汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷的選材與熱處理工藝課程設(shè)計(jì)

1、1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷的零件圖如下圖1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷零件尺寸圖2 服役條件與性能分析活塞銷（英文名稱：Piston Pin），是裝在活塞裙部的圓柱形銷子，它的中部穿過(guò)連桿小頭孔，用來(lái)連接活塞和連桿，把活塞承受的氣體作用力傳給連桿。為了減輕重量，活塞銷一般用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，并作成空心。塞銷的結(jié)構(gòu)形狀很簡(jiǎn)單，基本上是一個(gè)厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓柱形孔加工容易，但活塞銷的質(zhì)量較大；兩段截錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小，且因?yàn)榛钊N所受的彎矩在其中部最大，所以接近于等強(qiáng)度梁，但錐孔加工較難。本次設(shè)計(jì)選用內(nèi)孔為原形的活塞銷。服役條件：(1)高溫條件下承受周期性強(qiáng)烈沖擊和彎曲、剪

2、切作用 (2)銷表面承受較大的摩擦磨損。失效形式：由于承受周期性的應(yīng)力，使其發(fā)生疲勞斷裂和表面嚴(yán)重磨損。性能要求：（1）活塞銷在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且由于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動(dòng)角度不大，難以形成潤(rùn)滑油膜，因此潤(rùn)滑條件較差。為此活塞銷必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性，質(zhì)量盡可能小，銷與銷孔應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好的表面質(zhì)量。在一般情況下，活塞銷的剛度尤為重要，如果活塞銷發(fā)生彎曲變形，可能使活塞銷座損壞；（2）具有足夠的沖擊韌性；（3）具有較高的疲勞強(qiáng)度。3 技術(shù)要求 活塞銷技術(shù)要求: 活塞銷全部表面滲碳，滲碳層深度為0.8 12mm，滲碳層至心部組織應(yīng)均勻過(guò)渡，不得有驟然轉(zhuǎn)變。 表面

3、硬度58 64 HRC，同一個(gè)活塞銷上的硬度差應(yīng)3 HRC。 活塞銷心部硬度為24 40 HRC。 活塞銷滲碳層的顯微組織應(yīng)為細(xì)針馬氏體，允許有少量均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物，不得有針狀和連續(xù)網(wǎng)狀分布的游離碳化物存在。心部的針狀應(yīng)是低碳馬氏體及鐵素體。表1 活塞銷內(nèi)、外圓滲碳技術(shù)要求活塞銷壁厚mm外圓表面滲碳層厚度mm內(nèi)孔表面滲碳層厚度mm內(nèi)外圓表面滲碳層厚度之和占壁厚的比例%1.530.250.0540340.3035460.400.10680.501.200.40338100.601.20>100.801.70-4 選材活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如20、15Cr、20Cr或

4、2OCrMnTi等。外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工。這樣既提高了表面硬度和耐磨性，又保證有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。（1）20鋼為低碳鋼，由于碳含量低，淬透性差，強(qiáng)度低，即使?jié)B碳以后，強(qiáng)度仍然不高，只適應(yīng)于表面耐磨、載荷小、沖擊輕微要求強(qiáng)度低的小工件，如軸套、鏈條、小水閥等。（2）15Cr是一種常用的低碳合金滲碳鋼，在滲碳時(shí)可顯著地增加表面含碳量，增大滲碳深度，但在高溫長(zhǎng)時(shí)間滲碳時(shí)有晶粒長(zhǎng)大傾向及形成網(wǎng)狀碳化物的傾向；對(duì)形狀簡(jiǎn)單、要求不高的零件，滲碳后可直接降溫淬火，但熱處理后變形較大，又有回火脆性。（3）20Cr與15Cr鋼相比，有較高的強(qiáng)度及淬透性，在油中臨界淬透直徑達(dá)4 22mm，在

5、水中臨界淬透直徑達(dá)1140mm，但韌性較差，此鋼滲碳時(shí)仍有晶粒長(zhǎng)大傾向，降溫直接淬火對(duì)沖擊韌性影響較大，所以滲碳后需淬火以提高零件心部韌性，無(wú)回火脆性。(3) 20CrMnTi是滲碳鋼，滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動(dòng)齒輪，是中淬透性滲碳鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。主要用途有：用于齒輪，軸類，活塞類零配件以及汽車，飛機(jī)各種特殊零件部位。 綜合這幾種材料的性能與經(jīng)濟(jì)因素等，最終本次設(shè)計(jì)選用20Cr作為活塞銷的加工材

6、料。表2 20Cr鋼的成分及含量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）合金元素CSiMnCr含量wt%0.180.240.170.370.500.800.701.00各元素的作用：碳（C）：使基體達(dá)到一定的強(qiáng)韌度主要貢獻(xiàn)元素。鉻（Cr）：降低相變G驅(qū)動(dòng)力,也阻止了相變時(shí)碳化物的形核長(zhǎng)大，所以提高鋼的淬透性；碳化物形成元素，回火時(shí)阻止M3C型長(zhǎng)大，提高回火穩(wěn)定性；Cr的碳化物穩(wěn)定，不易長(zhǎng)大，能細(xì)化晶粒，改善碳化物均勻性；Cr促進(jìn)雜質(zhì)原子偏聚，增大回火脆性傾向；同時(shí)能提高鋼的抗氧化性；全部淬透零件在高溫回火后可獲得高而均勻的綜合力學(xué)性能，特別是高的屈強(qiáng)比，能提高材料的疲勞強(qiáng)度。錳（Mn）：Mn強(qiáng)化鐵素體，其固溶強(qiáng)化效果非

7、常明顯；Mn降低相變G驅(qū)動(dòng)力使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，提高淬透性；奧氏體形成元素，降低鋼的A1溫度，促進(jìn)顆粒長(zhǎng)大，增大鋼的過(guò)熱敏感度；Mn促進(jìn)有害元素在晶界上的偏聚，增大鋼的回火脆性傾向。硅（Si）：有利于鐵素體組織的形成，在鋼中不形成碳化物，主要固溶于鐵中。對(duì)奧氏體形成速度無(wú)甚影響，可升高A1點(diǎn)，相對(duì)的減緩了奧氏體的形成速度。對(duì)加熱時(shí)奧氏體晶粒大小稍有阻礙或不起作用，可推遲珠光體相變使C曲線右移，Ms點(diǎn)降低，提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而降低淬火臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。顯著地減慢馬氏體在較低溫度的分解，顯著阻礙碳化物的聚集，阻礙鋼在回火時(shí)消除各類畸變的作用，從而增強(qiáng)了鋼的回火穩(wěn)定性。可提

8、高a相的再結(jié)晶溫度，可使鋼回火脆性顯著增強(qiáng)。表3 20Cr鋼的臨界溫度鋼號(hào)Ac1Ac3Ar1Ar3Ms20Cr7658367027993905 零件的加工路線制定活塞銷的制造工藝路線有多種，主要分為三個(gè)類別：（1）擠壓成形：棒料退火磷化冷擠壓滲碳淬火回火精加工成品。（2）鉆削加工成形：棒料粗車外圓滲碳鉆內(nèi)孔淬火回火精加工成品。（3）管料制造：棒料熱軋管粗車外圓滲碳淬火回火精加工成品。大量生產(chǎn)的活塞銷均為冷擠壓或溫?cái)D壓成形，產(chǎn)量較少的活塞銷則采用鉆削加工成形或管料制造。冷擠壓成形具有以下特點(diǎn)：擠壓零件尺寸準(zhǔn)確表面光潔 節(jié)約原材料：冷擠壓件材料利用率通常可以達(dá)到80%以上。如解放牌汽車活塞銷動(dòng)切削

9、加工材料利用率為43.3%，而用冷擠壓時(shí)材料利用率提高到92%。生產(chǎn)率高 冷擠壓件強(qiáng)度高、剛性好而重量輕。本次設(shè)計(jì)采用冷擠壓成形滲碳處理。具體工藝路線：棒料軟化退火磷化冷擠壓滲碳淬火回火精加工成品。6 具體工藝6.1軟化退火棒料在冷擠壓前的退火目的是：降低硬度，提高塑性，為冷擠壓工藝作準(zhǔn)備。（1）本次設(shè)計(jì)采用完全退火工藝完全退火：指將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上3050，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的熱處理工藝。所謂“完全”是指在加熱和冷卻過(guò)程中鋼的內(nèi)部組織全部進(jìn)行了相變重結(jié)晶。完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件和熱軋鋼材等。完全退火隨爐緩冷的冷卻速度一般小于30/h。在實(shí)際生產(chǎn)中

10、，為了提高生產(chǎn)效率，隨爐冷卻至500左右即可出爐空冷。其主要目的：細(xì)化晶粒和改善組織（如消除中碳結(jié)構(gòu)鋼和鍛軋件中常見(jiàn)的魏氏組織、過(guò)熱組織和帶狀組織）、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善鋼的切削加工性能。（2）退火溫度20Cr的Ac3溫度為836，完全退火溫度為Ac3以上3050，所以本次退火溫度選用860.（3）升溫速度查熱處理手冊(cè)可得低合金鋼：<100/h（4）保溫時(shí)間按照查手冊(cè)得到的退火經(jīng)驗(yàn)，保溫時(shí)間為：1.52min/mm。本次設(shè)計(jì)的活塞銷有效厚度為（38-25）/2=6.5mm,6.5*2=13min。考慮到工件尺寸小，多個(gè)工件同時(shí)加熱保溫，所以退火保溫時(shí)間選擇30min。（5）退火設(shè)備

11、選擇熱處理電阻爐是以電為能源的，通過(guò)爐內(nèi)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱工件的爐子，是一種造價(jià)相對(duì)便宜的爐子，以降低成本。中溫箱式電阻爐可用于退火、正火、回火或固體滲碳等。本次退火設(shè)備選用RX3-15-9型中溫箱式電阻爐，額定功率15kw，最高工作溫度950，爐膛尺寸：600*300*250mm，最大裝載量80kg。（6）裝爐方式緊密型排列裝爐，即如下圖2所示：圖2 裝爐方式活塞銷質(zhì)量為0.514kg,做大裝載量的85%為68kg,所以，一次裝爐量為130件。（7）退火方式在退火保溫過(guò)程中，為防止脫碳或滲碳，須在爐內(nèi)滴入甲醇。另外，為保證生產(chǎn)效率，當(dāng)隨爐冷至600時(shí)，出爐坑冷，坑冷時(shí)也要通入放熱

12、式控制氣氛保護(hù)防止脫碳。表4 退火的具體工藝參數(shù)退火溫度時(shí)間加熱速度設(shè)備參數(shù)86030min<100/hRX3-15-9型中溫箱式電阻爐圖3 退火的工藝曲線圖6.2 滲碳 滲碳的選擇： 化學(xué)熱處理主要是滲碳、滲氮、碳氮共滲。滲碳：是對(duì)金屬表面處理的一種，采用滲碳的多為低碳鋼或低合金鋼，具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質(zhì)中，加熱到900-950攝氏度的單相奧氏體區(qū)，保溫足夠時(shí)間后，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。 滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25%)。滲碳后鋼件表面的化學(xué)成分可接近高碳鋼。工件滲碳后還要經(jīng)過(guò)淬火以

13、得到高的表面硬度高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度并保持心部有低碳鋼淬火后的強(qiáng)韌性使工件能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛用于飛機(jī)汽車和拖拉機(jī)等的機(jī)械零件如齒輪軸凸輪軸等。滲氮：指在一定溫度下，使活性氮原子滲入到工件表面的一種熱處理方法。滲氮件具有高的表面硬度及耐磨性，高的疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性，且工件變形小。但是滲氮工藝的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，滲氮層較薄（一般在0.5mm左右），且脆性高，不能承受太高的接觸應(yīng)力和沖擊載荷，不能滿足活塞銷的要求。碳氮共滲：是指在奧氏體狀態(tài)下，同時(shí)將碳、氮兩種元素滲入工件表面層，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。目的是在保持工件內(nèi)部具有較高韌性的條件下，得到高硬度、高強(qiáng)度的表面層，以提高

14、工件的耐磨性和疲勞性能?；钊N主要是要求表面強(qiáng)度，考慮到工藝復(fù)雜和經(jīng)濟(jì)因素。本次不需要選擇碳氮共滲。（1）滲碳方法的比較固體滲碳法：優(yōu)點(diǎn)：(a)設(shè)備便宜，操作簡(jiǎn)單，不需要高技術(shù)。(b)加熱用熱源，可用電氣、瓦斯、燃料油。（c）大小工件均勻，尤其對(duì)大型或需原滲碳層者有利。（d）適合多種少量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：（a）滲碳層深度及表面碳濃度不易正確調(diào)節(jié)，有過(guò)剩滲碳的傾向。處理件變形大。（b）滲碳終了時(shí)不易直接淬火，需要加熱。（c）作業(yè)環(huán)境不良，作業(yè)人員多。液體滲碳法優(yōu)點(diǎn)：（a）適合中小量生產(chǎn)，設(shè)備費(fèi)用低，不需要高技術(shù)。（b）容易均熱、極速加熱，可直接淬火。（c）適合小件，薄滲碳層處理件。（d）滲碳均勻，表面

15、光滑。缺點(diǎn)：（a）不適于大型處理件的深層滲碳。（b）鹽浴組成易變動(dòng)，管理上麻煩。（c）有毒、排氣或公害問(wèn)題。（d）處理后，表面附著鹽類不易洗凈，易生銹。（e）難以防止?jié)B碳，有噴濺危險(xiǎn)。氣體滲碳法優(yōu)點(diǎn)：（a）操作方便(b)加熱快，滲碳過(guò)程短(c)有可能較準(zhǔn)確地控制滲碳層的濃度，逐漸實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)算機(jī)群控。(d)可以直接淬火(e)輔助工序少(f)占用車間面積少(g)清潔衛(wèi)生，勞動(dòng)條件好缺點(diǎn)：（a）設(shè)備費(fèi)昂貴。 （b）處理量少時(shí)成本高。 （c）需要專業(yè)知識(shí)。綜合以上各種滲碳方法的優(yōu)缺點(diǎn)，和活塞銷的性能要求，本次滲碳選用氣體滲碳中的 “滴注式可控氣氛滲碳法”。滴注式可控氣氛滲碳法是目前生產(chǎn)上常用的

16、滲碳方法，即向滲碳爐中同時(shí)滴入兩種液體，一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)較低，作為稀釋氣體；另一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)較高，作為富化氣，通過(guò)改變兩種液體的比例，可使工件表面含碳量控制在所要求的范圍內(nèi)。（2）滲劑選擇滴注式氣體滲碳的滲碳劑一般為甲醇，煤油、丙酮等，作為滲碳劑的有機(jī)溶劑，要求其單位液體加熱分解后的產(chǎn)氣量高，碳氧比大，碳當(dāng)量小，產(chǎn)生炭黑少，氣氛中的CO和H2的含量穩(wěn)定，安全性好。下表列出了幾種常用作滲碳劑的幾種有機(jī)溶劑的碳當(dāng)量、碳氧比。表5 常用的有機(jī)液體的碳氧比和碳當(dāng)量名稱分子式碳當(dāng)量/g碳氧比產(chǎn)氣量（mL-1）用途甲醇CH3OH6411.66稀釋劑乙醇C2H5OH4621.55滲碳劑異丙酮C

17、3H7OH303_強(qiáng)滲碳劑乙酸乙酯CH3COOC2H5442_滲碳劑煤油C16H34(主)28.250.73強(qiáng)滲碳劑煤油是傳統(tǒng)的滲碳滴注劑，煤油價(jià)格低廉，滲碳能力強(qiáng)，當(dāng)用煤油直接滴入滲碳爐內(nèi)進(jìn)行滲碳時(shí)，由于在滲碳溫度熱分解時(shí)析出活性碳原子過(guò)多，往往不能被鋼件表面全部吸收，而在工件表面沉積形成炭黑，焦油等，阻礙滲碳過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，造成滲碳層深度及碳濃度不均勻等缺陷。而采用兩種有機(jī)液體同時(shí)滴入爐內(nèi)，一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)低，作為載氣，另一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)較高，作為富化氣。這樣的配合使用，往往可以得到炭黑少，滲速快，碳勢(shì)易于調(diào)節(jié)，滲碳質(zhì)量高的良好結(jié)果。本次設(shè)計(jì)采用甲醇煤油混合液作為滲碳滴注劑，其

18、中甲醇是稀釋劑，煤油是滲碳劑。（3）滲劑用量查手冊(cè)得滲碳層深度要求為0.8-1.4mm,滲碳溫度為940時(shí)的滲碳各階段滲劑用量如下表格：表6 一定條件下20Cr活塞銷滲碳滲劑用量滲碳過(guò)程排氣期強(qiáng)滲期擴(kuò)散期煤油180d/min220 d/min50-60 d/min甲醇0020-30 d/min（4）滲碳溫度：查手冊(cè)可得如下表格：表7 20Cr活塞銷滲碳層深度與溫度關(guān)系滲碳層深度/mm1.3-1.91.0-1.40.8-1.10.5-0.8滲碳溫度/950±10940±10940±10930±10由于本次設(shè)計(jì)的活塞銷壁厚為6.5mm，由技術(shù)要求和上表綜合考

19、慮。另外，滲碳溫度一般在在Ac3以上，考慮碳在鋼中的擴(kuò)散速度等因素，目前在生產(chǎn)上廣泛采用的溫度為920±10。隨著滲碳層度的升高，碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)呈指數(shù)上升，滲碳速度加快，但滲碳溫度過(guò)高會(huì)造成晶粒粗大，工件畸變?cè)龃螅O(shè)備壽命降低等負(fù)面效應(yīng)。最終決定滲碳溫度選擇：940，把加熱溫度控制940左右，目的是控制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小的奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。（5）滲碳時(shí)間滲碳時(shí)間主要分為：排氣階段、強(qiáng)滲階段、擴(kuò)散階段。 滲碳時(shí)間主要根據(jù)滲層深度確定，而且與滲碳溫度及爐內(nèi)氣氛等因素有關(guān)。表8 20Cr滲層深度與時(shí)間關(guān)系滲碳層深度/mm0.4-0.60.6-0.80.8-1

20、.01.0-1.21.2-1.41.4-1.6保溫時(shí)間/h1.5-2.52.5-3.53.5-4.54.5-5.55.5-6.56.5-7.5本次設(shè)計(jì)的活塞銷要求滲碳層深度為：0.8-1.2，因此滲碳總時(shí)間選擇:5.5h。通過(guò)查詢手冊(cè)可得一定條件下，各個(gè)階段的時(shí)間要求，如下表所示：表8 煤油-甲醇滴注式通用氣體滲碳工藝滲碳過(guò)程排氣強(qiáng)滲擴(kuò)散滲層深度及時(shí)間0.81.2mm1h2h2h1.11.6mm1h2.5h3h綜上，本次滲碳工藝時(shí)間為5h,其中排氣1.5h，強(qiáng)滲2h,擴(kuò)散2h。（6）滲碳設(shè)備RQ系列滲碳井式爐即在井式爐爐膛結(jié)構(gòu)中加一密封爐罐，成為專為周期作業(yè)的滲碳、滲氮、碳氮共滲等所用。滲碳爐

21、爐溫均勻、升溫快、保溫好 ，工件滲碳速度加快，同時(shí)爐蓋上還開(kāi)有滲碳劑滴入孔和廢氣排出孔，所以選用該類井式爐。本次設(shè)計(jì)選用RQ3-35-9型井式滲碳爐，額定功率25kw，額定溫度950，相數(shù)3，爐膛尺寸（直徑*深度）300*600，最大裝載量70kg。該爐爐溫均勻，介質(zhì)流動(dòng)性好，加熱速度，溫度均勻，工件變形小，加熱質(zhì)量好，利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，爐膛容積有效利用率高，產(chǎn)量大，耗電量少，可節(jié)省電能與筑爐材料，電極壽命長(zhǎng)，減小停爐時(shí)間。 為了保證工藝實(shí)施的流暢性，應(yīng)與前期預(yù)備熱處理爐子裝爐量相同。這時(shí)井式爐中可通過(guò)懸掛的方式裝爐。20Cr鋼的滲碳工藝曲線如下：圖4 20Cr鋼活塞銷的滲碳工藝曲線6.3淬火

22、目的：活塞銷滲碳后形成了表面的高硬度，為了提高工件的心部韌性以及消除表面層出現(xiàn)的網(wǎng)狀碳化物，在滲碳后要進(jìn)行淬、回火工藝。(1)淬火溫度20Cr鋼為亞共析鋼，淬火加熱溫度選擇Ac3以上3050。而20Cr的Ac3為836，所以，淬火加熱溫度可選擇880。(2)淬火時(shí)間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：=·k·D 式中 加熱時(shí)間，min； 加熱時(shí)間系數(shù)，min/mm；k裝爐量修正系數(shù)； D工件有效厚度，mm。查手冊(cè)得，低合金鋼在780-900氣體中加熱時(shí)，直徑50mm時(shí)，加熱時(shí)間系數(shù)為1.5-1.8 。k活塞銷的裝爐方式為查手冊(cè)得此種裝爐方式的爐修正系數(shù)為：2.0。D活塞銷的有效厚度為6.5mm。

23、=·k·D=1.8*2*6.5=23.4考慮到工件透熱等因素，最終選用保溫時(shí)間為40min。(3)淬火設(shè)備為了保證工件表面不脫碳，可應(yīng)用保護(hù)氣氛加熱，常用井式對(duì)流爐。參考淬火工藝參數(shù)及生產(chǎn)流水線生產(chǎn)量，選用RJ240-9，額定功率40kw，額定電壓380V，相數(shù)3，最高工作溫度950，爐膛尺寸600*800mm，最大裝載量350kg。通N2作為加熱保護(hù)氣氛。(4)冷卻方式由于20Cr剛的淬透性較好，冷卻速度越大，則淬火內(nèi)應(yīng)力越大，淬火變形也越大，這樣工件容易變形開(kāi)裂，而損壞工件。所以應(yīng)該使用較為緩和的淬火介質(zhì)，其熱應(yīng)力就相對(duì)較小，因此，選擇使用油冷。由于零件尺寸不是非常大，

24、比較小，油淬可以達(dá)到淬火臨界冷卻速度，并且油淬經(jīng)濟(jì)，操作簡(jiǎn)單。選用20#機(jī)油。表9 淬火具體工藝參數(shù)淬火溫度時(shí)間min冷卻介質(zhì)設(shè)備保護(hù)氣氛工藝參數(shù)88040油冷RJ240-9N2圖5 淬火的工藝曲線6.4 回火回火指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見(jiàn)的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火等。(1)本次設(shè)計(jì)采用低溫回火。理由：低溫回火可以獲得回火馬氏體組織，回火后零件具有高的硬度和耐磨性能，消除了淬火應(yīng)力和脆性，改善了零件淬火后的韌性及組織穩(wěn)定性。適應(yīng)于要求高硬度、高耐磨性能零件的場(chǎng)合。例如量具、刀具、冷沖壓剪切磨具、軸承內(nèi)外圈及滾動(dòng)體

25、、滲碳及碳氮共滲零件等。(2)回火溫度根據(jù)下表來(lái)確定回火溫度：表10 20Cr回火溫度與硬度關(guān)系回火溫度150200300400硬度HRC62615243根據(jù)活塞銷的技術(shù)要求，本次設(shè)計(jì)回火溫度選擇：200（3）回火時(shí)間下表為合金鋼的回火時(shí)間與有效厚度之間的關(guān)系：表11 空氣爐回火溫度時(shí)間表有效厚度/mm2520-4040-6060-8080-100保溫時(shí)間/mm30-6060-9090-120120-150150-180本次設(shè)計(jì)的活塞銷有效厚度為6.5mm，但考慮到多個(gè)零件同時(shí)加熱，因此本次設(shè)計(jì)回火時(shí)間選擇70min。（4）回火設(shè)備本次設(shè)計(jì)的回火設(shè)備選擇RX3-15-6型低溫電阻爐，額定功率15kw，最高工作溫度650，爐膛尺寸：600*300*250