一种高耐磨链条销轴的制造工艺的制作方法

本发明涉及一种高耐磨链条销轴的制造工艺。

背景技术：

1、在链条行业，碳氮共渗热处理工艺作为链条销轴的制造工艺中的重要一环，主要通过采用高温加热，使得碳原子和氮原子渗入销轴的内部，进而通过淬火达到提升链条销轴的表面硬度以及心部硬度的效果。

2、目前，采用的大多数链条销轴碳氮共渗处理工艺为一段式热处理工艺，即采用高温加热，使得碳原子和氮原子渗入销轴的内部，然后在此温度下直接淬火。应该指出的是传统一段式热处理后其零件表面往往会产生约10～20μm左右的非马组织，并且伴随原材料拉丝或冷镦成形加工过程产生的表面多孔隙缺陷未能充分消除，还有热处理加热不充分、渗碳气氛不稳定等造成的渗层不均匀现象，严重时制约着链条的耐磨性能水平的提升。

3、公告号为cn110144546 a的中国专利公开了一种发动机正时链条销轴的碳氮共渗工艺，该工艺公开了一种周期炉加工工艺。该公开技术中所采用的链条销轴没有充分考虑零件表面质量与链条耐磨性能提升的影响，而且未涉及对零件次表层硬度梯度的控制，上述产品实施例中所述表面硬度为785hv、750hv、765hv，可以看出其零件的表面硬度尚有待改进。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种高耐磨链条销轴的制造工艺，通过碳氮共渗工艺，获得表面细小、弥散分布的碳氮共渗层和细针状马氏体混合组织，减少表层组织中的残余奥氏体含量，使得次表层680hv以上高硬化区在30％～70％有效硬化层范围内，从而显著提高零件的次表层硬度和耐磨性能的优点。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种高耐磨链条销轴的制造工艺，包括如下步骤：

3、步骤a，预硬化处理：将链条销轴放入回转式电阻炉进行碳氮共渗，渗碳介质为丙烷、甲醇和氨气，加热温度870～890℃，保温时间控制在110～130分钟，形成深度不小于0.5mm有效硬化层，到达保温时间后实施淬火，淬入40～80℃油槽中冷却；

4、步骤b，低温回火：对完成淬火的销轴重新加热到190～210℃进行回火处理，保温时间120～150分钟；

5、步骤c，精磨处理：采用磨床进行精磨处理，磨削深度不大于0.05mm，使其表面粗糙度控制在ra0.2以下；以及

6、步骤d，低温碳氮共渗：精磨后的链条销轴进入可控气氛连续网带炉，氮化阶段，在0.7～0.9％的恒定碳势下通入大量的氨气，保持120～140分钟时间，形成深度不小于0.15mm的碳氮共渗层，网带炉的前区和中区的温度控制在低温820～840℃，将网带炉末区设为淬火区，控制淬火区温度为高温，在保温时间到达后直接淬入淬火油槽中冷却，油槽的温度控制在40～80℃；在回火阶段，链条销轴进入连续回火网带炉中，升温到温度150～170℃，并保持120～150分钟后出炉，空冷至室温。

7、步骤d所述的淬火温度为高温，根据其所处理的零件的材料牌号对应的热处理温度ac3+(40～70℃)作为加热温度进行控制，一般低碳合金钢的淬火温度可选850～870℃，经过淬火后，得到表面细小、弥散分布的碳氮共渗层和细针状马氏体混合组织，其表层距离次表层680hv处高硬化区深度为30％～70％有效硬化层范围内。零件进行淬火后，得到的表面硬度不小于800hv、硬化层深度不小于0.5mm，次表层680hv处高硬化区深度不小于0.15mm，这样使零件具有更高耐磨性能，对淬火后的零件进行低温回火，可消除零件表面应力和提高韧性，其作用还能有效减少工件表面残余奥氏体含量，同时减少零件变形量。

8、于本发明一实施例中，步骤a中渗碳介质丙烷的流量为160～180l/h，甲醇流量3～5ml/min，氨气流量为80～120l/h。

9、于本发明一实施例中，步骤c中的设备为连续可控分段式高精密无心磨床，采用的砂轮为220目橡胶砂轮。

10、于本发明一实施例中，步骤d中富化气为丙烷。

11、于本发明一实施例中，步骤d中的载体气为甲醇裂解气，甲醇流量设定为6～8l/h；同时，通入氨气的体积为载体气体积的6～9％，氨气流量为600～900l/h。

12、于本发明一实施例中，步骤d中的淬火区高温，根据链条销轴的材料牌号对应的热处理ac3+(40～70℃)作为加热温度进行控制。

13、于本发明一实施例中，步骤d中，淬火后得到表面细小、弥散分布的碳氮共渗层和细针状马氏体混合组织。

14、于本发明一实施例中，所述链条销轴的材质为低碳合金结构钢。

15、本技术方案具有以下有益效果：

16、与现有技术相比，本发明的热处理工艺采用两次不同加热温度的碳氮共渗分别进行，并且在中间增加了一道的表面磨削工序，有效提高了零件表面粗糙度质量。具体地，本发明先对零件进行高温碳氮共渗处理，旨在快速均匀地将饱和的碳原子和氮原子渗入，保证工件有均匀且足够深度的有效硬化层，碳氮共渗后的淬火、回火提高了销轴表面硬度和韧性，使进行精密磨削工艺条件下，有益于提升零件表面质量水平，且不会产生磨削裂纹。进一步地，完成第一次碳氮共渗处理后，可以将留在表面的非马组织及不均匀的渗层去除，留下0.7％以上浓度的有效硬化层，然后在此硬化层基础上进行第二次低温氮化处理，渗入高浓度的氮原子，形成更为致密的碳氮化合物，增强零件耐磨性能，渗氮之后的淬火和回火工艺消除零件残余应力，进一步提升韧性，使链条销轴满足复杂服役工况下，具有更高的抗疲劳和耐磨性能。

17、本发明采用高温和低温的两次不同的碳氮共渗工艺，并且在此中间增加连续分段式磨削处理，可有效减少零件变形量，同时保留好的硬化层组织，这对提高链条的制造精度是一种较为理想的工艺创新，可以作为高耐磨链条制造工艺的优选。

18、更进一步地，本发明对两次碳氮共渗中的加热温度和渗氮介质氨气的流量进行了不同控制，一方面考虑了低碳合金结构钢适宜低温氮化有利于提高氮化层形成效率，使次表层0.7％碳浓度梯度的碳化物缓慢向心部扩散平移，另一方面在淬火阶段提升加热温度，有利于提高不同材料的淬透性，使次表层硬度梯度达到工艺预期，从而突破传统碳氮共渗工艺的技术瓶颈。

19、综上，本发明具有细化表层碳氮共渗层和针状马氏体混合组织，减少表层残余奥氏体含量，实现次表层硬度梯度柔性控制的热处理工艺，提高了链条销轴表面硬度和耐磨性能的优点。

技术特征：

1.一种高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤a中渗碳介质丙烷的流量为160～180l/h，甲醇流量3～5ml/min，氨气流量为80～120l/h。

3.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤c中的设备为连续可控分段式高精密无心磨床，采用的砂轮为220目橡胶砂轮。

4.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤d中富化气为丙烷。

5.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤d中的载体气为甲醇裂解气，甲醇流量设定为6～8l/h，氨气流量为600～900l/h。

6.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤d中的淬火区高温，根据链条销轴的材料牌号对应的热处理ac3+(40～70℃)作为加热温度进行控制。

7.根据权利要求1所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，步骤d中，淬火后得到表面细小、弥散分布的碳氮共渗层和细针状马氏体混合组织。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高耐磨链条销轴的制造工艺，其特征在于，所述链条销轴的材质为低碳合金结构钢。

技术总结
本发明公开了一种高耐磨链条销轴的制造工艺，包括如下步骤：步骤A，预硬化，将链条销轴放入回转式电阻炉进行高温碳氮共渗；步骤B，淬火后进行低温回火处理；步骤C，精磨处理，采用连续可控分段式精磨处理，使其表面粗糙度严格控制在Ra0.2以下；步骤D，放入可控气氛连续网带炉中完成低温碳氮共渗。本发明具有通过复合处理后，使链条销轴在高温氮化阶段采用较高的温度，在渗碳介质丙烷、甲醇和氨气条件下经过较长的加热时间，使销轴表层合金元素充分奥氏体化，并通过选择适宜的淬火温度，使次表层680HV以上高硬化区在30％～70％有效硬化层范围内任意调整，从而实现本发明目的，显著抬高销轴的次表层硬度梯度，大幅提升链条的耐磨性能。

技术研发人员：卢旭东,邱德方,张恩泽,宣成
受保护的技术使用者：杭州东华链条集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13