一种压缩机用38CrMoAl钢热处理工艺的制作方法

一种压缩机用38CrMoAl钢热处理工艺的制作方法

【技术领域】

[0001] 本发明属于压缩机38CrM〇Al钢十字头销、活塞杆热处理工艺,适用于所有压缩机 采用38CrMoAl钢十字头销、活塞杆热处理工艺。也适用于所有采用38CrMoAl钢为材料的 其它机械零部件。

【背景技术】

[0002] 目前,压缩机用38CrM〇Al钢十字头销、活塞杆热处理工艺包含锻压成型、正火、调 质、消应力、氮化(包含气体和离子氮化）热处理工艺,精磨后表面硬化硬度只能达到HRc50 左右,耐磨性很差并且硬化层很浅。用户提出提高38CrM 〇Al钢十字头销、活塞杆表面硬度、 硬化层厚度和耐磨性的要求。如果采用传统的热处理方法达不到用户的要求。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于克服传传统技术的不足,提供一种压缩机用38CrM〇Al钢十字 头销、活塞杆热处理工艺,本工艺能提高38CrM 〇Al钢十字头销、活塞杆表面硬度达到HRc70 以上,提高耐磨性50%、耐酸盐腐蚀性40%以上。力学性能提高40-50%,弯曲疲劳寿命提高 100倍以上,弯曲疲劳强度提高100%,显著抑制疲劳强度应力集中敏感度。

[0004] 为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下：

[0005] -种压缩机用38CrM〇Al钢热处理工艺,该工艺包括以下步骤：

[0006] (1)调质处理：将经正火处理后的38CrMoAl钢工件采用电阻炉加热到920-960°C, 按有效直径保温1-3.5小时,出炉水冷或用5-10wt.%的PAG类淬火介质冷却到150-350°C 后空冷,再进行610-670°C回火2.5-5.5小时,空冷；

[0007] (2)消应力处理：580°C保温5小时,炉冷；

[0008] (3)氮化处理：采用气体氮化或离子氮化方式,氮化处理过程中加入稀土催渗剂； 气体氮化过程为：将工件置于气体氮化炉内,升温进行预氧化处理后通入氨气,氨分解率 20-25%,炉压50-70毫米水柱,保温10小时,再升温到560°C,氨分解率30-45%,炉压60-80 毫米水柱,保温15小时,炉冷到250°C以下出炉空冷至室温；离子氮化过程为：将工件置于 离子氮化炉内,升温进行预氧化处理后通入氨气,炉压3-7乇,保温6小时,再升温到550°C, 炉压7-10乇,保温10小时,炉冷到250°C以下出炉空冷至室温；

[0009] (4)将工件进行表面高频淬火处理：高频加热(感应加热）到910-950°c,采用PAG 类水溶性淬火剂进行喷射冷却,溶液浓度3-5wt.%。高频淬火后进行260-350°C回火处理。

[0010] 步骤（1)中所述正火处理是指将锻压成型(始锻温度1150°c,终锻温度900°C)的 38CrMoAl钢工件采用电阻炉加热到920-960°C,按有效直径保温1-3.5小时,出炉空冷。

[0011] 步骤（3)所述预氧化处理过程的温度是从450°C开始到520°C,520°C再开始供氨。

[0012] 经上述步骤（3)氮化处理后工件表面形成的总氮化层深0.4-0.7毫米,硬度 HV700-1100 ;经步骤（4)高频淬火处理后所得流淬硬层深1.3-2.5毫米,260-350°C回火处 理后硬度HRC70以上。

[0013] 上述工艺应用于压缩机上使用的十字头销或活塞杆部件,还适用于所有采用 38CrMoAl钢的其他机械零部件。

[0014] 本工艺与现有技术相比,具有以下技术效果：

[0015] 1、提高表面硬度和耐磨性,降低产生淬火裂纹。用本发明工艺处理的38CrM〇Al钢 十字头销、活塞杆,表面硬度值达到HRc70以上,层深表深达1.5毫米以上。传统氮化处理 经过磨削后,表面硬度值仅在HRc50左右,层深也只有0.3毫米左右。由于氮化降低了钢的 临界点,复合处理降低了淬火的温度,这有利于减小工件淬火变形和淬火裂纹的产生；复 合处理后的组织分析指出,渗氮时形成的ε及 Y相均在亚温加热时溶入奥氏体和铁素体 中,同时使渗氮层加厚。淬火表面形成的是淬火马氏体组织+铁氮化合物,经过低温回火使 用。铁氮化合物占据低温淬火形成的铁素体位相,硬质氮化物+回火马氏体形成了高硬度 和提高耐磨性。

[0016] 2、提高耐腐蚀性能40%。经过氮化处理后表层形成渗氮时形成的ε及Y相均在 亚温加热时溶入奥氏体和铁素体中,同时使渗氮层加厚,从而提高耐腐蚀性能。

[0017] 对38CrM〇Al钢十字头销、活塞杆采用表面复合热处理技术后,即使经过磨削后工 件表面硬度也能达HRc70以上,同时提高了抗回火稳定性；复合处理增厚了硬化层深度,硬 化层里边是钢的淬火层,从而提高了工件的承受重负荷能力；复合处理提高了工件的抗磨 能力；提高耐磨性50%、耐酸盐腐蚀性40%以上。力学性能提高40-50%,弯曲疲劳寿命提高 100倍以上,弯曲疲劳强度提高100%,显著抑制疲劳强度应力集中敏感度。

[0018] 3、复合处理后表面硬化层达到I.3-2.5mm,在距表面0· 5mm内有硬度的最大值, HV0.2超过1100,其对应的HRC > 70 ;从0.5mm到1.8_,硬度逐渐下降到900HV0.2,再向 心部(约到距表面2.5mm后),很快达到心部组织的硬度,

【具体实施方式】

[0019] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。以下实施例中所用稀土催渗剂由 哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司生产,其相应的发明专利为"固体稀土渗氮催渗剂（申请 号：201110097678.2)"。

[0020] 其工艺是将38CrM〇Al十字头销、活塞杆置于电阻炉内加热到950°C ± KTC保温2 到4小时出炉空冷。机加工后进行调质处理,电阻炉内加热到930°C ± KTC保温2到4小 时出炉水冷至150-250°C出水,转入回火炉内加热到610-670°C保温3到5小时出炉空冷。 半精加工后进行580°C保温5小时的消应力处理,粗磨留量0.15-0.20毫米。清洗活塞杆 表面置于氮化炉内,加入稀土催渗剂,进行预氧化处理升温到520°C通氨气,当氨分解率达 到18-25%保温6小时,再升温到550°C氨分解率30-55%保温10小时,炉冷到250°C以下出 炉空冷,总氮化层深0.4-0.7毫米,或是将工件置于离子氮化炉内,升温至520°C预氧化处 理后通入氨气,炉压3-7乇,保温6小时,再升温到550°C,炉压7-10乇,保温10小时,炉冷 到250°C以下出炉空冷至室温,硬度达到HV800不经加工而进行高频淬火处理,感应加热到 930-950°C淬火冷却介质（3-5%PAG类）喷射,淬硬层深1.5-2.5毫米,250-350°C回火,硬度 HRC70以上。

[0021] 对比例1 :