氮化工藝的應(yīng)用

1、低溫鹽浴氮化工藝在壓縮機(jī)零件中的應(yīng)用余姚捷華壓縮機(jī)有限公司 （315400） 施瑤君 摘要：壓縮機(jī)的十字頭銷、活塞桿常規(guī)的加工工藝較繁雜，熱處理工序的不合格率較高，通過引進(jìn)法國舍舍夫低溫鹽浴氮化工藝后，工藝流程縮短，產(chǎn)品合格率明顯提高，材料成本大幅降低，零件的耐磨性和使用壽命有較大提高，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升?；钊麠U、十字頭銷等零件是壓縮機(jī)傳動(dòng)部件的核心零件，它們除了要承受交變載荷外，還要求耐磨性、耐蝕性好，這些零件常規(guī)的加工工藝是毛坯鍛造粗車加工熱處理調(diào)質(zhì)半精車加工熱處理滲碳淬火或表面高頻感應(yīng)淬火回火磨削加工磁力探傷，該工藝相對(duì)壓縮機(jī)傳動(dòng)部件的其它零件顯得略為繁雜，產(chǎn)品的合格率也較低，我們曾對(duì)上述

2、零件的合格率跟蹤統(tǒng)計(jì)了8年，發(fā)現(xiàn)年平均合格率在90%92%之間波動(dòng)，且不合格品往往發(fā)生在熱處理工序，廢品損失不小。為了改變這種狀況，我們對(duì)關(guān)鍵工序熱處理進(jìn)行了革新，引進(jìn)了先進(jìn)的法國舍舍夫低溫鹽浴氮化工藝，同時(shí)選用更經(jīng)濟(jì)、性能更合適的材料，歷時(shí)4年對(duì)上述零件從熱處理、材料、工藝尺寸及使用可靠性等方面進(jìn)行了試驗(yàn)和工藝攻關(guān)驗(yàn)證。一、新工藝與原工藝的對(duì)比1、熱處理工藝的改變活塞桿、十字頭銷等零件表面的硬化處理，舊工藝都采用滲碳淬火或者局部高頻感應(yīng)淬火處理。因滲碳淬火過程中易產(chǎn)生表面網(wǎng)狀碳化物，這些網(wǎng)狀碳化物是后期產(chǎn)生磨削裂紋的主要原因，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生滲層不均、殘留奧氏體增多、變形較大造成磨削余量不足等缺

3、陷。局部高頻感應(yīng)淬火處理過程中，由于受感應(yīng)加熱設(shè)備及硬化層深度等因素的影響，容易出現(xiàn)淬硬層不均勻、局部淬透、硬化區(qū)分布不合理及表面燒傷等缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用性能和合格率。我們引進(jìn)的法國舍舍夫（SURSULF）工藝是HBF公司開發(fā)的一種表面處理工藝，在565±5工作溫度下，由硫催化下的無公害低溫鹽浴氮化，卓越的滲氮能力使舍舍夫技術(shù)有效地解決鋼和鑄鐵的磨損摩擦、疲勞、咬合及腐蝕的各種問題，具有無公害、更高的耐疲勞強(qiáng)度、耐磨性和表面硬度，變形極小，化合層完全由-氮化物組成，具有無脆化、氮化層均勻性極高。根據(jù)這些特點(diǎn)，我們制定活塞桿和十字頭銷氮化的新工藝技術(shù)要求如下：測試項(xiàng)目技術(shù)

4、要求活塞桿十字頭銷表面硬度舊工藝4555HRC5767HRC新工藝 450±20 HV580±20 HV芯部硬度舊工藝2632HRC140160HB新工藝280±20 HV150±20 HV有效硬化層深度舊工藝1.01.5 mm1.01.5 mm新工藝0.2±0.05 mm0.3±0.05 mm為了阻止活塞桿兩端的螺紋被氮化，我們專門制作了螺紋防護(hù)套加以防護(hù)。因活塞桿長度較長，常規(guī)的橫放氮化易彎曲變形，我們改變了支承方式，在螺紋防護(hù)套上焊上了吊耳，將活塞桿單支垂直吊裝在料架上，這樣氮化后測定桿體的直線度、同軸度均滿足圖樣要求。2、零件

5、用材料的改變根據(jù)國外成熟經(jīng)驗(yàn)報(bào)道，采用舍舍夫低溫鹽浴氮化工藝處理的零件其耐腐蝕性特別優(yōu)良，所以我們將無油潤滑壓縮機(jī)活塞桿用材料由原來的3Cr13改為45鋼進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)不同材料不同熱處理方式的兩種活塞桿進(jìn)行了72小時(shí)中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表：熱處理方式鹽霧試驗(yàn)時(shí)間60h65h72h45鋼低溫鹽浴氮化未發(fā)生腐蝕未發(fā)生腐蝕未發(fā)生腐蝕3Cr13高頻感應(yīng)淬火未發(fā)生腐蝕未發(fā)生腐蝕局部位置有小于0.5mm的黃斑。從上表可知，45鋼經(jīng)低溫鹽浴氮化后，其耐腐蝕性要優(yōu)于3Cr13高頻感應(yīng)淬火活塞桿。3、零件工藝尺寸的調(diào)整為了得到精確的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證舍舍夫氮化工藝處理后的零件尺寸的變化，我們分別制作了直徑、材料不

6、同的多組試樣進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如下：材料牌號(hào)直徑尺寸 mm名義氮化前氮化后變化量4530+0.025+0.030+0.00550+0.032+0.036+0.00465+0.01+0.015+0.00520Cr30+0.02+0.024+0.00450+0.032+0.036+0.00465+0.01+0.015+0.005從上表看出，氮化后的尺寸有0.0040.005 mm的膨脹，膨脹量不隨零件直徑的改變而變化，且碳素鋼和合金鋼的膨脹量基本相同。據(jù)此，我們適當(dāng)調(diào)整了磨削工序的工藝尺寸，確保氮化后零件的公差尺寸滿足圖樣要求。 4、加工工藝流程的調(diào)整上述零件的熱處理采用低溫鹽浴氮化后，我們將磨削加工

7、和磁力探傷工序安排在氮化處理前進(jìn)行，調(diào)整后的工藝流程為：毛坯鍛造熱處理調(diào)質(zhì)(20Cr制的十字頭銷無調(diào)質(zhì)處理工序) 車削加工磨削加工磁力探傷熱處理低溫鹽浴氮化，由于新工藝比舊工藝的流程簡化了，產(chǎn)品合格率明顯上升，從2年的跟蹤統(tǒng)計(jì)來看，平均合格率從原來的90%92%上升到98%。二、新工藝的應(yīng)用效果工藝調(diào)整后，我們按照新工藝流程進(jìn)行了5臺(tái)套零件的試制，試裝了10臺(tái)無油潤滑空氣壓縮機(jī)，同一臺(tái)機(jī)器分別安裝了新舊工藝制的零件。我們對(duì)這10臺(tái)機(jī)器進(jìn)行了近2年的跟蹤，壓縮機(jī)運(yùn)行正常。2年后，我們對(duì)其中的5臺(tái)機(jī)器作了解剖檢查，情況如下：零件名稱磨損量 mm耐蝕情況新工藝舊工藝新工藝舊工藝活塞桿0.0040.0050.040.05無銹蝕無銹蝕十字頭銷0.0060.0080.100.12無銹蝕無銹蝕三、結(jié)論：綜上所述，采用低溫鹽浴氮化工藝后，零件加工科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、可靠，具體體現(xiàn)在：1、工藝流程簡化，提高了加工效率；2、平均合格率提高近7%，公司每年可降低廢品損失約33.5萬元；3、材料的選用更趨于經(jīng)濟(jì)、合理，活塞桿材料用45鋼代替3Cr13后，成本降低，僅此項(xiàng)可為公司節(jié)約材料成本20余萬元；4、零件的耐磨性提高，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升，使用壽命增長，具有較高的社會(huì)效益。目前，新工藝已廣泛應(yīng)用于我公司壓縮機(jī)的活塞桿、十字頭銷、油泵轉(zhuǎn)動(dòng)軸等傳動(dòng)部件零件的制造