一种船用曲轴的离子氮化工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105603357A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201511030499.1(22)申请日2015.12.31(71)申请人浙江舟山博斯特船舶设计研究院有限公司地址316021浙江省舟山市定海区临城街道体育路18号舟山市科技创意研发园临时管理大楼215室(72)发明人范和平万伟周能旦楼卫增李旦(74)专利代理机构宁波市鄞州盛飞专利代理事务所(普通合伙)33243代理人贾森君(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种船用曲轴的离子氮化工艺(57)摘要本发明涉及金属热处理工艺技术领域，尤其是一种船用曲轴的离子氮化工艺；用有机溶剂对曲轴铸件进行清洗，去除表面的油污和杂质，干燥后，对曲轴铸件表面加以磷酸锰皮膜处理；将曲轴组件放置在曲轴专用氮化炉中，在阴极底盘上沿圆周按内、中、外三层均匀摆放40根曲轴；氮化炉的阴阳极分别挂放混合稀土合金；除去炉中空气，当炉中氨气含量达到90％以上时，再加热进行保温氮化处理；将氮化炉升温，分两阶段保温氮化；本发明的船用曲轴的离子氮化工艺处理后，可获得均匀的氮化层，跳动≤0.02mm，其氮化层≥0.12mm，化合层≥0.02mm，氮化层偏差≤0.03mm，HV0.1≥500，轴颈跳动≤0.02mm；本发明的工艺流程简单，生产安全，整炉氮化效果一致，达到氮化要求，提高了产品合格率。CN105603357ACN105603357A权利要求书1/1页1.一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)用有机溶剂对曲轴铸件进行清洗，去除表面的油污和杂质，干燥后，对曲轴铸件表面加以磷酸锰皮膜处理；(2)将步骤(1)中处理后的曲轴组件放置在曲轴专用氮化炉中，在阴极底盘上沿圆周按内、中、外三层均匀摆放40根曲轴；氮化炉的阴阳极分别挂放混合稀土合金；(3)除去炉中空气，往氮化炉内通入无水氨气，然后通过辉光放电清理曲轴表面残留的污物，当炉中氨气含量达到90％以上时，再加热进行保温氮化处理；(4)将氮化炉升温，分两阶段保温氮化：a.第一次升温保温稳定化阶段：点弧升温，控制升温速度v为2.5℃/min，炉内压力为50-130MPa，当氮化炉内的温度达到300℃时控制氨气的流量为0.35l/min，继续升温至450℃并在此温度下保温1.5h；b.第二次升温氮化阶段：继续升温，逐渐加大氨气的通气速度至0.6-0.7l/min，控制升温速度v为1.5℃/min，当温度升至400-480℃时，往氮化炉内通入氨气、二氧化碳的混合气体，氨气和二氧化碳的体积比为8:1，氨气的通气速度为0.72-0.8l/min，二氧化碳的通气速度为0.09-0.1l/min；继续升温，控制升温速度为1℃/min，当温度升至525-535℃后，调节氨气的通气速度为1.0-1.1l/min，二氧化碳的通气速度为0.1-0.11l/min，保温3h，保温气压为660-680MPa，然后停止加热，自然冷却至180-200℃，充气开炉。2.根据权利要求1所述的一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于，所述磷酸锰皮膜处理如下：采用浸渍法在曲轴铸件表面涂覆一层厚度为5-15μm的磷酸锰皮膜，然后涂覆一层石墨。3.根据权利要求1所述的一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于所述步骤(2)中稀土合金的百分含量组成为：La42-45％，Ce50-53％，其与为Al、Cr和Mo。4.根据权利要求3所述的一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于：稀土合金的百分含量组成为：La43％，Ce52％，Al2.4％，Cr1.6％和Mo1％。5.根据权利要求1所述的一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于，所述离子氮化工艺还包括对曲轴铸件的负压清洗操作，所述负压清洗操作步骤如下：将曲轴铸件浸泡在汽油里4-6min，使曲轴铸件表面油污杂质溶于汽油中，然后依次用毛刷、干布和压缩空气对铸件表面进行清洁处理，最后将曲轴铸件置于氮化炉内，利用氮化炉内的余温加热，将氮化炉抽真空至0.15MPa，在炉中放置4-6h后通入空气，开炉取件，再次用干布揩干表面的油污即可。2CN105603357A说明书1/6页一种船用曲轴的离子氮化工艺技术领域[0001]本发明涉及金属热处理工艺技术领域，尤其是一种船用曲轴的离子氮化工艺。背景技术[0002]船用方面曲轴是柴油发动机直接与螺旋桨轴联结而传递推进力的。曲轴经氮化处理后，其硬度、耐磨性、抗疲劳、抗腐蚀等性能能够大幅提升，因此是曲轴热处理的重要环节之一。离子渗氮又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。[0003]由于等离子促进了扩散过程，比常用的化学热处理工艺有更多的优点，因而等离子氮化近年来得到了大规模的