活塞销的稀土低温渗碳直接淬火新工艺烟台大力热处理工艺研究所（烟台２６４０００）肖山活塞销 厂扬中市工业局朱法义林东刘志儒方永才王成虎１前言活塞销是内燃机的重要基础零件，其渗碳热 处理后的质量关系到整个内燃机的可靠性。本文就近几年来稀土低温渗碳直接淬火新工艺在活塞销 热处理中的应用进行了总结。２稀土低温渗碳的渗入速度从１９９０年起在６家活塞销生产厂进行 了试验和生产应用，其渗速如表１。稀土低温渗碳工艺与常规工艺的渗碳动力学曲线如图１所示。 表１活塞销稀土低温渗碳的渗速企业名称渗碳温度（℃）炉次（次）平均渗速（ｍｍ／ｈ）陕西内 燃机配件一厂８７０９０．１７５肖山活塞销厂８８０３００．１５扬中农机厂８６０３００．１ ３１烟台汽车配件厂８７０３００．１６信阳内燃机配件厂８６０５０．１２６西安汽车配件厂８ ８０３０．１６６西安汽车配件厂８６０５０．１４５图１两种工艺的渗碳动力学曲线１．８６０ ℃稀土渗碳２．９３０℃常规渗碳３产品的质量分析３．１力学性能２０００ｈ耐久性考核数据是 由常州农机研究所和山东莱动内燃机有限公司提供，分别对扬中农机厂和烟台汽车配件厂的活塞销 随机装机试验测定，平均磨损量为０．０１５ｍｍ，最大磨损量为０．０２ｍｍ。按活塞销的平均 磨损量在０．１ｍｍ时作为报废计算其寿命时，新工艺生产的活塞销的寿命为１２０００ｈ［１］ 。失圆应力疲劳寿命对比试验是在哈工大测试中心的Ａｍｓｌｅｒ高频疲劳表２１９５活塞销质量 检测结果编号Ａ－２Ｃ－１Ｃ－２Ｃ－３Ｃ－４Ｃ－５Ｃ－６检验项目内孔表面脱碳渗碳层深度碳 化物级别马氏体级别表面硬度表面硬度差心部硬度（ｍｍ）（ｍｍ）ＨＲＣＨＲＣＨＲＣ质量标准 合格品一等品优等品ＮＪ３２６－８４０．５～１．２１～３１～５５８～６４５７～６４＜３２ ４～４５检验结果（烟台）１００．９０２３６０６０６１１４０４１４３．５２００．９５１～ ２３６０６０６０．５０．５４１４２．５４３３００．９５２４５９６０６０１４０４１．５４ ３４００．９０１３５８．５６０６１２．５４２４２４５５０１．０５２２６１６０６０１４２ ４３４４．５检验结果（扬中）１００．７５１２５９６０６０１４０４０４１２００．７０１２ ５９５９５９０４２４３４１３００．７０１２６３６４６４１３４３３３４４００．７０１１６ ４６４６４０３８４０４０５００．７５１１５９６０６０１４２４１４１试验机上进行的。试验 载荷为（２１±１）ｋＮ，载荷比为０．２５，新工艺较常规工艺处理的活塞销的疲劳寿命提高２ ．１倍。３．２内在质量的等级评定表２为农业部农机零配件质量监督检查测试中心专项抽检的数 据。我国自１９９５年起对活塞销质量抽查只分合格与不合格两种，若按ＪＢ／ＮＱ５４１—３－ ８７产品质量分等标准，上述检测结果均可定为优等品。３．３经济效益分析（１）成本核算采用 稀土低温渗碳直接淬火新工艺的节电、降耗的数据，见表３。（２）劳动生产率由于可采用直接淬 火，生产效率有了很大提高，数据见表４表３新老工艺经济效益对比（按１００万支销子计算）企 业名称节电节电量（ｋＷｈ）金额（万元）省去盐炉节约金额（万元）设备维修节约金额（万元） 渗碳介质增加金额（万元）成本降低额（万元）烟台汽配厂５１．２×１０４３０．７２１１．２ ２．１０．５４３．５２扬中农机厂５３．１×１０４２３．９２．６９２．７０．５２８．７９ 注：扬中农机厂按１９９３年的价格计算。表４新老工艺生产效率对比工艺渗碳周期（ｈ）工件在 热处理车间停留天数（天）操作人数（人／班）劳动生产率（支／人·小时）烟台厂扬中厂烟台厂 扬中厂烟台厂扬中厂烟台厂扬中厂老工艺１０～１２８～９２～３１．５６４８．５６６．９新工 艺８～９７～８１０．５２２３５．８１６．６７４讨论关于稀土低温渗碳的工艺理论分析，作者 在文献［２～５］中已有论述，这里主要对渗碳后缓冷重新加热淬火和直接淬火对渗碳层组织的影 响谈一点看法。（１）两种工艺对渗层基体组织的影响渗碳后缓冷过程中，总会有部分碳化物析出 或附着在已形成的碳化物上，在重新加热时也总会有部分碳化物溶解并短程扩散，这就使原来碳化 物周围碳浓度增高，并经淬火后保留下来，在碳化物的周围形成高碳马氏体区。而在稀土渗碳过程 中，由于稀土的微合金化作用，在渗层中形成大量碳化物核心［３］，由于这些弥散分布的碳化物 不断长大，使其周围基体的碳浓度一直维持在较低的水平，直接淬火后保留下来而形成板条状或细 针状马氏体（图２），这样的基体较高碳马氏体有更好的韧性，可能会对疲劳寿命有所贡献。（２ ）两种工艺对活塞销内孔表面脱碳的影响大量失效分析的例子证明，活塞销破坏的原因是失圆应力 ，失圆应力的最大值又位于内孔表现，内孔表面的脱碳和贫碳都会使活塞销的可靠性降低，重新加 热淬火很容易引起内孔表面脱碳，而直接淬义工艺可以有效地防止或减轻内孔表面的脱碳现象。图 ２碳化物附近的位错马氏体（３）凡是用２０钢或２０Ｃｒ、２０Ｍｎ钢制造的其他渗碳件，采用 稀土低温渗碳直接淬火新工艺，都可在内在质量和经济效益上获得与活塞销类似的效果。参考文献 １山东莱动内燃机有限公司．ＬＤ１９５柴油机２０００小时耐久试验报告，１９９６．９２朱法 义等．全国第５届热处理年会论文集．天津：天津大学出版社，１９９０：３９０３朱法义等．全 国第６届热处理年会论文集．北京：兵器工业出版社，１９９５．９：４０４４朱法义等．金属热 处理学报，１９９４，１５（４）：３１５朱法义等．材料科学与工艺，１９９４，２（３）：６ １活塞销的稀土低温渗碳直接淬火新工艺$烟台大力热处理工艺研究所$肖山活塞销厂扬中市工业 局@朱法义@林东@刘志儒@方永才@王成虎１山东莱动内燃机有限公司．ＬＤ１９５柴油机２０ ００小时耐久试验报告，１９９６．９２朱法义等．全国第５届热处理年会论文集．天津：天津大 学出版社，１９９０：３９０３朱法义等．全国第６届热处理年会论文集．北京：兵器工业出版社 ，１９９５．９：４０４４朱法义等．金属热处理学报，１９９４，１５（４）：３１５朱法义等 ．材料科学与工艺，１９９４，２（３）：６１或２０Ｃｒ、２０Ｍｎ钢制造的其他渗碳件，采用 稀土低温渗碳直接淬火新工艺，都可在内在质量和经济效益上获得与活塞销类似的效果。参考文献 １山东莱动内燃机有限公司．ＬＤ１９５柴油机２０００小时耐久试验报告，１９９６．９２朱法 义等．全国第５届热处理年会论文集．天津：天津大学出版社，１９９０：３９０３朱法义等．全 国第６届热处理年会论文集．北京：兵器工业出版社，１９９５．９：４０４４朱法义等．金属热 处理学报，１９９４，１５（４）：３１５朱法义等．材料科学与工艺，１９９４，２（３）：６ １活塞销的稀土低温渗碳直接淬火新工艺$烟台大力热处理工艺研究所$肖山活塞销厂扬中市工业 局@朱法义@林东@刘志儒@方永才@王成虎１山东莱动内燃机有限公司．ＬＤ１９５柴油机２０ ００小时耐久试验报告，１９９６．９２朱法义等．全国第５届热处理年会论文集．天津：天津大学出版社，１９９０：３９０３朱法义等．全国第６届热处理年会论文集．北京：兵器工业出版社，１９９５．９：４０４４朱法义等．金属热处理学报，１９９４，１５（４）：３１５朱法义等．材料科学与工艺，１９９４，２（３）：６１
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