一種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱處理工藝技術領域，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】
[0002]高壓共軌的閥套(如圖1)是車用發動機燃油噴射系統的重要零部件，也是一個易損件，它在使用磨損后需要及時地進行更換。它是以滾珠軸承鋼(GCrl5)材質生產加工制造并裝配在共軌噴油器體的油腔內，在車用發動機燃油噴射系統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構相對簡單，但由于它在高壓(200MPa以上)的工作環境下安裝和工作，需要具備有優良的耐磨損、耐高溫和耐沖擊的特點以及閥套自身尺寸和精度的熱穩定性，故要求閥套產品必須應具有可靠性高、使用壽命長、拆卸維護方便等諸多的技術條件。
[0003]以滾珠軸承鋼(GCrl5)材質制造的機械零部件，在軸承行業中應用的最為普遍，對其進行熱處理的作用主要是為了提高其硬度和耐熱性、耐磨性、在高溫狀態下工作尺寸和幾何形狀的穩定性等諸方面的機械性能。現在所采用的熱處理工藝路線均為傳統的熱處理工序流程，即:球化退火-淬火-回火。為防止零部件在熱處理的過程中的脫碳，有的工藝又在熱處理的爐中加入了保護氣體；還有以采用延長回火時間的工藝，以減少滾珠軸承鋼材質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)材質制造的產品零件，在熱處理的過程中還增加了冷凍處理的過程。但以上所采用的種種熱處理原有的工藝技術，對于增加其閥套的耐磨性、尤其是在高溫工作狀態下對閥套抗磨損性、閥套尺寸和精度的穩定性以及延長使用壽命等各方面，都沒有從根本上予以解決。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術中存在的問題，本發明提供了一種高壓共軌的閥套碳氮共滲熱處理工藝，增強了閥套的耐磨性，提高了閥套的尺寸精度，延長了閥套的使用壽命。
[0005]本發明解決其技術問題所采取的技術方案是: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，碳勢選擇0.85%，共滲溫度為860±5°C，共滲時間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時放入淬火油中冷卻，淬火油油溫60°C，冷卻時間為20分鐘；
[0009]步驟四、清洗和干燥:經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進行深冷處理，設定溫度為-130°C，冷凍時間不低于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回火，回火溫度260± 10°C，回火時間150分鐘?180分鐘，將高壓共軌的毛坯件取出后空冷至室溫。
[0012]進一步地，步驟一中保溫時間為160分鐘。
[0013]進一步地，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]進一步地，步驟六中回火時間為165分鐘。
[0015]進一步地，所述的高壓共軌的閥套由GCrl5材質制作而成。
[0016]進一步地，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構，所述的工位器由耐高溫的不銹鋼制成。
[0017]進一步地，高壓共軌的閥套平鋪散放在處理框內。
[0018]綜上，本發明的上述技術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行，共滲后奧氏體晶粒不致長大，工件不易過熱，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滲入速度增加，在相同的溫度和時間條件下，碳氮共滲層的深度遠大于滲碳層的深度。即在相同的溫度條件下，碳氮共滲的速度遠遠大于滲碳的速度，縮短了熱處理的用工時間。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，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，促進奧氏體的進一步轉變，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)、產品在碳氮共滲后進行淬火，滲層中出現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度。
【附圖說明】
[0024]圖1為閥套的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明的熱處理工藝曲線圖；
[0026]圖3為本發明處理框的結構示意圖；
[0027]圖4為本發明裝爐方式示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本發明的特征和原理進行詳細說明，所舉實施例僅用于解釋本發明，并非以此限定本發明的保護范圍。
[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步驟，分別為一、去應力退火，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，碳勢選擇0.85%，共滲溫度為860±5°C，共滲時間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行，共滲后奧氏體晶粒不致長大，工件不易過熱，便于直接淬火，而且淬火后的