一種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓共軌的閥套(如圖1)是車用發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的重要零部件，也是一個(gè)易損件，它在使用磨損后需要及時(shí)地進(jìn)行更換。它是以滾珠軸承鋼(GCrl5)材質(zhì)生產(chǎn)加工制造并裝配在共軌噴油器體的油腔內(nèi)，在車用發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中起到控制燃油的一次性噴射量，提升燃油爆燃率的作用。雖然高壓共軌閥套的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于它在高壓(200MPa以上)的工作環(huán)境下安裝和工作，需要具備有優(yōu)良的耐磨損、耐高溫和耐沖擊的特點(diǎn)以及閥套自身尺寸和精度的熱穩(wěn)定性，故要求閥套產(chǎn)品必須應(yīng)具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、拆卸維護(hù)方便等諸多的技術(shù)條件。
[0003]以滾珠軸承鋼(GCrl5)材質(zhì)制造的機(jī)械零部件，在軸承行業(yè)中應(yīng)用的最為普遍，對(duì)其進(jìn)行熱處理的作用主要是為了提高其硬度和耐熱性、耐磨性、在高溫狀態(tài)下工作尺寸和幾何形狀的穩(wěn)定性等諸方面的機(jī)械性能?，F(xiàn)在所采用的熱處理工藝路線均為傳統(tǒng)的熱處理工序流程，即:球化退火-淬火-回火。為防止零部件在熱處理的過(guò)程中的脫碳，有的工藝又在熱處理的爐中加入了保護(hù)氣體；還有以采用延長(zhǎng)回火時(shí)間的工藝，以減少滾珠軸承鋼材質(zhì)的零部件在熱處理后殘余奧氏體的存在；有的以滾珠軸承鋼(GCrl5)材質(zhì)制造的產(chǎn)品零件，在熱處理的過(guò)程中還增加了冷凍處理的過(guò)程。但以上所采用的種種熱處理原有的工藝技術(shù)，對(duì)于增加其閥套的耐磨性、尤其是在高溫工作狀態(tài)下對(duì)閥套抗磨損性、閥套尺寸和精度的穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)使用壽命等各方面，都沒(méi)有從根本上予以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝，增強(qiáng)了閥套的耐磨性，提高了閥套的尺寸精度，延長(zhǎng)了閥套的使用壽命。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:該種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝，其特征在于包括以下步驟:
[0006]步驟一、去應(yīng)力退火:將高壓共軌的閥套的毛坯件用工位器裝填在箱式爐中，隨爐加熱至550±10°C，保溫150分鐘?180分鐘，出爐后空冷至室溫；
[0007]步驟二、碳氮共滲:將經(jīng)步驟一處理后的高壓共軌的閥套毛坯件放入箱式氣體滲碳氮化爐中；所用氣體包括丙烷、氨氣和甲醇，碳勢(shì)選擇0.85%，共滲溫度為860±5°C，共滲時(shí)間90分鐘；
[0008]步驟三、淬火處理:將碳氮共滲后的高壓共軌的閥套隨爐降溫至840±5°C時(shí)放入淬火油中冷卻，淬火油油溫60°C，冷卻時(shí)間為20分鐘；
[0009]步驟四、清洗和干燥:經(jīng)淬火處理后的高壓共軌的閥套毛坯件先用3%的金屬清洗劑溶液浸泡10分鐘，金屬清洗劑溶液溫度70± 10°C，再用3%亞硝酸鈉防銹水噴淋清洗5分鐘，亞硝酸鈉防銹水溫度為70±10°C，瀝水5分鐘后出爐，空冷5-10分鐘；
[0010]步驟五、冷凍處理:將清洗干凈的高壓共軌的閥套毛坯件立即裝入到深冷恒溫箱內(nèi)進(jìn)行深冷處理，設(shè)定溫度為-130°C，冷凍時(shí)間不低于60分鐘，取出后空冷至室溫；
[0011]步驟六、回火處理:將冷凍處理后的高壓共軌的閥套毛坯件放在回火爐內(nèi)回火，回火溫度260± 10°C，回火時(shí)間150分鐘?180分鐘，將高壓共軌的毛坯件取出后空冷至室溫。
[0012]進(jìn)一步地，步驟一中保溫時(shí)間為160分鐘。
[0013]進(jìn)一步地，步驟二中氨氣輸入速度為4L/min，丙燒輸入速度為10L/min，甲醇輸入速度為20L/min。
[0014]進(jìn)一步地，步驟六中回火時(shí)間為165分鐘。
[0015]進(jìn)一步地，所述的高壓共軌的閥套由GCrl5材質(zhì)制作而成。
[0016]進(jìn)一步地，所述的工位器為頂部敞口的處理框，處理框的底部為平面，處理框底部及四周均為鏤空結(jié)構(gòu)，所述的工位器由耐高溫的不銹鋼制成。
[0017]進(jìn)一步地，高壓共軌的閥套平鋪散放在處理框內(nèi)。
[0018]綜上，本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0019](I)、由于氮的滲入滲層相變溫度降低，因此碳氮共滲能在較低的溫度下進(jìn)行，共滲后奧氏體晶粒不致長(zhǎng)大，工件不易過(guò)熱，便于直接淬火，而且淬火后的變形量小。
[0020](2)、由于氮的催滲作用使?jié)B入速度增加，在相同的溫度和時(shí)間條件下，碳氮共滲層的深度遠(yuǎn)大于滲碳層的深度。即在相同的溫度條件下，碳氮共滲的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滲碳的速度，縮短了熱處理的用工時(shí)間。碳氮共滲的滲層雖較普通工藝的滲碳層較為薄一些，但在0.3mm-0.5mm的范圍之內(nèi)，能滿足高壓共軌閥套的使用要求。
[0021](3)、由于氮的滲入降低了滲層的馬氏體相變溫度，致使淬火后殘余奧氏體較多，硬度有所下降。因此，在淬火后又增加了深冷處理，促進(jìn)奧氏體的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，使殘余奧氏體的保留率在3%以下，極大限度的提高了高壓共軌閥套尺寸和形狀的熱穩(wěn)定性。
[0022](4)、由于氮的滲入滲層的臨界冷卻速度降低，提高了滲層的淬透性，使工件能在更低的冷卻速度下淬硬表層，并減小淬火變形和開裂傾向。
[0023](5)、產(chǎn)品在碳氮共滲后進(jìn)行淬火，滲層中出現(xiàn)氮化物和含氮的針狀馬氏體，可大幅提尚廣品的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為閥套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的熱處理工藝曲線圖；
[0026]圖3為本發(fā)明處理框的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明裝爐方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特征和原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，所舉實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]如圖2所示，該閥套的碳氮共滲熱處理工藝主要包括六個(gè)步驟，分別為一、去應(yīng)力退火，二、碳氮共滲，三、淬火處理，四、清洗和干燥，五、冷凍處理，六、回火處理。
[0030]具體步驟如下，步驟一、去應(yīng)力退火:將高壓共軌的閥套的毛坯件用工位器裝填在箱式爐中，隨爐加熱至550±10°C，保溫150分鐘?180分鐘，出爐后空冷至室溫；
[0031]步驟二、碳氮共滲:將經(jīng)步驟一處理后的高壓共軌的閥套毛坯件放入箱式氣體滲碳氮化爐中；所用氣體包括丙烷、氨氣和甲醇，碳勢(shì)選擇0.85%，共滲溫度為860±5°C，共滲時(shí)間90分鐘。滲層相變溫度降低，因此碳氮共滲能在較低的溫度下進(jìn)行，共滲后奧氏體晶粒不致長(zhǎng)大，工件不易過(guò)熱，便于直接淬火，而且淬火后的