連桿不鍍銅滲碳淬火工藝

杜紹先

我公司生產(chǎn)排量為50～250mL的各類摩托車曲軸20余種，具有年產(chǎn)摩托車曲軸總成50萬(wàn)套的生產(chǎn)能力。對(duì)于排量為125mL的摩托車，連桿是其發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上最重要的零部件，其材質(zhì)為20CrMo鋼，經(jīng)過(guò)滲碳、淬火、高溫回火、低溫回火等熱處理工序，來(lái)達(dá)到其大端內(nèi)孔的耐磨性、小端及桿部韌性的使用性能要求。

1.技術(shù)要求

（1）滲碳層深度及硬度 大端面及內(nèi)孔表面需要滲碳淬火，成品滲碳層深要求為0.6～0.9mm，淬火后硬度為60～65HRC；桿部及小端部位不要求滲碳淬火，硬度為25～45HRC。

（2）金相組織級(jí)別 大端滲碳層、桿部及小端為1～4級(jí)《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（按GB/T13298—1991）》。

（3）碳化物級(jí)別 網(wǎng)狀碳化物小于2級(jí)（按GB1298—2008）。

為滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，一般采取兩種熱處理工藝來(lái)完成，一種工藝是采取鍍銅后進(jìn)行滲碳淬火；另一種工藝是不鍍銅直接滲碳淬火。

不鍍銅直接滲碳淬火的方法，已被多個(gè)曲軸連桿的生產(chǎn)廠家使用。從加工工藝上來(lái)講，鍍銅法是在鍍銅后去除大頭孔及其端面的鍍銅層，然后進(jìn)行滲碳淬火，與不鍍銅法相比較，鍍銅費(fèi)用大，成本高，工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)，而且鍍銅工藝對(duì)環(huán)境有較嚴(yán)重的污染。

2.連桿熱處理工藝過(guò)程

熱處理工藝路線：滲碳淬火（Unicase自動(dòng)生產(chǎn)線加熱爐）→高溫回火（Unicase自動(dòng)生產(chǎn)線回火爐）→大端淬火（鹽浴爐）→低溫回火（一般回火爐）。

（1）滲碳淬火前準(zhǔn)備 工件清洗，垂直吊掛，連桿間隙均勻不得擠壓，裝架待滲。

（2）滲碳淬火 加熱爐爐溫升至920℃時(shí)通入甲醇（甲醇流量為2500mL/h)、連桿入爐→換氣10～20min后通入丙烷（丙烷流量為4L/min，可根據(jù)爐內(nèi)的碳濃度調(diào)整）→滲碳（強(qiáng)滲：溫度為920℃、碳濃度為1.0﹪、時(shí)間為300～340min；擴(kuò)散：溫度為920℃，碳濃度為0.7﹪、擴(kuò)散時(shí)間為30min）→降溫（降溫至830℃后保溫30min、碳濃度為0.7﹪）→前室油冷（油冷10min、淬火冷卻介質(zhì)為L(zhǎng)-AN32全損耗系統(tǒng)用油）。

（3）高溫回火 將連桿裝入回火爐內(nèi)升溫至600℃，保溫120min→出爐冷卻。

（4）大端淬火 將連桿大端部位浸入鹽浴爐鹽浴內(nèi)（使用熱電偶測(cè)量鹽浴溫度，溫度保持在820～830℃），左右晃動(dòng)，加熱約5min→油冷（投入混合油內(nèi)左右晃動(dòng)，在油池內(nèi)通入氣體保證油溫均勻。混合油為L(zhǎng)-AN32全損耗系統(tǒng)用油和柴油，比例為2∶1）→出油冷卻。

（5）低溫回火 在回火爐溫度升至170℃時(shí)，將連桿裝入爐內(nèi)，保溫120min，出爐冷卻。

（6）清洗 用100℃的堿水清洗，去除連桿表面的油污。

3.連桿滲碳淬火的質(zhì)量檢驗(yàn)情況

（1）大端 滲碳層實(shí)測(cè)0.85mm，硬度為63.5HRC、64HRC、64HRC；金相組織為1.5級(jí)回火馬氏體。心部硬度為43HRC、45HRC、45HRC；金相組織為1級(jí)低碳馬氏體。

（2）小端 表面硬度為39HRC、38HRC、40HRC。

心部硬度為26HRC、25HRC、28HRC；心部金相組織為1.5級(jí)回火索氏體（小孔周圍及端面滲碳層厚為0.8mm）。

（3）桿部 表面硬度為35HRC、38HRC、40HRC。心部硬度為28HRC、29HRC、27.5HRC；心部金相組織為1.5級(jí)回火索氏體（桿部表面滲碳層厚為0.8mm）。

可見(jiàn)，排量為125mL的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸中的連桿，采用不鍍銅法進(jìn)行滲碳淬火的質(zhì)量完全可以滿足使用性能的技術(shù)要求。在長(zhǎng)期為金城摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)配套的該型號(hào)曲軸連桿總成的過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)因采用該工藝而產(chǎn)生的滲碳淬火問(wèn)題。