[其他]柴油机针阀偶件热处理工艺

说明书

本发明涉及一种用气体热分解在热表面上的气相渗镀的工艺。

柴油机喷油器针阀偶件（亦称喷油嘴）从发明到现在近一个世纪以来，国内外均采用淬火，获得马氏体的硬化法。

长期以来，一般采用GCr15钢作为制造针阀偶件材质，因其资源丰富、冷热加工性能好、成本较低，通过现行热处理工艺强化后，在中低转速柴油机上使用，基本上是可以胜任的。

现行热处理工艺的要点，如资料《农机油泵油嘴热处理工艺汇编（现行工艺）》（《热处理工艺汇编》编，1980年6月）指出的：

淬火：用氰盐炉或氨分解气体保护炉，加热温度850°±10℃，用150°～190℃的硝盐浴冷却或机油冷却。达到获得硬度HRC62～65，金相组织1～4级马氏体，表层不正常组织≤0.01毫米。淬火后1小时内须进行-60℃、保温1小时的冷处理。

回火：加热温度160°～170℃;保温3小时。

时效：加热温度130°±5℃，保温6小时，在回火后和磨削加工后各进行一次。

尽管现行工艺的要求是严格的，但还存在残余奥氏体，且回火温度低于针阀偶件工作温度，短时间工作后，硬度便有明显下降。还在工作中出现微量变形，导至产生“卡死”、“雾化不良”、“使用期短”等不良现象，严重影响到柴油机的性能。目前国内外油泵油嘴生产厂迫于此况，为提高几何形状尺寸稳定性和红硬性，纷纷淘汰GCr15钢，改用高合金钢种，如采用18Cr2Ni4WA-W18Cr4V钢作针阀偶件材质，卡死等不良现象虽减轻了，却大大增加了冷热加工难度，成本显著提高，广泛应用受到限制。

本发明的任务是采用新的热处理方法，获得索氏体基体，提高工作时的几何形状尺寸稳定性;表面形成均匀的硬质渗层，既耐磨损又耐腐蚀。制作出优质针阀偶件。

本发明的依据是：在高速增压柴油机上采用GCr15钢现行热处理工艺制作的针阀偶件，普遍存在“卡死”等不良现象。除少数因机械夹杂物导致的卡死外，大多数是针阀体、针阀在工作时几何形状尺寸变化引起的卡死。以一种具体型的针阀体结构，如图1所示，说明卡死机理。在环形壁（2）上钻有通入燃油的三个注油孔（3），偶件卡死后在中孔（4）的导向面上可见到擦伤块，大多数擦份块位于相邻两个注油孔的中部区域，且靠近盛油槽（5）端部的擦伤块比靠密封端面（1）者为多。

金属学原理阐明：GCr15钢淬火形成马氏体时，由于受残余母相刚性的限制，相变时新旧相之间互相牵制、互相配合，使得马氏体及残余奥氏体都会发生协作形变，马氏体及邻近的奥氏体都具有高密度位错。对针阀体来说，注油孔附近的环形壁被严重削弱，位错运动受到了阻碍，因此在注油孔附近形成应力集中。由此或产生裂纹，或引起变形才能使应力松弛。又对GCr15钢来说，淬火并经低温回火后，横向比纵向的强度低得多。故针阀体在汽缸工作温度的作用下，应力松弛将引起中孔在注油孔附近发生横向形变。本发明人使用X-射线应力测定仪检查，证实在注油孔附近的薄壁处存在较高的拉应力，在相邻两个注油孔之间的环形壁中部应力为零。本发明人对钻有不同个数注油孔的针阀体，进行诱发形变后，用泰勒“73”型圆度仪（TALYROND73SYSTEM）检测中孔圆度，高倍放大，自动记录中孔圆度图象（图2-图6）。显示出中孔中心与各注油孔中心的连线上，即环形壁最薄处，中孔外凸变形量最大。而在相邻两个注油孔之间的环形壁中部，因受牵动，中孔半径变得最短，所以此处最易引起卡死。又汽缸工作温度愈高、形变量愈大;还有由于注油孔偏向中孔斜钻，靠盛油槽端的环形壁更薄，中孔变形量增大。这些与实际卡死现象是吻合的。

以上说明：用GCr15钢经现行热处理工艺制作的针阀体，因获得马氏体、残余奥氏体等高密度位错金相组织，注油孔阻碍了位错运动的连续性，注油孔附近存在应力集中，在汽缸工作温度作用下，应力释放，导致中孔产生似多棱形形变而卡死。

从具体工作状况分析，针阀体和针阀的心部，即基体部分须具高度的几何尺寸稳定性，不存在磨损，所以通过淬火获得马氏体，并不是良好的选择。而中孔、密封座面（6）、喷孔（7）等工作表面，允许的磨损量很小，只需有厚度≥0.03毫米的耐磨损的硬化层就可满足工作要求，这在近代技术中，不一定非采用马氏体不可。

本发明就是根据上述卡死机理的发现完成的，达到了良好的效果。

本发明的具体作法是：GCr15钢制针阀体、针阀在软氮化前进行由淬火和回火组成的预处理。