等离子体氮化技术在曲轴生产中的应用（一）

HEATS

　　为提高曲轴的疲劳强度，许多工厂采用了等离子体氮化技术，其中采用这项技术以山东曲轴总厂、大连柴油机厂、东风集团朝阳柴油机公司等为典型代表。仅山东曲轴总厂就拥有LD-150A型等离子体氮化设备二十多台，而朝阳柴油机公司以采用了LDMC-150A型国内最先进、功率最大、装炉量最多的大型脉冲电源等离子体氮化设备而著名。下面仅根据在上述厂家所作的曲轴离子氮化工艺试验谈谈我们的体会，供各位专家和同行们参考。

4 \% t2 }9 H8 c' F4 f1 _

　　一、曲轴离子软氮化工艺参数的理论范围

7 v" C1 U. z- \0 @- F& c

　　就曲轴等离子体氮化技术而言，大多数厂家采用了离子软氮化技术，其工艺参数的制定一般应遵循以下几项原则：

　　1.氮化温度的选择范围

　　等离子体氮化就是利用真空辉光放电的方法把氮渗入金属表面形成FeN的一种化学热处理方法。在铁氮相图中，580℃为同素异晶转变点，低于580℃其组织为α铁，高于580℃其组织转变为γ铁。通常，提高处理温度有助于氮化物的形成和获得较深的渗层(在相同时间内)，这是因为扩散系数与温度的指数变化成正比。但是，由于在γ铁中氮的扩散系数仅为α铁中的1/4，当处理温度高于580℃时，渗层的增长反而减慢，因此，离子氮化的控制温度范围为520℃至580℃。

- `4 L/ y: z! }9 B

　　2.软氮化温度的选择范围

0 o0 F, l; [- y [0 T: I+ e# o

　　对于碳钢或铸铁或低合金钢，人们常采用离子软氮化(低温碳、氮共渗)技术。就大量的实践表明：氮化层的硬度和渗层与温度、时间、浓度有极值关系。通常在氨气与丙酮之比为10:1，温度在560℃至580℃，时间在3至4小时之间，获得最佳的硬度和渗层。在铁氮碳三元相图中，同素异晶转变点略有降低，其等温截面大约降至575℃。当温度高于575℃时，随着温度的升高，渗层和硬度迅速下降，高于600℃时，渗层几乎完全消失。为使有较好的碳、氮共渗效果，离子软氮化的控制温度一般为540℃至580℃。

- B; N# w6 o0 @! P* s$ F# a; J( u

　　3.其他因素对工艺参数的影响

　　以上是根据相图作出的工艺温度控制范围，实际上它还要受到其它因素的限制。①为保证零件性能的综合要求，在离子氮化之前一般还需要进行预先热处理，离子氮化的上限温度不应超过预先热处理温度；②根据零件易变形程度，选择适当的升温速度并应在预先热处理使组织充分均匀化。综上所述：离子软氮化的温度控制范围应在540℃以上，时效温度以下，并根据零件的具体要求，选择合适的升温速度。

　　二、曲轴离子氮化工艺

( j- I6 @" x: h. F

　　目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为球墨铸铁和42CrMoTi。

　　与处理其他氮化零件相类似，曲轴的离子氮化工艺一般要经过打弧，升温，保温，冷却等4个阶段，包括出装炉，大致耗时18个小时。不同的厂家在离子氮化工艺上略有不同。

% R$ `# `* a; ? 6 P: `4 A C1 ^: [) p& i r) g5 T