具有高耐磨性的內燃機挺柱及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有高耐磨性的內燃機挺柱以及制造方法，其包括以下步驟1）按照要求得到內燃機挺柱的加工件；2）將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理；3）對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應淬火；4）對內燃機挺柱的高頻淬火件進行低溫回火。該具有高耐磨性的內燃機挺柱的盤部表面自外向內依次設有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，所述含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。本發明增加了硬化層深度且硬化層深適當，從而大幅度提高了挺柱工作表面的耐磨性及抗接觸疲勞性能，大大提升內燃機挺柱的可靠性。
【專利說明】
具有高耐磨性的內燃機挺柱及其制造方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種具有高耐磨性的內燃機挺柱W及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 內燃機挺柱是凸輪的從動件，其作用是將凸輪的推力傳遞給推桿和氣口，實現氣 口的開關動作，同時還承受凸輪所施加的側向力。隨著對汽車安全性、環保性、經濟性的要 求越來越高，內燃機挺柱做為內燃機配氣機構的關鍵零件之一，其所受接觸應力大大增加 (高達1300MPa)，如此高的接觸應力下，傳統挺柱的故障率日益增加，其可靠性已成為制約 內燃機安全與壽命的重要影響因素。
[0003] 現在普通使用的內燃機挺柱的底面一般非平面，而為較大曲率半徑的球面，W達 到挺柱底面均勻磨損的目的，在挺柱圓周一般鉆有通孔，便于筒內收集的機油流出，對挺柱 底面和凸輪加 W潤滑；另外，由于挺柱中間為空屯、，其質量得到大幅減輕。對內燃機挺柱的 表面加強方式主要是將其材質改變，其采用合金鋼制成，并將該合金鋼制成的內燃機挺柱 進行氮化處理，合金鋼本身具有一定的強度、硬度，氮化處理使合金鋼表面得到很薄的一層 致密化合物層，表面維氏硬度進一步提高，其耐磨性、耐蝕性也得到提高。但是運種方式存 在W下缺點，1)硬化層深度很淺，且具有較高脆性，抗疲勞性能較差。表層化合物層一般控 制在0.006mm，往里為氮擴散層，硬度隨之急劇下降，整個硬化層深度一般0.1mm左右，極淺 的硬化層使挺柱極易出現剝落等失效風險；2)高碳合金鋼氮化處理難度較大，氮化處理后 表層的化合物層極易出現大量疏松，大量疏松的存在將大大降低表層的耐磨性、接觸疲勞 強度等機械性能，導致工作過程中化合物層容易出現剝落，并不斷擴大，最終導致大面積材 料嚴重剝落，氣口間隙增大，燃燒異常，內燃機功率下降等問題，減短使用壽命；W上缺點使 挺柱在日益提高的接觸應力作用下頻繁出現材料剝落失效，現有技術中內燃機挺柱的抗接 觸疲勞性能已不能滿足要求。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的第一個技術問題是提供一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造 方法，利用該制造方法制得的挺柱的硬化層深度大大增加，抗接觸疲勞強度W及耐磨性大 幅度增加。
[0005] 為解決上述技術問題，所提供的具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其包括 W下步驟： 1) 將毛巧件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350-420°C，保溫 40-120min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545-575Γ，氮化時間為 60-150min，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持其溫度為350-450°C， 8-15min后取出，再油冷3-15min，冷卻至150-200°C后取出，再用溫度為80-100°C的水清洗， 50-120min后取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐對所述氮化件進行 加熱，加熱至800-970°C后保溫0-6S，使用澤火介質進行冷卻，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱 的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至180-240 °C，保溫2-4小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0006] 步驟2 )中的鹽浴氮化中CNCT的離子濃度為3 2%-36%。
[0007] 步驟1)中采用Crl2W#鋼材制成鋼棒，通過裁切機將鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛 造制成毛巧件，步驟1)和步驟2)之間，對內燃機挺柱的加工件進行澤火和高溫回火處理，首 先將所述加工件預熱至900-990°C，保溫10-20min，然后再加熱至1000-1040°C，保溫20- 40min后置于循環冷卻空氣中冷卻30-60min，冷卻至120-180°C后送進回火爐，將其加熱至 550-650°C，保溫30-100min后置于循環冷卻空氣冷卻至100-140°C，將其運出回火爐通過自 然空氣冷卻至室溫。
[0008] 步驟1)中采用45#鋼制成鋼棒，通過裁切機將鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成 毛巧件，步驟1)和步驟2)之間，對內燃機挺柱的加工件進行澤火和高溫回火處理，首先將所 述加工件預熱至720-790°C，保溫10-20min，然后再加熱至820-840°C，保溫20-40min后置于 水中冷卻10-15S，冷卻至200-300°C后送進回火爐，將其加熱至500-540°C，保溫30-100min 后置于循環冷卻空氣冷卻至100-140°C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻至室溫。
[0009] 步驟1)中采用冷激鑄鐵制成毛巧件，對毛巧件進行去應力退火處理，在退火爐中 將毛巧件加熱至500-550°C，保溫1-2小時后隨爐冷卻30-100min，冷卻至100-140°C，將其運 出退火爐通過自然空氣冷卻至室溫。
[0010] 采用上述步驟時，通過將加工件進行氮化處理，獲得0.005-0.016mm深的化合物 層，氮化層的深度高達0.08-0.25mm，將氮化處理生成的滲氮層迅速加熱至奧氏體化，隨后 急冷，使其轉變成含氮的細微馬氏體，該馬氏體的正方晶格c/a(正方度)得到提高，所W挺 柱的疲勞強度及澤透性能都比單一澤火情況有一定程度的提高;在高頻澤火過程中，隨著 奧氏體化的進行，在氮化時先生成的表層白色化合物e-Fe2-3N、丫 化4N逐步分解，生成丫- Fe、FeO等，運種分解過程隨加熱保溫時間的延長而持續進行，且表層的N進一步往內部擴 散，快速冷卻，生成含氮的Fe-C-N系的細微馬氏體，具有組織細小、晶界多、位錯密度較高、 李晶較少等特點，位錯滑移困難，故材料的強度、硬度、疲勞性能均得到大幅度提高，復合強 化挺柱表層消除疏松缺陷，且碳化物得到細化，提高表層強度、抗接觸疲勞強度。并且，內燃 機挺柱經氮化后再進行高頻澤火，化合物層消失，相應的其中的疏松消失，且澤火使大塊狀 碳化物溶解析出后變得細小，進一步提高了表層的強度。挺柱表層為含氮、碳間隙原子的馬 氏體，該馬氏體為化-C-N系細微組織，氮是極強烈擴大丫區的元素，大幅度降低α與丫的轉 變溫度，即大幅降低共析點，當合金鋼氮化后，澤火加熱得到單一的丫 Ν相，隨后快速冷卻時 即可得到含過飽和的氮、碳原子的含氮馬氏體α'，因氮化物阻止晶粒長大，生成的含氮馬氏 體α'非常細小，因而挺柱整體具有優異的初性、耐磨性及疲勞強度等，在隨后的回火過程 中，由于含氮馬氏體〇'具有較高的過飽和度，會析出更多的碳化物和氮化物，故高溫回火后 仍具有很高的硬度、耐磨性、疲勞強度等。
[0011] 通過上述分析可W看出，依次經過澤火、高溫回火、鹽浴氮化、高頻澤火和低溫回 火后的內燃機挺柱，其表面組織中含氮馬氏體極細、硬度高，增加了硬化層深度且梯度平 緩，其耐磨性優于單獨氮碳共滲或單獨高頻澤火，而且隨著接觸應力的增高，顯示出更好的 耐磨性能，另外經過上述工藝后，硬化層深適當，缺口疲勞強度也得到提高，從而大幅度提 高了挺柱工作表面的耐磨性及抗接觸疲勞性能，大大提升內燃機挺柱的可靠性。
[0012] 本發明要解決的第二個技術問題是提供一種具有高耐磨性的內燃機挺柱，該挺柱 的硬化層深度大大增加，抗接觸疲勞強度W及耐磨性大幅度增加。
[0013] 為解決上述技術問題，提供了一種具有高耐磨性的內燃機挺柱，所述內燃機挺柱 的盤部表面自外向內依次設有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為 0.02-0.08mm，次表面馬氏體層的厚度為1.5-2.5 mm，所述含氮馬氏體層的硬度為760-820 HV，次表面馬氏體層的硬度為800-880HV，所述內燃機挺柱的橫截面中中屯、部硬度為300- 500HV。
[0014] 所述含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。
[0015] 本發明所提供的具有高耐磨性的內燃機挺柱具有W下優點：（1)解決目前挺柱所 受接觸應力不斷提升的背景下，耐磨性不足，頻繁出現磨損失效問題，在不改變挺柱材料、 結構、不增加成本的前提下，大幅度提高挺柱工作表面的耐磨性及抗接觸疲勞性能，大大提 升內燃機挺柱的可靠性。（2)提高了挺柱表層的疲勞強度、耐磨性。（3)復合強化挺柱硬化層 深度大大增加，且硬度下降平緩。合適的硬化層深度及平緩的硬度梯度大大提高了表層的 耐磨性及疲勞強度等性能。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖對本發明作進一步的說明： 圖1是本發明一種實施例局部放大的結構示意圖； 圖2是圖1中實施例的內燃機挺柱的金相組織圖； 圖3是本發明另一種實施例局部放大的結構示意圖； 圖4是現有技術中內燃機挺柱的金相組織圖； 圖5是實施例1和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖； 圖6是實施例2和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖； 圖7是實施例3和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖； 圖8是實施例4和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖； 圖9是實施例5和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖； 圖10是實施例6和現有技術中氮化處理后的挺柱的硬度比較圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖4所示，現有技術中的內燃機挺柱的金相組織圖，現有技術中的內燃機挺柱經 過鍛壓、機加工后，再經過碳氮共滲的方式來增加其表面的硬度和提高表面耐磨性能，從金 相組織圖中可W看出，表層化合物層一般控制在0.006mm，往里為氮擴散層，硬度隨之急劇 下降，整個硬化層深度一般0.1mm左右，極淺的硬化層使挺柱極易出現剝落等失效風險。
[001引實施例1 如圖1和圖2所示，本發明提供了一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造 方法，該制造方法包括W下步驟： 1) 通過裁切機將由Crl2W#鋼材制成的鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛巧件，將 毛巧件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件;對內燃機挺柱的 加工件進行澤火和高溫回火處理，首先將所述加工件預熱至900-910°C，保溫10-12min，然 后再加熱至l000-l0l0°C，保溫20-25min后置于循環冷卻空氣中冷卻30-40min，冷卻至120- 130°C后送進回火爐，將其加熱至550-570°C，保溫30-50min后置于循環冷卻空氣冷卻至 100-110°C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻至室溫； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350-370°C，保溫 40-60min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545-555 °C，氮化時間為 60-70min，CNCT的離子濃度為32%，上述離子濃度為質量百分比濃度，鹽浴氮化后，將所述加 工件置于氧化鹽中氧化處理，保持其溫度為350-370°C，8-10min后取出，再油冷3-5min，冷 卻至150-170°C后取出，再用溫度為80-90°C的水清洗，50-60min后取出放置在自然空氣中 冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至800-820°C后保溫1S，使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上 述澤火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至180-190 °C，保溫2-3小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0019] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱3,其包括挺住本體W及盤部，具 體結構未在圖中示出，在此不再寶述，其盤部表面自外向內依次設有含氮馬氏體層和次表 面馬氏體層，含氮馬氏體層1的厚度為0.03mm，所述含氮馬氏體層的硬度為800 HV，所述內 燃機挺柱內比次表面馬氏體層更向內部的硬度為470HV，次表面馬氏體層2的厚度為2.1 mm，次表面馬氏體層2的硬度為840HV，并且含氮馬氏體層1的硬度自外向內逐漸增高，上述 硬度的測量采用維氏硬度計(顯微)來測量，通過測量計算得出。
[0020] 如附圖5所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較，上述附圖充分說明 本實施例的硬度大幅增大。
[0021] 如下表1所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表1
上述表1充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。
[0022] 結合圖1和圖2,高頻澤火過程中，隨著奧氏體化的進行，在氮化時先生成的表層白 色化合物e-Fe2-3N、丫 '-Fe4N逐步分解，生成丫 -Fe、FeO等，運種分解過程隨加熱保溫時間的 延長而持續進行，且表層的N進一步往內部擴散，快速冷卻，生成含氮的Fe-C-N系的細微馬 氏體，該細微馬氏體具有組織細小、晶界多、位錯密度較高、李晶較少等特點，位錯滑移困 難，故材料的強度、硬度、疲勞性能均得到大幅度提高，并且，挺柱表層為含氮、碳間隙原子 的馬氏體，該馬氏體為Fe-C-N系細微組織，氮是極強烈擴大丫區的元素，大幅度降低α與丫 的轉變溫度，即大幅降低共析點，當合金鋼氮化后，澤火加熱得到單一的丫 Ν相，隨后快速冷 卻時即可得到含過飽和的氮、碳原子的含氮馬氏體α'，因氮化物阻止晶粒長大，生成的含氮 馬氏體α'非常細小，因而挺柱整體具有優異的初性、耐磨性及疲勞強度等，在隨后的回火過 程中，由于含氮馬氏體〇'具有較高的過飽和度，會析出更多的碳化物和氮化物，故高溫回火 后仍具有很高的硬度、耐磨性和疲勞強度。
[0023] 通過上述對比可W看出：本實施例所提供的具有高耐磨性的內燃機挺柱，大幅度 提高挺柱工作表面的耐磨性及抗接觸疲勞性能，大大提升內燃機挺柱的可靠性，提高了挺 柱表層的疲勞強度、耐磨性，挺柱的硬化層深度大大增加，且硬度下降平緩，合適的硬化層 深度及平緩的硬度梯度大大提高了表層的耐磨性及疲勞強度等性能。
[0024] 實施例2 如圖3所示，本發明提供了另一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方 法，該制造方法包括W下步驟： 1) 通過裁切機將由Crl2W#鋼材制成的鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛巧件，將 毛巧件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件;對內燃機挺柱的 加工件進行澤火和高溫回火處理，首先將所述加工件預熱至960-990°C，保溫20min，然后再 加熱至1020-1040°C，保溫40min后置于循環冷卻空氣中冷卻60min，冷卻至160-180°C后送 進回火爐，將其加熱至630-650°C，保溫lOOmin后置于循環冷卻空氣冷卻至130-140°C，將其 運出回火爐通過自然空氣冷卻至室溫； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至400-420°C，保溫 90-120min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至565-575Γ，氮化時間為 12〇-150min，CN〇-的離子質量百分濃度為36%，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧 化處理，保持其溫度為440-450°C，15min后取出，再油冷10-15min，冷卻至180-200°C后取 出，再用溫度為80°C的水清洗，50min后取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱 的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至950-970°C后保溫2s，使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上 述澤火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至180°C，保 溫4小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0025] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱3，其盤部表面自外向內依次設 有含氮馬氏體層1和次表面馬氏體層2,含氮馬氏體層的厚度為0.03mm，次表面馬氏體層的 厚度為2.1mm，所述含氮馬氏體層的硬度為800 HV，次表面馬氏體層的硬度為840HV，所述內 燃機挺柱的橫截面中中屯、部硬度為470HV，所述含氮馬氏體層1的硬度自外向內逐漸增高。
[0026] 如附圖6所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較:上述附圖充分說明 本實施例的硬度大幅增大。
[0027] 如下表2所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表2_
上述表2充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。
[0028] 實施例3 本發明提供了再一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，該制造方 法包括W下步驟： 1) 通過裁切機將由45#鋼材制成的將鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛巧件，將毛 巧件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件;對內燃機挺柱的加 工件進行澤火和高溫回火處理，首先將所述加工件預熱至720-740°C，保溫lOmin，然后再加 熱至820°C，保溫40min后置于水中冷卻10s，冷卻至300°CW下后送進回火爐，將其加熱至 500°C，保溫lOOmin后置于循環冷卻空氣冷卻至100°C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻 至室溫； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350°C，保溫40min， 再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545°C，氮化時間為60min，CN〇-的離 子質量百分濃度為32%，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持其溫度為 350°C，8min后取出，再油冷3min，冷卻至150°C后取出，再用溫度為80°C的水清洗，50min后 取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至850°C后保溫Is,使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上述澤 火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至180°C，保 溫4小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0029] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱1，其盤部表面自外向內依次設 有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為0.04mm，次表面馬氏體層的厚 度為2.5 mm，所述含氮馬氏體層的硬度為800 HV，次表面馬氏體層的硬度為840HV，所述內 燃機挺柱的橫截面中中屯、部硬度為300HV，所述含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。
[0030] 如附圖7所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較:上述附圖充分說明 本實施例的硬度大幅增大。
[0031] 如下表3所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表 3_^
^^ ' 上述表3充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。 ' '
[0032] 實施例4 本發明提供了再一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，該制造方 法包括W下步驟： 1)通過裁切機將由45#鋼材制成的鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛巧件，將毛巧 件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件;對內燃機挺柱的加工 件進行澤火和高溫回火處理，首先將所述加工件預熱至770-790°C，保溫lOmin，然后再加熱 至840°C，保溫20min后置于水中冷卻15s，冷卻至200°CW下后送進回火爐，將其加熱至540 °C，保溫lOOmin后置于循環冷卻空氣冷卻至140°C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻至室 溫； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350°C，保溫40min， 再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545°C，氮化時間為60min，CN〇-的離 子質量百分濃度為32%，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持其溫度為 350°C，8min后取出，再油冷3min，冷卻至150°C后取出，再用溫度為80°C的水清洗，50min后 取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至850°C后保溫Is,使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上述澤 火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至240°C，保 溫2小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0033] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱1，其盤部表面自外向內依次設 有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為0.03mm，次表面馬氏體層的厚 度為1.8mm，所述含氮馬氏體層的硬度為760 HV，次表面馬氏體層的硬度為850HV，所述內燃 機挺柱的橫截面中中屯、部硬度為350HV，所述含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。
[0034] 如附圖8所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較:上述附圖充分說明 本實施例的硬度大幅增大。
[0035] 如下表4所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表4
上述表4充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。
[0036] 實施例5 本發明提供了再一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，該制造方 法包括W下步驟： 1)采用砂型鑄造冷激鑄鐵毛巧件，對毛巧件進行去應力退火處理，在退火爐中將毛巧 件加熱至550°C，保溫1小時后隨爐冷卻lOOmin，冷卻至100°C，將其運出退火爐通過自然空 氣冷卻至室溫。
[0037] 2)將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350°C，保溫 40min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545°C，氮化時間為60min， CN(T的離子質量百分濃度為32%，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持 其溫度為350°C，8min后取出，再油冷3min，冷卻至150°C后取出，再用溫度為80°C的水清洗， 50min后取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至850°C后保溫Is,使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上述澤 火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至180°C，保 溫4小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0038] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱1，其盤部表面自外向內依次設 有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為0.03mm，次表面馬氏體層的厚 度為2mm，所述含氮馬氏體層的硬度為800HV，次表面馬氏體層的硬度為830HV，所述內燃機 挺柱的橫截面中中屯、部硬度為500HV，含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。
[0039] 如附圖9所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較:上述附圖充分說明 本實施例的硬度大幅增大。
[0040] 如下表5所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表5
' 上述表5充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。 ' '
[0041 ] 實施例6 本發明提供了再一種實施例，一種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，該制造方 法包括W下步驟： 1)采用砂型鑄造冷激鑄鐵毛巧件，再對毛巧件進行去應力退火處理，在退火爐中將毛 巧件加熱至500,保溫2小時后隨爐冷卻30min，冷卻至100-140°c，將其運出退火爐通過自然 空氣冷卻至室溫。
[0042] 2)將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350°C，保溫 40min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545°C，氮化時間為60min， CN(T的離子質量百分濃度為32%，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持 其溫度為350°C，8min后取出，再油冷3min，冷卻至150°C后取出，再用溫度為80°C的水清洗， 50min后取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應澤火，采用高頻感應爐(60-400Wlz)對所 述氮化件進行加熱，加熱至850°C后保溫Is,使用澤火介質進行冷卻，在本實施例中，上述澤 火介質可采用油或水，冷卻至室溫，得到內燃機挺柱的高頻澤火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻澤火件進行低溫回火，首先將所述高頻澤火件加熱至240°C，保 溫2小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。
[0043] 通過上述方法制得的具有高耐磨性的內燃機挺柱1，其盤部表面自外向內依次設 有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為0.03mm，次表面馬氏體層的厚 度為1.5 mm，所述含氮馬氏體層的硬度為780HV，次表面馬氏體層的硬度為880HV，所述內燃 機挺柱的橫截面中中屯、部硬度為450HV，含氮馬氏體層的硬度自外向內逐漸增高。
[0044] 如附圖10所示，其硬度和現有技術中氮化處理后挺柱的相比較:上述附圖充分說 明本實施例的硬度大幅增大。
[0045] 如下表6所示，其硬化層厚度和現有技術中的相比較： 表6
上述表6充分說明本實施例的硬化層深度大幅增大。
[0046]本發明不受上述實施例中具體數值的限制，在權利要求所要保護的技術方案中的 數值范圍內的數值皆可W實現本發明，在本技術領域人員來說，基于本發明上具體結構的 等同變化W及部件替換皆在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種具有高耐磨性的內燃機挺柱，其特征是:所述內燃機挺柱的盤部表面自外向內 依次設有含氮馬氏體層和次表面馬氏體層，含氮馬氏體層的厚度為0.02-0.08mm，次表面馬 氏體層的厚度為1.5-2.5 mm，所述含氮馬氏體層的硬度為760-820 HV，次表面馬氏體層的 硬度為800-880HV。2. 根據權利要求1所述的具有高耐磨性的內燃機挺柱，其特征是:所述含氮馬氏體層的 硬度自外向內逐漸增高。3. -種具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其特征是包括以下步驟： 1) 將毛坯件按照內燃機挺柱的圖紙要求進行機加工得到內燃機挺柱的加工件； 2) 將內燃機挺柱的加工件進行氮化處理，首先將所述加工件預熱至350-420°C，保溫 40-120min，再進行鹽浴氮化，鹽浴氮化時，所述加工件溫度加熱至545-575Γ，氮化時間為 60-150min，鹽浴氮化后，將所述加工件置于氧化鹽中氧化處理，保持其溫度為350-450°C， 8-15min后取出，再油冷3-15min，冷卻至150-200°C后取出，再用溫度為80-100°C的水清洗， 50-120min后取出放置在自然空氣中冷至室溫，得到內燃機挺柱的氮化件； 3) 對內燃機挺柱的氮化件進行表面高頻感應淬火，采用高頻感應爐對所述氮化件進行 加熱，加熱至800-970°C后保溫6s以下，使用淬火介質進行冷卻，冷卻至室溫，得到內燃機挺 柱的高頻淬火件； 4) 對內燃機挺柱的高頻淬火件進行低溫回火，首先將所述高頻淬火件加熱至180-240 °C，保溫2-4小時后放置在自然空氣中冷卻至室溫，即可得到具有高耐磨性的內燃機挺柱。4. 根據權利要求3所述的具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其特征是:步驟2)中 的鹽浴氮化中CN(T的離子濃度為3 2%-36%。5. 根據權利要求3所述的具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其特征是:步驟1)中 采用Crl2W#鋼材制成鋼棒，通過裁切機將鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛坯件，步驟 1)和步驟2)之間，對內燃機挺柱的加工件進行淬火和高溫回火處理，首先將所述加工件預 熱至900-990°C，保溫10_20min，然后再加熱至1000-1040°C，保溫20-40min后置于循環冷卻 空氣中冷卻30-60min，冷卻至120-180°C后送進回火爐，將其加熱至550-650°C，保溫30-lOOmin后置于循環冷卻空氣冷卻至100-140 °C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻至室溫。6. 根據權利要求3所述的具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其特征是:步驟1)中 采用45#鋼制成鋼棒，通過裁切機將鋼棒切段，將每段鋼棒進行鍛造制成毛坯件，步驟1)和 步驟2)之間，對內燃機挺柱的加工件進行淬火和高溫回火處理，首先將所述加工件預熱至 720-790°C，保溫10_20min，然后再加熱至820-840°C，保溫20-40min后置于水中冷卻10-15s，冷卻至200-300 °C后送進回火爐，將其加熱至500-540 °C，保溫30-100min后置于循環冷 卻空氣冷卻至100-140 °C，將其運出回火爐通過自然空氣冷卻至室溫。7. 根據權利要求3所述的具有高耐磨性的內燃機挺柱的制造方法，其特征是:步驟1)中 采用冷激鑄鐵制成毛坯件，對毛坯件進行去應力退火處理，在退火爐中將毛坯件加熱至 500-550 °C，保溫1-2小時后隨爐冷卻30-100min，冷卻至100-140 °C，將其運出退火爐通過自 然空氣冷卻至室溫。
【文檔編號】C23C8/58GK106011739SQ201610508691
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月2日
【發明人】王慧芹, 張吉賢, 韓峰, 程祥軍, 辛延君, 張金芳
【申請人】濰柴動力股份有限公司