专利名称：一种用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金工零件热处理的加工方法，主要用于对机动车发动机连杆锻件的复碳淬火热处理，也可用于其它类似的金工零件的复碳淬火热处理。
背景技术：
钢是主要由铁和碳两种元素及一些添加的合金元素组成，当钢在高温下与氧气、二氧化碳等氧化性气氛接触时，钢的表面会产生氧化和脱碳。连杆产品如图1所示，一般由大头1、杆身2和小头3三个部分组成。由于模锻件，锻造的起始温度约为1200°C，终锻温度也在850°C以上，在高温下，钢件中的碳原子扩散速度很快，与空气中的氧气发生反应生成二氧化碳造成钢件脱碳，这个脱碳层在连杆锻造过程中会保留在连杆锻件的表面，同时连杆在锻造成型过程中同样不断地脱碳，使连杆锻件产生脱碳层，连杆锻件锻造成形以后，锻件仍处于较高的温度状态下，如果大量的高温锻件堆放在一起，则连杆锻件的温度很难在较短时间内降下来，这样就会导致连杆锻件在继续脱碳，使连杆锻件的脱碳层进一步增加，导致连杆锻件脱碳层不合格。在连杆锻件的热处理过程中，虽然采用保护气氛加热淬火，但是如果保护气氛控制不好时，也会使脱碳层增加致使连杆锻件的脱碳层不合格。通常连杆锻件的淬火热处理工艺流程为；工件摆放一淬火加热一淬火冷却一清洗一回火一检验。
钢的强度随着钢中的含碳量增加而增高，钢制零件的表面有脱碳层的(见图2)，其表面的含碳量基本为零，则这个钢制零件的表面强度就比较低，向内逐渐上升至基体的含碳量，在受到外力作用时，表面易产生塑性变形和裂纹。在对零件进行热处理时，由于表面含碳量低甚至无碳，导致零件在淬火时表面体积收缩和里面不一致而产生表面裂纹。使用中零件的疲劳强度和寿命都会明显下降。工作时，连杆的小头3与活塞作往复运动，大头I与曲轴一起作旋转运动，杆身2作复杂的平面摆动。连杆的失效方式主要表现在疲劳断裂，常发生在连杆的三个高应力区，即杆身中间、小头和杆身的过渡区以及大头和杆身的过渡区。连杆除大、小头孔和大、小头两平面需要机械加工外其余表面均为锻造表面，为了保证其耐疲劳强度，规定所有连杆锻件的总脱碳层深度不允许超过0.1mm，如大于0.1mm则视为不合格产品。所以对连杆锻件来说，脱碳层的深度指标是一个重要的技术参数，是不允许超过的指标。因此对于脱碳层不合格的连杆锻件如何挽救便成了研究的主要课题。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题和目的是:针对现行生产中存在的连杆锻件表面脱碳层超标不合格的实际问题，在连杆普通淬火热处理方法的基础上进行改进，研制一种用于连杆锻件恢复碳淬火处理方法。从根本上挽救脱碳层不合格的连杆锻件，使其合格。有效地的保证连杆锻件质量，提高生产效率，满足现行生产的需求。
本发明的主要技术方案；在表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850— 870°C，第二区、第三区加热温度为860—890°C，总加热时间为60—120分钟；在回火工序中，回火炉第一区加热温度为 610。。。本发明通过实际应用证明:对脱碳层的深度超标不合格的连杆锻件，通过复碳淬火热处理后，完全达标合格(见图3)，连杆锻件表面的含碳量与心部的含碳量基本一致。有效地减少了废品损失，保证了连杆锻件的技术质量，适应大批量生产的需求，为我公司乃至整个行业内解决了一大技术难题。
图1,是发动机连杆产品的示意图。图2，是连杆锻件脱碳后其表面的碳原子分布状态图。图3，是通过复碳淬火处理后，连杆锻件表面的碳原子分布状态图。图4，是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式参照图4，对本发明的主要技术方案进行说明:本发明是在连杆普通淬火热处理方法的基础上进行改进的，整个工 艺流程由A表面处理、B工件摆放、C加热复碳、D淬火冷却、E清洗、F回火、G检验组成。其主要技术方案是:在A表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850—8700C，第二区、第三区加热温度为860—890°C，总加热时间为60—120分钟；在F回火工序中，网带回火炉第一区加热温度为610°C。实施例一、一般普通连杆，如连杆锻件材料:40Cr，重量:2.5Kg，脱碳层深度:
0.4mm，复碳后脱碳层深度要求0.1mm。参照图1、4，复碳淬火处理具体操作:
A、表面处理。用直径为0.8—Imm的铸铁丸喷射工件，时间一般为30分钟，目视连杆表面呈银白色即可。所需设备:履带式喷丸机。B、工件摆放。将连杆锻件大、小头相互颠倒，整齐地平放在托辊式无马弗网带淬火炉的网带上，连杆的杆部(2)相互不接触，大、小头的平面重叠摆两层，连杆的杆部2中心线与网带的运动方向垂直。所需设备:托辊式无马弗网带淬火炉，型号为RCWC9-40X470 (苏州鼎诚电炉有限公司生产)。C、加热复碳。在淬火炉第一区加热温度为860°C，第二区、第三区加热温度为875 V，总加热时间为120分钟。控制炉内含碳量0.4%，炉内含碳量的控制，靠调节甲醇裂解气和富碳气氛丙烷气，利用设备上的氧探头和碳势控制仪对炉内的含碳量进行检测和控制，当炉内含碳量超标时，碳势控制仪给出信号，控制电磁阀减少富碳气氛丙烷气的供给量，当炉内的含碳量低于标准时，将增加富碳气氛丙烷气的供给量，保证炉内气氛的含碳量与锻件材料标准含碳量一致，且相对稳定。所需设备及材辅料:托辊式无马弗网带淬火炉；甲醇裂解气(C2H5OH)，纯度99.5% ;富碳气氛丙烷气(CH3CH2OH)，纯度99.5%。D、淬火冷却。连杆在网带淬火炉中加热复碳完成后，进入淬火槽中的提升网带上进行复碳冷却，所用的复碳冷却介质为MQ-K油，油温控制在60°C，加热用电热管加热，连杆在淬火油槽中的冷却时间为5min，而后对复碳后的连杆进行硬度抽验，要求硬度大于或等于50HRC。所需设备:淬火油槽(苏州鼎诚电炉有限公司生产)。E、清洗。连杆在淬火油槽中完成复碳冷却后，进入清洗机水槽中的提升网带上，进行浸泡和喷淋清洗，清洗液为Na2COjK溶液，清洗液的温度为50°C，清洗时间为5分钟，直到连杆锻件表面无油污即可。所需设备及材辅料:清洗机(苏州鼎诚电炉有限公司生产);3 5%的Na2CO3水溶液(按重量比配制)。F、回火。清洗后的连杆进入网带回火炉回火，网带回火炉分三区加热，第一区的加热温度为610°C，第二、三区的加热温度为650°C，回火加热时间为120分钟，回火后自然冷却。所需设备:网带回火炉(苏州鼎诚电炉有限公司生产，型号为RCWA7-60X600)。G、检验。回火后的连杆，按要求的批次和数量抽取检验件，结合产品的技术要求进行金相组织、脱碳层、硬度及强度检验和试验，合格后全部转下道工序，不合格者按规定返工。本发明所用的设备与连杆正常淬火所用的设备基本相同。实施例二、小连杆 ，如连杆锻件材料:35CrMo，重量:0.5Kg，脱碳层深度:0.25mm,复碳后脱碳层深度要求0.1mm。参照图4，复碳淬火处理具体操作:
其它工序和条件不变，在C加热复碳工序中，在淬火炉第一区加热温度为870°C，第二区、第三区加热温度为890°C，总加热时间为75分钟，控制炉内含碳量0.35%。实施例三、小连杆，如连杆锻件材料:40Cr，重量:0.5Kg，脱碳层深度:0.2mm,复碳后脱碳层深度要求0.1mm。参照图4，复碳淬火处理具体操作:
其它工序和条件不变，在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850°C，第二区、第三区加热温度为860°C，总加热时间为60分钟，控制炉内含碳量0.4%。
权利要求
1.一种用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法，含工序B工件摆放、D淬火冷却、E清洗、F回火、G检验，其特征是:在A表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850— 870°C，第二区、第三区加热温度为860—890°C，总加热时间60—120分钟；在F回火工序中，网带回火炉第一区加热温度为610°C。
2.根据权利要求1所述的用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法，其特征是:对一般普通连杆复碳淬火处理具体操作，A、表面处理，用直径为0.8—Imm的铸铁丸喷射工件，时间一般为30分钟，目视连杆表面呈银白色即可；B、工件摆放，将连杆锻件大、小头相互颠倒，整齐地平放在托辊式无马弗网带淬火炉的网带上，连杆的杆部(2)相互不接触，大、小头的平面重叠摆两层，连杆的杆部(2)中心线与网带的运动方向垂直；C、加热复碳，在淬火炉第一区加热温度为860°C，第二区、第三区加热温度为875°C，总加热时间为120分钟，控制炉内含碳量0.4%，炉内含碳量的控制，靠调节甲醇裂解气和富碳气氛丙烷气，利用设备上的氧探头和碳势控制仪对炉内的含碳量进行检测和控制，当炉内含碳量超标时，碳势控制仪给出信号，控制电磁阀减少富碳气氛丙烷气的供给量，当炉内的含碳量低于标准时，将增加富碳气氛丙烷气的供给量，保证炉内气氛的含碳量与锻件材料标准含碳量一致，且相对稳定；D、淬火冷却，连杆在网带淬火炉中加热复碳完成后，进入淬火槽中的提升网带上进行复碳冷却，所用的复碳冷却介质为MQ-K油，油温控制在60°C，加热用电热管加热，连杆在淬火油槽中的冷却时间为5分钟，而后对复碳后的连杆进行硬度抽验，要求硬度大于或等于50HRC ;E、清洗，连杆在淬火油槽中完成复碳冷却后，进入清洗机水槽中的提升网带上，进行浸泡和喷淋清洗，清洗液为Na2CO3水溶液，清洗液的温度为50°C，清洗时间为5分钟，直到连杆锻件表面无油污即可；F、回火，清洗后的连杆进入网带回火炉回火，网带回火炉分三区加热，第一区的加热温度为610°C，第二、三区的加热温度为650°C，回火加热时间为120分钟，回火后自然冷却；G、检验，回火后的连杆，按要求的批次和数量抽取检验件，结合产品的技术要求进行金相组织、脱碳层、硬度及强度检验和试验，合格后全部转下道工序，不合格者按规定返工。
3.根据权利要求1或2所 述的用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法，其特征是:对小连杆，锻件材料35CrMo，重量0.5Kg，脱碳层深度0.25mm,复碳淬火处理具体操作，其它工序和条件不变，在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为870°C，第二区、第三区加热温度为890°C，总加热时间为75分钟，控制炉内含碳量0.35%。
4.根据权利要求3所述的用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法，其特征是:对小连杆，锻件材料40Cr，重量0.5Kg，脱碳层深度0.2mm,复碳淬火处理具体操作，其它工序和条件不变，在C加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850°C，第二区、第三区加热温度为860°C，总加热时间为60分钟，控制炉内含碳量0.4%。
全文摘要
本发明公开了一种用于脱碳连杆锻件的复碳淬火热处理方法，主要用于对发动机连杆锻件的复碳淬火处理，也可用于其它类似的金工零件的复碳淬火处理。其主要技术方案是在表面处理工序中，用铸铁丸喷射工件，目视连杆表面呈银白色即可；在加热复碳工序中，淬火炉第一区加热温度为850—870℃，第二、三区加热温度为860—890℃，总加热时间为60—120分钟；在回火工序中，网带回火炉第一区加热温度为610℃。本发明通过应用证明从根本上挽救了脱碳层不合格的连杆锻件，使其合格。有效地的保证连杆锻件质量，提高生产效率，满足现行生产的需求。
文档编号C21D1/18GK103184318SQ20111045022
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者王邦龙, 洪洁 申请人:云南西仪工业股份有限公司