凸轮浅层碳氮共渗热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，包括碳氮共渗、淬火、清洗和回火步骤，碳氮共渗所在的碳氮共渗主炉沿热处理方向依次设有四区，第一区炉温设定为910±10℃，第二、三区炉温设定为860±10℃，第四区炉温与淬火温度相同、设定为810±10℃；碳氮共渗时碳势控制为1.05‑1.15CP，氨气量为250‑280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31‑33HZ，凸轮从进入碳氮共渗主炉到进行淬火的时间为65‑75min。该方法能够保证凸轮有效硬化层在0.15‑0.25mm区间内，心部硬度不超过400HV，平面度变形不超过0.1mm，适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】
凸轮浅层碳氮共渗热处理方法
本专利技术属于碳氮共渗热处理领域，具体涉及一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法。
技术介绍
如图1和图2所示，凸轮是电器开关中的零件，材料为S20C，料厚为2mm左右，有效硬化层要求0.15-0.25mm，心部硬度不超过400HV5，表面硬度650-750HV5。该凸轮尺寸要求严，因此采用精冲的方法成形凸轮。凸轮精冲成形后，需经碳氮共渗热处理，达到表面硬度、有效硬化层和心部硬度的要求。传统凸轮的表面热处理是采用箱式炉，箱式炉属于周期式炉，生产效率低，需设计制造特定的耐热钢挂具做为凸轮的夹具，工装投入高。且根据凸轮零件的特征，需采用插入式或穿轴挂装的方式装炉，装料效率低，零件在加热过程中受重力影响容易发生椭圆变形，孔尺寸精度难保证。目前采用网带炉的碳氮共渗热处理有：申请号为201110168024.4的专利公开了一种定位盘薄层碳氮共渗热处理方法，采用网带炉热处理，步骤分别为准备设备和螺钉、设定网带炉参数、装炉、淬火、清洗、回火。该方法只适合定位盘的网带炉热处理，不能控制心部硬度。申请号为201110059670.7的专利公开了一种轴承或离合器零部件的中深层渗碳或碳氮共渗热处理方法，采用可控气氛的托辊式网带炉连续生产，步骤依次为强渗、扩散、淬火、清洗、回火和出炉空冷。该方法工艺时间长，碳势区间波动大，适合中深层渗碳或碳氮共渗处理。申请号为201080040230.0的专利公开了一种碳氮共渗构件的制造方法，采用900-950℃渗碳气氛的渗碳，接着800-900℃，0.2％-0.6％氮势的碳氮共渗，淬火和喷丸硬化处理。该方法不适合网带炉的热处理，不能控制构件的心部硬度。而本凸轮平面度不超过0.1mm，因此热处理过程必须严格控制尺寸变形。凸轮表面硬度不超过750HV，因此碳氮共渗过程中的碳势和氨气流量都不能太高；其次，该凸轮料厚较薄，心部容易淬硬，导致零件脆性大；另外，有效硬化层区间比较窄，为0.1mm(一般零件的有效硬化层控制区间是0.2mm)。因此，内孔尺寸、平面度、表面硬度、心部硬度和有效硬化层的控制是凸轮热处理工艺需要解决的主要难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，该方法能够保证凸轮有效硬化层在0.15-0.25mm区间内，心部硬度不超过400HV，平面度变形不超过0.1mm，适合批量生产。本专利技术所采用的技术方案是：一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，包括分别在网带炉中的碳氮共渗主炉、淬火油槽、清洗机和回火炉中依次进行的碳氮共渗、淬火、清洗和回火步骤；碳氮共渗主炉沿热处理方向依次设有四区，第一区炉温设定为910±10℃，第二、三区炉温设定为860±10℃，第四区炉温与淬火温度相同、设定为810±10℃；碳氮共渗时碳势控制为1.05-1.15CP，氨气量为250-280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31-33HZ，凸轮从进入碳氮共渗主炉到进行淬火的时间为65-75min。进一步地，清洗时的清洗介质为碳酸钠水溶液、清洗温度为60-80℃。进一步地，回火时的回火温度为200±10℃、回火时间为90-120min。进一步地，在碳氮共渗之前依次增加去应力退火和第一次振动光饰步骤，在回火之后增加第二次振动光饰步骤。进一步地，去应力退火时的保温温度为450±30℃、保温时间为2±0.5小时，保温后空冷。进一步地，第一次振动光饰和第二次振动光饰均是将凸轮放入光饰机中，并加入电刚玉和工业碱振动30±20分钟，振动后用清水将污渍和碱冲洗干净。本专利技术的有益效果是：第一区炉温设定为910±10℃，高于常规碳氮共渗温度上限880℃，目的是该区域凸轮以渗碳为主，避免炉内氧含量太高引起的表面脱碳起皮现象；第二、三区炉温设定为860±10℃，为正常的碳氮共渗温度，保证氮含量的摄入，提高凸轮表面硬度；第四区炉温设定与淬火温度相同，保证凸轮在该温度下淬火，减小变形，降低凸轮心部硬度，淬火温度为810±10℃，保证心部硬度降低到HV400以下；碳势控制为1.05-1.15CP，氨气量为250-280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合，不完全依赖自动控制，缩小碳势控制区间，保证凸轮表面硬度和有效硬化层在合格范围内；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31-33HZ，保证了凸轮进入碳氮共渗主炉到淬火的时间为65-75min，控制有效硬化层均匀性；该方法采用网带炉对凸轮进行浅层碳氮共渗热处理，分别控制各区域炉温，控制碳势和氨气量，保证凸轮有效硬化层在0.15-0.25mm区间内，心部硬度不超过400HV，平面度变形不超过0.1mm，适合批量生产。附图说明图1是本专利技术实施例中有凸苞的凸轮的精冲件示意图。图2是本专利技术实施例中无凸苞的凸轮的精冲件示意图。图3是本专利技术实施例的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地说明。如图1和图2所示，为两种常用凸轮(有凸苞和无凸苞)的精冲件示意图，材料为S20C，料厚2mm，有效硬化层要求0.15-0.25mm，心部硬度要求不超过400HV5，表面硬度要求650-750HV5，平面度要求不超过0.1mm。如图3所示，本专利技术实施例中凸轮浅层碳氮共渗热处理步骤如下。S1.去应力退火；设备为台车式电阻炉，凸轮装入金属周转箱中，入炉保温(保温温度为450±30℃)两小时后，出炉空冷。通过凸轮在保温和空冷两个过程消除凸轮精冲后的残余应力，减小后续热处理变形。S2.第一次振动光饰；将8mm×8mm电刚玉和工业碱倒入光饰机中振动约30分钟，用清水将污渍和碱冲洗干净，以除去氧化皮、锈迹、油污和含硫润滑剂等有害污物。零件表面的碱液在振动光饰后必须用干净的清水冲洗干净，否则残留的碱，在凸轮零件碳氮共渗时容易粘附碳黑，而且会导致炉衬和其他耐热合金元件腐蚀。S3.碳氮共渗和淬火；碳氮共渗主炉四区分别控制炉温，第一区炉温设定为910±10℃，第二、三区炉温设定为860±10℃，第四区炉温和凸轮的淬火温度设定为810±10℃。碳氮共渗主炉的网带频率设定为31-33HZ，保证凸轮零件进入碳氮共渗主炉到淬火的时间为65-75min，碳势控制为1.05-1.15CP，氨气量为250-280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合的方法，不完全依赖自动控制；第一区炉温设定为910±10℃，高于常规碳氮共渗温度上限880℃，目的是该区域凸轮以渗碳为主，避免炉内氧含量太高引起的表面脱碳起皮现象；第二、三区炉温设定为860±10℃，为正常的碳氮共渗温度，保证氮含量的摄入，提高凸轮表面硬度；第四区炉温设定与淬火温度相同，保证凸轮在该温度下淬火，减小变形，降低凸轮心部硬度，淬火温度为810±10℃，保证心部硬度降低到HV400以下；碳势控制为1.05-1.15CP，氨气量为250-280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合，不完全依赖自动控制，缩小碳势控制区间，保证凸轮表面硬度和有效硬化层在合格范围内；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31-33HZ，保证了凸轮进入碳氮共渗主炉到淬火的时间为65-75min，控制有效硬化层均匀性；该方法采用网带炉对凸轮进行浅层碳氮共渗热处理，分别控制各区域炉温，控制碳势和氨气量，保证凸轮有效硬化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，包括分别在网带炉中的碳氮共渗主炉、淬火油槽、清洗机和回火炉中依次进行的碳氮共渗、淬火、清洗和回火步骤，其特征在于：碳氮共渗主炉沿热处理方向依次设有四区，第一区炉温设定为910±10℃，第二、三区炉温设定为860±10℃，第四区炉温与淬火温度相同、设定为810±10℃；碳氮共渗时碳势控制为1.05‑1.15CP，氨气量为250‑280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31‑33HZ，凸轮从进入碳氮共渗主炉到进行淬火的时间为65‑75min。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，包括分别在网带炉中的碳氮共渗主炉、淬火油槽、清洗机和回火炉中依次进行的碳氮共渗、淬火、清洗和回火步骤，其特征在于：碳氮共渗主炉沿热处理方向依次设有四区，第一区炉温设定为910±10℃，第二、三区炉温设定为860±10℃，第四区炉温与淬火温度相同、设定为810±10℃；碳氮共渗时碳势控制为1.05-1.15CP，氨气量为250-280L/h，碳势的控制采用手动调节和自动控制相结合；碳氮共渗主炉的网带频率设定为31-33HZ，凸轮从进入碳氮共渗主炉到进行淬火的时间为65-75min。2.如权利要求1所述的凸轮浅层碳氮共渗热处理方法，其特征在于：清洗时的清洗介质为碳酸钠水溶液、清洗温...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭银芳，周劲松，胡梅，
申请(专利权)人：武汉华夏精冲技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42