專利名稱：一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明提供了一種金屬材料的感應淬火工藝，特別涉及一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，屬于機械制造領域。
背景技術(shù)：
可淬硬合金鑄鐵凸輪軸是內(nèi)燃機內(nèi)重要的運動部件，市場需求量較大，該合金鑄鐵凸輪軸經(jīng)感應淬火后，其耐磨性明顯優(yōu)于鋼件產(chǎn)品，因此對其進行感應淬火是不可缺少 的一道工序。但在傳統(tǒng)感應淬火熱處理過程中，不可避免得會出現(xiàn)裂紋，裂紋分兩種，一種是加熱裂紋，另一種為淬火裂紋。兩種裂紋主要都集中在凸輪桃尖兩側(cè)的升程部位處。據(jù)統(tǒng)計，采用傳統(tǒng)工藝對該凸輪軸進行感應淬火時，加熱時凸輪軸升程處產(chǎn)生裂紋率為35 40%，淬火冷卻時無論是用淬火油還是用水溶性淬火劑進行淬火，均由于在冷卻過程中淬火應力太大，超過了工件的極限強度，因此大批量工件出現(xiàn)淬火裂紋而導致報廢，給企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，用水淬時產(chǎn)生的裂紋率100%，用濃度10 15%的水溶性淬火劑淬火時裂紋率為30 35%，用水基淬火劑噴霧冷卻也有10 15%的淬火裂紋率，加熱后采用風冷淬火雖然不會開裂，但達不到技術(shù)要求。因此傳統(tǒng)感應淬火工藝產(chǎn)生的廢品率極高，極大的增大了生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)難題,急需一種有針對性的熱處理工藝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，解決了上述背景技術(shù)中的不足，該工藝能夠在滿足淬火技術(shù)要求的前提下極大的降低工件淬火后的開裂率，因此大大的降低了生產(chǎn)成本。實現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，其步驟為(I)、對凸輪軸進行預熱，將其感應加熱至810 850°C，加熱速率為60 70°C /秒；(2)、將預熱后的凸輪軸感應加熱至900 940°C，加熱速率為60 70°C /秒；(3)、采用壓縮氣體對凸輪軸進行淬火，淬火時間為35 50秒，將凸輪軸冷卻至240 310°C，壓縮氣體的壓力為O. 38 O. 52MPa ；(4)、將淬火后的凸輪軸在室溫中靜置50 60分鐘,利用其淬火后的余溫完成回火。步驟(I)中預熱分為三段進行加熱，且相鄰的兩段加熱之間有暫停間隔。預熱的具體步驟為第一段首先將凸輪軸感應加熱至180 210°C，暫停加熱2秒；第二段將凸輪軸感應加熱至550 600°C，暫停加熱3秒；第三段將凸輪軸感應加熱至810 850°C，暫停加熱3秒。步驟(3)中壓縮氣體為壓縮空氣或氮氣。本發(fā)明提供的可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝的工作原理如下傳統(tǒng)的感應淬火工藝中加熱功率高、工件升溫速度快，而可淬硬合金鑄鐵凸輪軸中由于碳和合金元素的含量極高，在鑄造時由于結(jié)晶過程的不同時性，從而形成了以珠光體為基體的結(jié)構(gòu)，基體上分布著大量片狀石墨和質(zhì)量分數(shù)為15 20%左右的合金碳化物。由于片狀石墨應力集中嚴重，并且合金碳化物的硬度高、脆性大，因此該可淬硬合金鑄鐵中的石墨、較高的合金含量以及非金屬夾雜物都會使導熱性能變差，再加上凸輪升程部位的截面變化較大，容易弓I起應力集中，當熱應力大于其抗拉強度必然產(chǎn)生裂紋。在傳統(tǒng)工藝中有時在500 V左右加熱過程中都能聽見開裂的聲音。為了解決這一問題，在加熱方面改傳統(tǒng)一段加熱為多段加熱，加熱改為四段，前三段加熱中段與段之間有暫停，讓工件充分預熱，第四段加熱到淬火溫度。采用本發(fā)明中的加熱工藝，由于延緩了升溫速度，降低了感應加熱功率，增加了加熱的總時間，加熱完成后的凸輪在加熱過程中無一裂紋出現(xiàn)。傳統(tǒng)的感應淬火工藝中采用水或淬火油或水溶性淬火劑進行淬火，工件的開裂率很高。其原因為該鑄件導熱性能差，其中未溶碳化物較多、塑性差，用水基介質(zhì)冷卻時，因冷速過大，表面的奧氏體很快降溫到M s點，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，從而體積膨脹，而此時次表面還 處在奧氏體塑性狀態(tài)，不會產(chǎn)生裂紋。在繼續(xù)冷卻時次表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，體積膨脹，產(chǎn)生的組織應力大于表面馬氏體的抗拉強度，開始出現(xiàn)裂紋。終究其原因還是由于冷卻介質(zhì)冷速過大，使導熱性差的合金鑄鐵凸輪軸組織轉(zhuǎn)變的不同時性而造成的。在本發(fā)明所提供的工藝中改用壓力O. 4 O. 5MP的壓縮氣體冷卻40秒，壓縮氣體冷速適當，完全能夠達到技術(shù)指標，消除了空冷不硬，液體介質(zhì)淬火裂紋。同時由于淬火后工件溫度較高，在250 3000C，因此該合金鑄鐵凸輪軸在空冷時能夠完成自回火，從而減少低溫回火工序。本發(fā)明提供的可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝具有如下優(yōu)點I、本發(fā)明成功解決了現(xiàn)有技術(shù)、設備對可淬硬合金鑄鐵凸輪軸感應淬火裂紋難題。2、在原有的設備上只需簡單改裝，實用、方便，提高了設備利用率。3、保證了可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的質(zhì)量，消除了廢品，減少了低溫回火工序，降低生產(chǎn)成本，顯著提高了經(jīng)濟效益。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細具體的說明。本發(fā)明所提供的所用實施例中所選用的可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的材質(zhì)成分如下表所示
權(quán)利要求
1.一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，其步驟為(1)、對凸輪軸進行預熱，將其感應加熱至810 850°C，加熱速率為60 70°C/秒； (2)、將預熱后的凸輪軸感應加熱至900 940°C，加熱速率為60 70°C/秒； (3)、采用壓縮氣體對凸輪軸進行淬火，淬火時間為35 50秒，將凸輪軸冷卻至240 310°C，壓縮氣體的壓力為0. 38 0. 52MPa ； (4)、將淬火后的凸輪軸在室溫中靜置50 60分鐘，利用其淬火后的余溫完成回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，其特征在于步驟(I)中預熱分為三段進行加熱，且相鄰的兩段加熱之間有暫停間隔。預熱的具體步驟為第一段首先將凸輪軸感應加熱至180 210°C，暫停加熱2秒；第二段將凸輪軸感應加熱至550 600°C，暫停加熱3秒；第三段將凸輪軸感應加熱至810 850°C，暫停加熱3秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，其特征在于步驟(3)中壓縮氣體為壓縮空氣或氮氣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可淬硬合金鑄鐵凸輪軸的感應淬火工藝，首先對凸輪軸進行預熱，將其感應加熱至810～850℃，加熱速率為60～70℃/秒；然后將預熱后的凸輪軸感應加熱至900～940℃，加熱速率為60～70℃/秒；采用壓縮氣體對凸輪軸進行淬火，淬火時間為35～50秒，將凸輪軸冷卻至240～310℃，壓縮氣體的壓力為0.38～0.52MPa；最后將淬火后的凸輪軸在室溫中靜置50～60分鐘，利用其淬火后的余溫完成回火。該感應淬火工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，能夠在滿足淬火技術(shù)要求的前提下極大的降低工件淬火后的開裂率，因此大大的降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C21D1/42GK102676785SQ201210189699
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者劉軍凱, 鄧為林 申請人:荊州環(huán)球汽車零部件制造有限公司