本发明涉及材料加工,具体涉及一种钢零件及其加工方法。
背景技术:
1、在船用中低速柴油机领域,阀壳、针阀体等关键部件常采用4cr5mosiv1材料加工。由于这些工件的工作面需具备优异耐磨性,表面气体渗氮成为主流的强化处理手段。长期实践表明,传统工艺要求工作面在氮化前进行粗磨加工,需依赖三工位磨床完成,不仅导致加工成本居高不下,生产效率也受到显著制约。因此,以车削加工替代磨削加工的技术需求日益迫切。
2、然而,生产数据显示:采用车削加工后的工件直接进行气体氮化时,工艺效果存在显著缺陷,即氮化层硬度呈现不均匀分布且整体偏低,氮化层深度的均匀性也难以保证,严重影响产品使用性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种钢零件及其加工方法,其能够解决钢零件车削加工后直接进行气体氮化效果不理想的问题,进而实现车削加工替代磨削加工,提高加工效率,降低加工成本,并满足钢零件的性能要求。
2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一种钢零件的加工方法,包括:对坯料依次进行粗加工、真空淬火、回火处理、调质处理、车削精加工和氮化处理;
4、所述真空淬火采用梯度升温方式,并采用氮气进行淬火;
5、所述氮化处理包括如下步骤:
6、s1,将精加工后的零件升温至350±5℃,同时通入四氯乙烯液体和氨气,保温预设时间;
7、s2,将温度设定为520±5℃,同时通入氨气,氮势因子设定为10,保温1~2h;
8、s3,将温度设定为540±5℃,氮势因子设定为0.8~1.0,保温20±1h;
9、s4,将氮势因子设定为0.5~0.6,保温40±1h;
10、s5,冷却至室温,得到成品。
11、进一步,所述真空淬火具体包括:在真空状态下,将粗加工后的零件在温度为650±10℃的条件下保温50~60min,再升温至850±5℃保温50~60min,最后升温至1000±5℃保温90~120min,随后用压力为15~18bar的氮气进行淬火,冷至60℃以下出炉。
12、进一步,所述回火处理包括:在真空淬火后的预设时间内将零件转入回火炉进行第一次回火处理,风冷至室温后进行第二次回火处理。
13、进一步,所述第一次回火处理的温度设定为550±5℃,保温时间设定为120~150min;
14、所述第二次回火处理的温度设定为595±5℃,保温时间设定为120~150min。
15、进一步,所述s1具体包括:
16、将精加工后的零件升温至350±5℃,同时通入al/min的四氯乙烯液体和5~10l/min氨气,保温3~5min后,再同时通入bl/min的四氯乙烯液体和5~10l/min氨气,并保温3~5min;
17、a=4.5×零件总表面积+20;
18、b=4.5×零件总表面积+30。
19、进一步,所述s4具体包括:通入高纯氮气维持炉内微正压,随炉降温2小时后,再风冷至120℃以下,出炉空冷至室温,得到成品。
20、进一步,所述氮气纯度≥99.99%;
21、所述微正压为50~500pa,即炉内气压比外界大气压高50~500pa。
22、进一步,在进行氮化处理前,向氮化处理炉内通入高纯氮气,以排尽氮化处理炉内的空气。
23、第二方面,本发明公开了一种钢零件,其采用上述的钢零件的加工方法制得。
24、本发明具有如下意想不到的有益效果:
25、1、本发明所述钢零件的加工方法对粗加工后的零件经预处理即真空淬火、回火及调质处理,使得材料硬度与组织均匀性提升,进而车削精加工时可获得更稳定的表面粗糙度,避免了磨削加工的高成本与低效率。同时,经真空淬火、回火及调质处理后的基体组织为氮化层均匀生长提供了基础,弥补了传统车削后直接氮化的缺陷。
26、2、本发明所述钢零件的加工方法通过预处理优化基体与分段氮化精准控温控势的组合设计,从根本上解决了车削替代磨削后氮化质量不稳定的问题,在提升零件耐磨性、尺寸稳定性的同时,显著降低生产成本并提高生产效率,对船用中低速柴油机关键部件的制造具有实际应用价值。
1.一种钢零件的加工方法,其特征在于,包括:对坯料依次进行粗加工、真空淬火、回火处理、调质处理、车削精加工和氮化处理;
2.根据权利要求1所述的钢零件的加工方法,其特征在于,所述真空淬火具体包括:在真空状态下,将粗加工后的零件在温度为650±10℃的条件下保温50~60min,再升温至850±5℃保温50~60min,最后升温至1000±5℃保温90~120min,随后用压力为15~18bar的氮气进行淬火,冷至60℃以下出炉。
3.根据权利要求1所述的钢零件的加工方法,其特征在于,所述回火处理包括:在真空淬火后的预设时间内将零件转入回火炉进行第一次回火处理,风冷至室温后进行第二次回火处理。
4.根据权利要求3所述的钢零件的加工方法,其特征在于:所述第一次回火处理的温度设定为550±5℃,保温时间设定为120~150min;
5.根据权利要求1所述的钢零件的加工方法,其特征在于,所述s1具体包括:
6.根据权利要求1所述的钢零件的加工方法,其特征在于,所述s4具体包括:通入高纯氮气维持炉内微正压,随炉降温2小时后,再风冷至120℃以下,出炉空冷至室温,得到成品。
7.根据权利要求6所述的钢零件的加工方法,其特征在于:所述氮气纯度≥99.99%;
8.根据权利要求1所述的钢零件的加工方法,其特征在于,在进行氮化处理前,向氮化处理炉内通入高纯氮气,以排尽氮化处理炉内的空气。
9.一种钢零件,其特征在于:采用如权利要求1~8任一项所述的钢零件的加工方法制得。