本发明属于热处理工艺技术领域，尤其涉及一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法。
背景技术：
喷油嘴是柴油发动机的核心部件，长期处于高温高压环境下工作，在工作过程中同时受到针阀的高频次冲击及高压燃油的冲击。
为提高工件的表面强度，喷油嘴材质一般选用h13材质，表面处理为氮化处理。由于h13材质在空气中放置时间长会在表面生成致密氧化膜阻碍氮化，目前在氮化处理过程中通过添加固体催化剂或是通过机械加工的方式来破坏工件表面的氧化膜，从而保证产品表面能正常氮化。实际应用过程中，喷油嘴的主要工作面为小孔径深盲孔，很难通过机械加工的方式去除其表面的氧化膜；而固体催化剂则在使用过程中会产生hcl气体，不仅会加重设备及厂房的腐蚀程度，而且由于在氮化炉的排气管内hcl气体与没有分解的nh3反应产生nh4cl结晶，会堵塞气体管路。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，包括以下步骤：
(1)将所述喷油嘴置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1000-1050℃，保温1-2小时，之后用高压氮气将喷油嘴进行淬火处理冷却至60℃以下；
(2)将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，不与空气接触，以保持工件的表面活性，然后升温至550-600℃，保温2-5小时，用高压氮气冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入真空氮化炉内，转运过程中与空气接触的时间不超过1小时；
(3)将真空氮化炉内温度升至530-580℃，炉内通入含氮的处理气体对喷油嘴进行氮化处理，最后在n2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中氮化处理包括以下具体操作步骤：向炉内通入nh3、co2及n2，通入的nh3的流量为2-7m3/h，n2的流量为0-2m3/h，co2的流量为2-5l/min，进行氮化处理的时间为35-40h。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中氮化处理包括以下具体操作步骤：采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式，控制强渗时nh3的流量为5-7m3/h、n2的流量为0m3/h，扩散时nh3的流量为2-4m3/h、n2的流量为1-2m3/h；仅在第一个强渗段通入co2以提高渗氮速度，co2的流量为2-5l/min。
上述的热处理方法，优选的，采用强渗-扩散多段交替的脉冲式渗氮方式进行所述氮化处理时，控制最后一个扩散段的保持时间为8-10h，其余强渗段及扩散段保持时间为3-5h。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中高压氮气的压力为2-3bar。将氮气的压力控制在本发明的范围内，可以避免工件发生较大变形，同时减少冷却时间，提升效率。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中真空氮化炉内升温后的温度比步骤(2)中真空淬火炉内升温后的温度低10-20℃。本发明中，高温回火温度比氮化温度高，可以保证在氮化过程中工件的心部硬度不会下降，同时变形量小。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(1)中升温至1030-1050℃。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(2)中升温至560-580℃。
上述的热处理方法，优选的，所述步骤(3)中升温至540-560℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的热处理方法，在对工件进行淬火处理前先升高真空淬火炉内温度使工件处于高温环境下，利用了高温真空环境使工件表面氧化膜分解，使工件表面被活化，避免了目前使用固体催化剂剂量不好控制的问题，避免了添加固体催化剂后产生hcl气体腐蚀设备及产生固体物质导致设备排气管路堵塞的问题；同时解决了用机械活化对于结构复杂的零件如小孔径深孔等部位不能有效完全活化从而影响到氮化效果的问题。
(2)本发明的热处理方法，氮化时间合理，保证了盲孔底部渗氮硬度及有效氮化层的深度，且氮化过程为可多段氮化工艺，如具体采用强渗(高n势)-扩散(低n势)-强渗(高n势)-扩散(低n势)-强渗(高n势)-扩散(低n势)的脉冲式渗氮方式，可以避免因长时间氮化而产生不良的金相组织。
(3)本发明的热处理方法，淬火、回火及氮化处理的过程均在真空淬火炉内进行，且全过程使用氮气进行保护，有效避免了产品与空气接触，从而避免了工件表面产生新的氧化膜。
(4)本发明的热处理方法，工艺简单、操作简便、处理时间短，适于工业化应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中喷油嘴的外形示意图；
图2是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上m处小孔底部氮化层的硬度梯度分布图；
图3是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上m处小孔底部的金相照片(50倍)；
图4是本发明实施例1中热处理后喷油嘴上m处小孔底部的金相照片(500倍)。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的发动机燃油系统喷油嘴的热处理方法，包括以下步骤：
(1)将外形示意图如图1(小孔位置标示为m)所示的喷油嘴的表面的油渍去除，再置于真空淬火炉内，用氮气置换炉内空气，然后升温至1030-1050℃，炉内绝对气压保持在100-1000pa，保温1-2小时，之后通入高压氮气进行淬火处理冷却至60℃以下并保持1-2小时；
(2)将喷油嘴保持于真空淬火炉内，保持炉内为氮气气氛，然后升温至550-600℃，保温2-4小时进行回火，之后用2.0-3.0bar的高压氮气将喷油嘴冷却降温至60℃以下，并将喷油嘴立即转入三室型真空氮化炉内，转运过程中喷油嘴与空气接触的时间不超过1小时；
(3)将真空氮化炉内温度升至540-560℃，炉内通入nh3、co2及n2对喷油嘴进行氮化处理，采用的强渗(高n势)-扩散(低n势)-强渗(高n势)-扩散(低n势)-强渗(高n势)-扩散(低n势)的脉冲式渗氮方式，控制强渗时nh3的流量为5-7m3/h、n2流量为0m3/h，扩散时nh3流量为2-4m3/h、n2的流量为1-2m3/h，过程中控制最后一个扩散段的保持时间为8-10h，其余强渗段及扩散段的保持时间均为3-5h，最后在n2气体保护下将喷油嘴冷却至100℃以下出炉。
对本实施例中热处理后的喷油嘴上m处小孔底部的氮化层的硬度进行检测，其硬度梯度分布图如图2所示，由图可知，表层硬度值高达959hk，从表面到心部依次递减呈梯度分布规律，说明有效硬化层的深度良好；对喷油嘴m处小孔底部进行金相分析，50倍放大倍数的金相照片如图3所示，500倍放大倍数的金相照片如图4所示，从图3、图4可以看出，小孔底部的氮化层均匀性好。