船用曲轴的离子氮化工艺.pdf

本发明公开了一种船用曲轴的离子氮化工艺，涉及金属热处理领域，包括下述步骤：1）曲轴工件经清洗干净后装入渗氮炉内的船用曲轴离子氮化专用工具上；2）装好炉的曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温一段时间，氨气通入渗氮炉，继续升温至550℃保温一段时间后，再降温至510℃保温一段时间，渗氮结束后缓慢降温至≤150℃所述曲轴工件出炉。本发明解决了曲轴在氮化过程中由于氮化温度不均匀，造成曲轴氮化后，其硬度、耐磨性、抗疲劳、抗腐蚀等各项机械性能达不到氮化要求的问题。

1.  一种船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于包括下述步骤：
1）曲轴工件经清洗干净后装入渗氮炉内的船用曲轴离子氮化专用工具上； 
2）装好炉后的曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温一段时间，氨气通入渗氮炉，继续升温至550℃保温一段时间后，再降温至510℃保温一段时间，渗氮结束后缓慢降温至≤150℃所述曲轴工件出炉。

2.  根据权利要求1所述的船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于：所述船用曲轴离子氮化专用工具包括设置在由炉壳（2）与炉底支撑盘（1）扣合形成的炉腔内的氮化挂具，所述氮化挂具包括有阴极挂板（4）和阴极支柱（5），所述阴极挂板（4）安装在所述阴极支柱（5）的顶端，所述阴极支柱（5）的底端固定在阴极板（7）上，所述阴极板（7）通过绝缘的支撑盘支柱（8）固定在所述炉底支撑盘（1）上；所述阴极挂板（4）上设置有内圈、中圈、外圈环向均匀布置的曲轴吊挂孔（3），所述曲轴吊挂孔（3）内圈与中圈的距离大于中圈与外圈的距离；所述曲轴为42CrMo 曲轴。

3.  根据权利要求2所述的船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于：装炉后所述曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温6小时，氨气通入渗氮炉，继续升温至550℃保温6小时后，再降温至510℃保温6小时。

4.  根据权利要求1或3所述的船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于：所述曲轴工件阶梯升温采用小电流加热，加热速度在每小时100℃以内。

5.  根据权利要求1或3所述的船用曲轴的离子氮化工艺，其特征在于：所述氨气是经过裂解炉加热分解后通入渗氮炉，通入气压为500-550Pa，气体流量为850-890L/min。

船用曲轴的离子氮化工艺
技术领域
本发明涉及一种金属热处理工艺，更具体的讲是一种专用于曲轴离子氮化的氮化工艺。
背景技术
随着汽车、工程机械、农业机械和船舶工业等的迅速发展，我国发动机年需求量达6000多万台，居世界第一位，曲轴作为发动机的核心部件，在能量转换和功率输出过程中起着关键作用。而在船用方面曲轴是柴油发动机直接与螺旋桨轴联结而传递推进力的。曲轴经氮化处理后，其硬度、耐磨性、抗疲劳、抗腐蚀等性能能够大幅提升，因此是曲轴热处理的重要环节之一。离子渗氮又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。现有的离子氮化炉，是将曲轴放置在炉腔内的阴极盘上，使曲轴在辉光覆盖区内进行氮化，而这种方式造成曲轴与阴极盘接触的位置成为辉光薄弱区，辉光薄弱区的温度明显低于中心温度，而温度是影响曲轴氮化效果的重要因素，因此曲轴轴颈氮化效果差，曲轴整体氮化不均匀，达不到采用离子渗氮工艺提高曲轴机械性能的效果。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种船用曲轴的离子氮化工艺，它可以解决曲轴在氮化过程中由于氮化温度不均匀，造成曲轴氮化后，其硬度、耐磨性、抗疲劳、抗腐蚀等各项机械性能达不到氮化要求的问题。
为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：这种船用曲轴的离子氮化工艺，包括下述步骤：
1）曲轴工件经清洗干净后装入渗氮炉内的船用曲轴离子氮化专用工具上；
2）装好炉的曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温一段时间，氨气通入渗氮炉，继续升温至550℃保温一段时间后，再降温至510℃保温一段时间，渗氮结束后缓慢降温至≤150℃所述曲轴工件出炉。
 上述技术方案中，更为具体的方案是：所述船用曲轴离子氮化专用工具包括设置在由炉壳与炉底支撑盘扣合形成的炉腔内的氮化挂具，所述氮化挂具包括有阴极挂板和阴极支柱，所述阴极挂板安装在所述阴极支柱的顶端，所述阴极支柱的底端固定在阴极板上，所述阴极板通过绝缘的支撑盘支柱固定在所述炉底支撑盘上；所述阴极挂板上设置有内圈、中圈、外圈环向均匀布置的曲轴吊挂孔，所述曲轴吊挂孔内圈与中圈的距离大于中圈与外圈的距离；所述曲轴为42CrMo 曲轴。
进一步：装炉后的所述曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温6小时，氨气通入渗氮炉，继续升温至550℃保温6小时后，再降温至510℃保温6小时。
 进一步：所述曲轴工件阶梯升温采用小电流加热，加热速度在每小时100℃以内。
进一步：所述氨气是经过裂解炉加热分解后通入渗氮炉，通入气压为500-550Pa，气体流量为850-890L/min。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
本发明通过吊挂排列消除了消除辉光死角，提高了曲轴轴颈部氮化温度，使氮化区温度沿曲轴轴向均匀分布，曲轴整体氮化均匀；同时通过设置曲轴吊挂孔内圈与中圈的距离大于中圈与外圈的距离形成外密内疏的布置，配合工艺参数的调整，不但使各条曲轴沿径向温度均匀，而且保证整炉氮化效果一致，达到氮化要求，提高了产品合格率。
附图说明
图1 是本发明中船用曲轴离子氮化专用工具结构示意图；
图2 是曲轴吊挂孔布置示意图。
图中：1、炉底支撑盘；2、炉壳；3、曲轴吊挂孔；4、阴极挂板；5、阴极支柱；6、曲轴；7、阴极板； 8、支撑盘支柱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
  本发明的船用曲轴的离子氮化工艺，包括下述步骤：
 1）曲轴工件经清洗干净后装入渗氮炉内的船用曲轴离子氮化专用工具上；
2）装好炉后的曲轴工件缓慢阶梯升温至530℃保温6小时，在曲轴工件阶梯升温时采用小电流加热，加热速度在每小时100℃以内，氨气通入渗氮炉，氨气是经过裂解炉加热分解后通入渗氮炉，通入气压为500-550Pa，气体流量为850-890L/min，然后继续升温至550℃保温6小时后，再降温至510℃保温6小时，渗氮结束后缓慢降温至≤150℃所述曲轴工件出炉。
本发明中采用的船用曲轴离子氮化专用工具如图1和图2所示，包括设置在由炉壳2与炉底支撑盘1扣合形成的炉腔内的氮化挂具，氮化挂具包括有阴极挂板4和阴极支柱5，阴极挂板4安装在阴极支柱5的顶端，阴极支柱5的底端固定在阴极板7上，阴极板7通过绝缘的支撑盘支柱8固定在炉底支撑盘1上；阴极挂板4上设置有内圈、中圈、外圈环向均匀布置的曲轴吊挂孔3，曲轴吊挂孔3内圈与中圈的距离大于中圈与外圈的距离；曲轴为42CrMo曲轴。