柴油机针阀体高效热处理技术

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-54 GCr15柱塞副和针阀体的热处理工艺图3-55 马氏体分级淬火工艺曲线①分级温度和时间。图3-56 分级淬火温度和时间对GCr15残留奥氏体数量的影响1—850℃分级淬火保持5min 2—850℃分级淬火保持3min图3-57 较大功率柴油机针阀体图3-58 GCr15SiMn钢针阀体真空热处理工艺曲线3)25SiMnMoVA钢的热处理技术要求为硬度62～65HRC。18Cr2Ni4WA钢针阀体的热处理工艺其技术要求为硬度62～66HRC。渗碳后重新加热的热处理工艺如图3-60所示。

（1)常用材料的技术要求油泵油嘴偶件常用材料与技术要求见表3-49。

表3-49油泵油嘴偶件常用材料与技术要求

另外新型材料20CrMoS用于重型载货汽车发动机喷油器偶件，其呈冷拉退火态供货，显微组织为F＋P，硬度为179～239HBW，其各项性能均优于18Cr2NiWA。

（2)油泵柱塞副和喷油偶件的热处理油泵柱塞副和喷油偶件使用的材料不同，采用的热处理工艺不同。机械加工工艺流程为热轧退火→切料→机械加工→热处理→精加工→稳定化处理→成品。

1)GCr15钢的热处理技术要求为硬度62～65HRC，马氏体级别小于3级。热处理流程为淬火加热→油中冷却→冰冷处理→回火→两次时效处理。工艺参数为840～860℃盐浴加热，在160～170℃的硝盐中分级冷却，在－60～－70℃温度下冷处理30～40min，工件升到室温后放入150～170℃温度下，回火2～4h，随后在130℃温度时效两次，每次4～6h。低温回火可使淬火马氏体转变为回火马氏体，残留奥氏体发生转变，起到减小淬火应力和保持尺寸稳定的作用。GCr15柱塞副和针阀体的热处理工艺如图3-54所示。

采用冷处理的目的是减少残留奥氏体的数量，稳定组织尺寸。淬火温度不能过高，否则会使Ms点明显下降，造成残留奥氏体的数量增多，为了减少畸变，可在150～180℃进行分级淬火。马氏体分级淬火工艺曲线如图3-55所示。在热处理过程中需要注意以下几点。

图3-54 GCr15柱塞副和针阀体的热处理工艺

图3-55 马氏体分级淬火工艺曲线

①分级温度和时间。温度低于150℃将提高残留奥氏体的数量，使冰冷处理的效果降低；保持时间应依据零件的大小而定，一般为2～5 min，原则是确保内外温度一致，时间过长又会造成残留奥氏体的数量增多，在钢的Ms点盐浴中冷却零件的截面十分均匀地形成马氏体组织，因此不会形成过大的残留应力。分级淬火的特点是减轻零件开裂的倾向，零件的畸变和残留应力小，有利于提高零件的内在质量，需要注意分级淬火的温度、保温时间以及从淬火槽中取出的工艺流程，这些对残留奥氏体数量有直接的影响，如图3-56所示。

②分级后的冷却。资料介绍冷却方式对残留奥氏体的数量有很直接的影响，分级后可采用水冷、油冷或空冷，只有快速的水冷才能最大限度地减少残留奥氏体的数量。

③如采用淬火油冷，则应严格控制淬冷油温和停留时间，如油温过高或时间过短，零件未能冷透将使内部残留奥氏体的数量增多，会造成硬度不足或尺寸的不稳定，影响零件的热处理质量。

2)GCr15SiMn钢的热处理技术要求为硬度达到62～65HRC。其热处理工艺如下:较大功率的柴油机的针阀体采用GCr15SiMn钢制造，图3-57所示为它的外形尺寸。但采用GCr15钢的热处理工艺处理的工件，其寿命仅为几十个小时，在实际生产中采用真空油淬热处理，寿命提高到2000h以上。

在真空炉内830～850℃加热，保温60min，冲入高纯氮气（99.999％以上)到炉压40kPa入油冷却，其工艺曲线如图3-58所示。

图3-56 分级淬火温度和时间对GCr15残留奥氏体数量的影响

1—850℃分级淬火保持5min 2—850℃分级淬火保持3min

图3-57 较大功率柴油机针阀体

图3-58 GCr15SiMn钢针阀体真空热处理工艺曲线

3)25SiMnMoVA钢的热处理技术要求为硬度62～65HRC。工艺流程为渗碳→淬火→回火。渗碳在强碳势的渗碳剂中进行，一般采用中孔堵塞的固体渗碳处理，也可采用煤油和甲醇进行气体渗碳。采用820～830℃或中孔堵塞的860～880℃气体渗碳工艺。采用CO₂红外仪或氧探头控制炉内气氛的方法，可确保渗碳质量，目前国内外已经推广真空渗碳工艺，其具有渗碳质量好、工件变形小、环境无污染、生产方便、使用寿命长、劳动条件好等优点，因此具有良好的经济效益和社会效益。

第一种热处理工艺为920℃渗碳保温结束后油冷，于240～280℃的油炉或硝盐炉中回火。第二种工艺为910℃加热在280℃的硝盐炉中分级冷却，约10～20min转油冷。回火在260～280℃的温度下进行。第二种工艺可获得最佳的冲击韧度，寿命得到大幅度提高。

（3)18Cr2Ni4WA钢针阀体的热处理工艺其技术要求为硬度62～66HRC。基本工艺流程为渗碳→随罐空冷→冷处理→低温时效。另外也可采用渗碳→高温回火→淬火→冰冷处理→四次回火的工艺流程。

固体渗碳后随罐空冷进行冰冷处理的工艺如图3-59所示，热处理后的硬度大于58HRC。渗碳后重新加热的热处理工艺如图3-60所示。