PDF《团体标准》

ICS 27.

020 J

93 团体标准T/CICEIA/CAMS 4-2019

2019 -

02 -

01 发布

2019 -

02 -

01 实施 中国内燃机工业协会 发布中国机械工业标准化技术协会 往复式内燃机气门盐浴软氮化 通用工艺规范 Reciprocatinl combustion engine valves salt bath soft nitriding-General process specifications T/CICEIA/CAMS 4―2019 I 目次前言 II

1 范围

3 2 规范性引用文件

3 3 术语和定义

3 4 设备

3 5 技术要求

4 6 工艺规范

4 7 检验方法

7 T/CICEIA/CAMS 4―2019 II 前言本标准按GB/T 1.1-2009给出的规则起草. 本标准由中国内燃机工业协会提出. 本标准由中国内燃机工业协会标准化工作委员会归口. 本标准起草单位:济南沃德汽车零部件有限公司、上海内燃机研究所、怀集登月气门有限公司、重 庆三爱海陵实业有限责任公司、湖南天雁机械有限责任公司. 本标准主要起草人:董兵、赵明好、莫东强、彭勇、王忠诚、陈雪萍、夏彩霞、刘谷艳. 本标准为首次发布. T/CICEIA/CAMS 4―2019

1 往复式内燃机气门盐浴软氮化 通用工艺规范

1 范围 本标准规定了往复式内燃机气门盐浴软氮化通用工艺用盐、工艺规范、技术要求和检验方法. 本标准适用于往复式内燃机气门盐浴软氮化工艺.

2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的. 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文 件.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件. GB/T 4340.1 金属维氏硬度试验 第1部分 试验方法 GB/T

11354 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验

3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件. 3.1 盐浴软氮化 salt bath nitriding 在一定温度的盐浴中,使氮、碳渗入工件(气门)表层的化学热处理工艺. 3.2 基盐 base salt 能提供活性氮、碳原子,并充当加热介质的混合盐. 3.3 再生盐 activating salt 调整盐浴成分,使老化的共渗盐浴恢复活性的添加剂. 3.4 氧化盐 oxidizing salt 能将氮化工件(气门)上粘附的残盐中的微量CN - 氧化成CO 2- 3的冷却盐浴. 3.5 氮化层 nitriding layer 工件(气门)表面形成的氮化层是指化学成分不同于基体的区域,氮化层包括化合物层与扩散层.

4 设备 T/CICEIA/CAMS 4―2019

2 4.1 总则 盐浴软氮化设备主要包括清洗槽、预热炉、软氮化炉、氧化炉、光饰机(抛丸机)和油槽等设备. 4.2 清洗槽 至少采用两个清洗槽,用于清洗和漂洗. 4.3 预热设备 采用带风扇的井式炉或其他电炉,配有控温系统. 4.4 盐浴软氮化设备 为外热式井式坩埚盐浴炉,配备有抽风装置、盐浴充气装置及控温系统. 4.5 氧化设备 为外热式井式坩埚盐浴炉,可配备抽风装置、盐浴充气装置及控温系统. 4.6 光饰设备或抛丸设备 光饰设备可采用振动光饰机,抛丸设备可采用抛丸机或抛光设备. 4.7 煮油槽 煮油槽内盛有机械油,配有控温系统.可根据产品类型确定是否采用.

5 技术要求 5.1 气门盐浴软氮化后,表面硬度不小于

600 HV0.2,氮化层深度不小于 0.01 mm(镍基合金除外),. 5.2 气门表面清洁,无腐蚀及外观缺陷(发黄、发红、盘部花斑、杆部大黑斑点、剥落、氮化层不均 匀等).采用锥面堆焊的气门经盐浴软氮化后,允许盘锥面背角呈微淡黄色.

6 工艺规范 6.1 准备工作 6.1.1 劳动防护用品穿戴齐全,根据要求检查预热炉、氮化炉、氧化炉、光饰机或抛丸机等设备的仪 表与时间继电器等是否正常;

6.1.2 检查前后清洗水槽的水位与温度是否满足工艺要求,清洗水是否按规定频次定期进行更换;

6.1.3 根据气门大小,正确选择气门工装,检查氮化工装是否完整,;

6.1.4 每批次抽检一定数量气门表面是否有磕碰伤、裂纹、锈斑等缺陷;

6.1.5 应根据氮化炉和氧化炉容积与氮化气门量,规定适当的氮化盐浴和氧化盐浴捞渣频次并按规定 进行捞渣. T/CICEIA/CAMS 4―2019

3 6.1.6 根据氮化盐浴液面高度适量添加软氮化用基盐,应根据氮化盐浴的工作状态定期化验盐浴中 CNO - 与CN - 成分, CNO - 含量应符合 30~38%范围内, CN - 含量应小于 3%;

CNO - 与CN - 成分超出规定范围应 进行相应调整. 6.1.7 现场配有工艺文件、操作指导书以及各种记录表等. 6.2 工艺流程 6.2.1 工艺流程 插盘装架→前清洗→预热→软氮化→氧化→空冷(或水冷)→后清洗→光饰(或抛丸). 6.2.2 预热温度与保温时间 采用井式电阻炉进行气门的预热,炉内配有空气循环搅拌风扇,确保炉内温度的均匀,预热温度与 时间见表1. 6.2.3 气门软氮化、氧化温度与时间 根据气门具体要求的表面硬度、氮化层深度及所用的氮化盐确定软氮化温度、时间.通用工艺参数 见表1. 表1 气门预热、软氮化、氧化的温度与时间 类型预热 软氮化 氧化 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 高温软氮化 300~400 20~40 565±20 12~60 300~450 8~30 低温软氮化 525±20 30~70 6.3 工艺方法 6.3.1 软氮化前准备工作 6.3.1.1 待软氮化气门垂直插入软氮化工装中,严禁气门斜穿与磕碰,造成气门划伤. 6.3.1.2 将装好的气门工装放入前清洗槽进行清洗、漂洗或喷淋. 6.3.2 预热 将经过清洗后的气门放入预热炉内,进行预热,具体保温温度与保温时间见表1. 6.3.3 软氮化过程: 6.3.3.1 盐浴软氮化采用外热式加热,坩埚内为被加热到软氮化温度的软氮化盐浴,坩埚内盐浴需通 气. 6.3.3.2 根据工艺文件与技术要求,设定软氮化温度与时间,将气门放入氮化炉中进行软氮化处理. 6.3.3.3 软氮化保温结束,将软氮化气门随工装提出. 6.3.3.4 软氮化盐浴应按工艺文件规定定期捞渣. 6.3.4 氧化过程: 6.3.4.1 设定氧化温度与时间,将从氮化炉中提出的气门放入氧化炉中氧化处理. T/CICEIA/CAMS 4―2019

4 6.3.4.2 氧化保温结束,将气门提出进行空冷或水冷. 6.3.4.3 氧化盐浴应按工艺文件规定定期捞渣. 6.3.5 氧化后清洗 将氧化后气门依次吊入后清洗槽中清洗,水温与时间见表2,水槽中的水需定期更换.废水排放需 满足环保要求. 表2 氧化后清洗要求 清洗槽名称 温度/℃ 时间/min 热水清洗槽 ≥80 15~30 6.3.6 光饰处理或抛丸处理 6.3.6.1 经氮化处理后的气门应进行光饰处理或抛丸处理. 6.3.6.2 每次光饰(抛丸)的数量根据气门大小、光饰机的容积等而定.待光饰气门要均匀散放于光 饰机中,内部磨料可以是瓷球或棕刚玉. 6.3.6.3 抛丸处理时,应按工艺文件规定. 6.3.7 气门盐浴软氮化的典型工艺曲线 典型工艺曲线见图1. 图1 气门盐浴软氮化的典型工艺曲线 6.3.8 对于自动 盐浴软氮化生产线,按工艺文件规定. 6.4 常见缺陷原因分析与预防措施 常见缺陷原因分析与预防措施见表3. T/CICEIA/CAMS 4―2019

5 表3 气门盐浴软氮化常见缺陷原因分析和预防措施 序号 缺陷名称 原因分析 预防措施

1 化合物层薄或 无化合物层 1.CNO - 含量低 2.温度低或时间短 3.脱脂不干净,表面有锈迹 1.加再生盐还原或更换氮化盐 2.调整氮化温度或适当延长时间 3.彻底脱脂,采用酸洗或抛丸清理锈迹

2 渗层硬度低 1.CNO - 含量低 2.温度低或时间短 3.表面疏松层过厚,化合物层太薄 1.加再生盐还原或更换氮化盐 2.调整氮化温度或适当延长时间 3.彻底清除氮化炉炉渣.

3 杆部直线度 超差 1.杆部磨削加工应力大,或经过冷校直, 残留较大的内应力 2.装卡不垂直,斜插(穿)气门 3.预热不充分 4.出氧化炉清洗过早 1.充分去应力退火,消除残余应力 2.垂直(插)穿气门 3.提高预热温度或延长预热时间 4.必要时出氧化炉后空冷后再清洗

4 表面疏松严重、 起皮或粗糙度 高(腐蚀) 1.CNO - 含量超出工艺要求 2.新盐未陈化、CN - 含量太低 3.盐浴软氮化温度超过

580 ℃ 4.软氮化时间长 5.漂洗时间长 6.沉渣或极细的颗粒浮渣太多 1.空载陈化使 CNO - 降到 38%以下 2. 在600~620 ℃运行 2~3 h 后,降至工艺温 度3.在工艺温度范围内软氮化 4.按工艺要求执行 5.按要求时间漂洗 6.挖渣和滤掉漂浮渣

5 有花斑或颜色 不一致 1.未除净工件上的锈迹或沾有油渍 2.气门之间紧密接触、有叠压或堆积 3.盐浴中渣多 4.工件表面沾附的切削液或乳化液未洗净 5.氧化盐失去作用,反应效果差 6.预热温度低或软氮化时间短 7.软氮化盐浴或氧化盐浴表面有浮渣、脏物1.用稀盐酸、喷砂或砂纸除去锈迹,洗去油渍 2.气门盘部之间要有一定的间隙, 采用双层装卡 3.停炉彻底捞渣,添加基盐或更还部分陈盐 4.清洗剂失效,去污效果差,更换清洗剂或将工 件在光饰机内加水运转 5~10 分钟 5.添加新氧化盐或换盐 6.提高预热温度或延长软氮化时间, 或提高 CNO - 的浓度 7.及时捞出盐浴表面漂浮的盐渣、脏物等,保持 表面清洁

6 杆部发红 1.预热时间太长或预热温度高 2.出氮化炉后与进氧化炉过程时间长 3.氧化盐浴中 Fe2O3 含量高过高,盐浴发红 4.处理前表面有氧化皮或锈迹 1.控制预热时间或预热温度高, 按工艺要求执行 2.出氮化炉控完盐尽快进入氧化炉 3.去除氧化炉中的沉渣,添加新氧化盐 4.采用抛丸或酸洗等方法,去除氧化皮或锈迹

7 表面锈蚀 盐浴软氮化后未及时清洗或清洗不干净 要用

80 ℃以上的热水煮沸清洗,时间在

15 min 以上,及时进行光饰或抛丸处理 6.5 操作者检验要求 6.5.1 盐浴软氮化后进行外观检验,抽检数量按工艺文件规定. 6.5.2 每天首炉和末炉应送样抽检氮化层深度与硬度.

7 检验方法 T/CICEIA/CAMS 4―2019

6 7.1 外观 目测. 7.2 表面硬度检测 用细砂纸将气门杆部擦亮,选用小负荷维氏硬度计的载荷0.2 kg力检测.检测方法按GB/T 4340.1 规定进行检测. 7.3 氮化层检测 7.3.1 采用切割机将气门杆部横向或轴向切开后,镶嵌磨削,抛光后采用 4%硝酸酒精或苦味酸腐蚀, 按GB/T

11354 的规定在

400 倍或

500 倍金相显微镜下检测.对于要求检查锥面氮化层的,与杆部方法 相似. 7.3.2 奥氏体耐热钢与马氏体耐热钢气门的氮化层深度与形态见图

2 和图 3. 图2 奥氏体耐热钢 图3马氏体耐热钢 氮化层深度 (4%硝酸酒精腐蚀)*400 氮化层深度 (4%硝酸酒精腐蚀)*400) 7.4 争议处理 当存在对氮化层深度有争议时,可采用显微硬度法进行检查,见图 4,采用 0.1 kg 载荷力,从边 缘垂直测定到比基体硬度高

50 HV0.1 处的距离为氮化层深度. T/CICEIA/CAMS 4―2019

7 图4氮化层深度- 硬度法测量 ........