件锻造成形以后，锻件仍处于较高的温度状态下，如果大量的高温锻件堆放在一起，则连杆锻件的温度很难在较短时间内降下来，这样就会导致连杆锻件在继续脱碳，使连杆锻件的脱碳层进一步增加，导致连杆锻件脱碳层不合格。在连杆锻件的热处理过程中，虽然采用保护气氛加热淬火，但是如果保护气氛控制不好时，也会使脱碳层增加致使连杆锻件的脱碳层不合格。通常连杆锻件的淬火热处理工艺流程为；工件摆放→淬火加热→淬火冷却→清洗→回火→检验。

钢的强度随着钢中的含碳量增加而增高，钢制零件的表面有脱碳层的（见图2），其表面的含碳量基本为零，则这个钢制零件的表面强度就比较低，向内逐渐上升至基体的含碳量，在受到外力作用时，表面易产生塑性变形和裂纹。在对零件进行热处理时，由于表面含碳量低甚至无碳，导致零件在淬火时表面体积收缩和里面不一致而产生表面裂纹。使用中零件的疲劳强度和寿命都会明显下降。

工作时，连杆的小头3与活塞作往复运动，大头1与曲轴一起作旋转运动，杆身2作复杂的平面摆动。连杆的失效方式主要表现在疲劳断裂，常发生在连杆的三个高应力区，即杆身中间、小头和杆身的过渡区以及大头和杆身的过渡区。连杆除大、小头孔和大、小头两平面需要机械加工外其余表面均为锻造表面，为了保证其耐疲劳强度，规定所有连杆锻件的总脱碳层深度不允许超过0.1mm，如大于0.1mm则视为不合格产品。所以对连杆锻件来说，脱碳层的深度指标是一个重要的技术参数，是不允许超过的指标。因此对于脱碳层不合格的连杆锻件如何挽救便成了研究的主要课题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题和目的是：针对现行生产中存在的连杆锻件表面脱碳层超标不合格的实际问题，在连杆普通淬火热处理方法的基础上进行改进，研制一种用于连杆锻件恢复碳淬火处理方法。从根本上挽救脱碳层不合格的连杆锻件，使其合格。有效地的保证连杆锻件质量，提高生产效率，满足现行生产的需求。

本发明的主要技术方案；在表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850—870℃，第二区、第三区加热温度为860—890℃，总加热时间为60—120分钟；在回火工序中，回火炉第一区加热温度为610℃。

本发明通过实际应用证明：对脱碳层的深度超标不合格的连杆锻件，通过复碳淬火热处理后，完全达标合格（见图3），连杆锻件表面的含碳量与心部的含碳量基本一致。有效地减少了废品损失，保证了连杆锻件的技术质量，适应大批量生产的需求，为我公司乃至整个行业内解决了一大技术难题。

附图说明

图1，是发动机连杆产品的示意图。

图2，是连杆锻件脱碳后其表面的碳原子分布状态图。

图3，是通过复碳淬火处理后，连杆锻件表面的碳原子分布状态图。

图4，是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

参照图4，对本发明的主要技术方案进行说明：本发明是在连杆普通淬火热处理方法的基础上进行改进的，整个工艺流程由A表面处理、B工件摆放、C加热复碳、D淬火冷却、E清洗、F回火、G检验组成。其主要技术方案是：在A表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850—870℃，第二区、第三区加热温度为860—890℃，总加热时间为60—120分钟；在F回火工序中，网带回火炉第一区加热温度为610℃。

实施例一、一般普通连杆，如连杆锻件材料：40Cr，重量：2.5Kg ，脱碳层深度：0.4mm，复碳后脱碳层深度要求：≤0.1mm。参照图1、4，复碳淬火处理具体操作：