[发明专利]一种锻钢曲轴材料的表面可控复合强化方法

权利要求书

1.一种锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：该方法首先对锻钢曲轴材料回转件进行热处理，然后在其表面进行表面机械滚压纳米化处理，从而在锻钢曲轴材料回转件的表面形成梯度组织细化结构层；所述锻钢曲轴材料为42CrMoA合金钢。

2.根据权利要求1所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述热处理过程为调质处理；或者，热处理过程为依次进行的中频淬火和低温回火处理。

3.根据权利要求2所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述调质处理过程为：正火预处理、淬火、高温回火和时效依次进行；其中：所述正火预处理温度为860-900℃，保温时间为200-300min；所述淬火温度为830-860℃；所述高温回火温度为620-660℃，保温时间为300-350min；所述时效温度为580-650℃，时效时间为300-400min。

4.根据权利要求3所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述调质处理之后，所述锻钢曲轴材料回转件均为回火索氏体组织，硬度达到HRC28以上。

5.根据权利要求2所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述热处理过程为依次进行的中频淬火和低温回火处理时，中频淬火温度为830-860℃；低温回火温度170-240℃，低温回火保温时间为60-120min。

6.根据权利要求5所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述锻钢曲轴材料依次进行中频淬火和低温回火处理之后，锻钢曲轴材料回转件表层为马氏体组织，表面硬度达到HRC52以上。

7.根据权利要求1所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述表面机械滚压纳米化处理是在表面机械滚压纳米化加工系统上实现；所述表面机械滚压纳米化加工系统由表面机械滚压纳米化加工头以及自动变位系统组成；所述表面机械滚压纳米化加工头包括硬质合金滚珠、支撑底座及润滑油路，所述硬质合金滚珠设在支撑底座末端并能够自由滚动，所述润滑油路设于支撑底座内用于对硬质合金滚珠的润滑；所述自动变位系统包括刀架和尾架；所述表面机械滚压纳米化加工头的支撑底座固定在自动变位系统的刀架上，所述锻钢曲轴材料回转件夹持在尾架上，通过机床控制所述刀架和回转件的动作。

8.根据权利要求7所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述表面机械滚压纳米化处理过程为：经热处理之后的锻钢曲轴材料回转件以线速度v₁旋转的同时，通过控制刀架位移使表面机械滚压纳米化加工头的硬质合金滚珠端部压入回转件表面一定深度Δx_i(1≤i≤n)，然后刀架沿回转件轴向以线速度v₂进给至设定长度即完成一次处理，重复上述过程进行n次处理，每次处理长度内Δx_i保持固定；处理过程中，润滑油路对滚珠及其与回转件接触区域进行润滑。

9.根据权利要求8所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：所述表面机械滚压纳米化处理过程中，所述锻钢曲轴材料回转件线速度v₁为1.0×10⁴mm/min-4.0×10⁴mm/min，所述硬质合金滚珠端部压入回转件表面深度Δx_i(1≤i≤n)为20-200μm，所述刀架沿回转件轴向进给线速度v₂为5.0×10^-3mm/r-4.0×10^-2mm/r，所述处理次数n为2-6。

10.根据权利要求1所述的锻钢曲轴材料的表面可控复合强化的方法，其特征在于：经过所述表面可控复合强化处理后，所述锻钢曲轴材料回转件表面形成梯度组织细化结构层，梯度组织细化结构层深度为200-700μm，回转件表面随深度方向的硬度呈梯度分布；回转件表层晶粒细化至≤50nm，表面硬度提高幅度大于1GPa，同时回转件表面的光洁度Ra≤0.2μm。