一種壓縮機用38CrMoAl鋼熱處理工藝的制作方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發(fā)明屬于壓縮機38CrM〇Al鋼十字頭銷、活塞桿熱處理工藝，適用于所有壓縮機 采用38CrMoAl鋼十字頭銷、活塞桿熱處理工藝。也適用于所有采用38CrMoAl鋼為材料的 其它機械零部件。

　　【背景技術】

　　[0002] 目前，壓縮機用38CrM〇Al鋼十字頭銷、活塞桿熱處理工藝包含鍛壓成型、正火、調 質、消應力、氮化(包含氣體和離子氮化）熱處理工藝，精磨后表面硬化硬度只能達到HRc50 左右，耐磨性很差并且硬化層很淺。用戶提出提高38CrM 〇Al鋼十字頭銷、活塞桿表面硬度、 硬化層厚度和耐磨性的要求。如果采用傳統(tǒng)的熱處理方法達不到用戶的要求。

　　【發(fā)明內容】

　　[0003] 本發(fā)明的目的在于克服傳傳統(tǒng)技術的不足，提供一種壓縮機用38CrM〇Al鋼十字 頭銷、活塞桿熱處理工藝，本工藝能提高38CrM 〇Al鋼十字頭銷、活塞桿表面硬度達到HRc70 以上，提高耐磨性50%、耐酸鹽腐蝕性40%以上。力學性能提高40-50%，彎曲疲勞壽命提高 100倍以上，彎曲疲勞強度提高100%，顯著抑制疲勞強度應力集中敏感度。

　　[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

　　[0005] -種壓縮機用38CrM〇Al鋼熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：

　　[0006] (1)調質處理：將經(jīng)正火處理后的38CrMoAl鋼工件采用電阻爐加熱到920-960°C， 按有效直徑保溫1-3. 5小時，出爐水冷或用5-10wt. %的PAG類淬火介質冷卻到150-350°C 后空冷，再進行610-670°C回火2. 5-5. 5小時，空冷；

　　[0007] (2)消應力處理：580°C保溫5小時，爐冷；

　　[0008] (3)氮化處理：采用氣體氮化或離子氮化方式，氮化處理過程中加入稀土催滲劑； 氣體氮化過程為：將工件置于氣體氮化爐內，升溫進行預氧化處理后通入氨氣，氨分解率 20-25%，爐壓50-70毫米水柱，保溫10小時，再升溫到560°C，氨分解率30-45%，爐壓60-80 毫米水柱，保溫15小時，爐冷到250°C以下出爐空冷至室溫；離子氮化過程為：將工件置于 離子氮化爐內，升溫進行預氧化處理后通入氨氣，爐壓3-7乇，保溫6小時，再升溫到550°C， 爐壓7-10乇，保溫10小時，爐冷到250°C以下出爐空冷至室溫；

　　[0009] (4)將工件進行表面高頻淬火處理：高頻加熱(感應加熱）到910-950°c，采用PAG 類水溶性淬火劑進行噴射冷卻，溶液濃度3-5wt. %。高頻淬火后進行260-350°C回火處理。

　　[0010] 步驟（1)中所述正火處理是指將鍛壓成型(始鍛溫度1150°c，終鍛溫度900°C)的 38CrMoAl鋼工件采用電阻爐加熱到920-960°C，按有效直徑保溫1-3. 5小時，出爐空冷。

　　[0011] 步驟（3)所述預氧化處理過程的溫度是從450°C開始到520°C，520°C再開始供氨。

　　[0012] 經(jīng)上述步驟（3)氮化處理后工件表面形成的總氮化層深0.4-0. 7毫米，硬度 HV700-1100 ;經(jīng)步驟（4)高頻淬火處理后所得流淬硬層深1. 3-2. 5毫米，260-350°C回火處 理后硬度HRC70以上。

　　[0013] 上述工藝應用于壓縮機上使用的十字頭銷或活塞桿部件，還適用于所有采用 38CrMoAl鋼的其他機械零部件。

　　[0014] 本工藝與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：

　　[0015] 1、提高表面硬度和耐磨性，降低產生淬火裂紋。用本發(fā)明工藝處理的38CrM〇Al鋼 十字頭銷、活塞桿，表面硬度值達到HRc70以上，層深表深達1. 5毫米以上。傳統(tǒng)氮化處理 經(jīng)過磨削后，表面硬度值僅在HRc50左右，層深也只有0. 3毫米左右。由于氮化降低了鋼的 臨界點，復合處理降低了淬火的溫度，這有利于減小工件淬火變形和淬火裂紋的產生；復 合處理后的組織分析指出，滲氮時形成的ε及 Y相均在亞溫加熱時溶入奧氏體和鐵素體 中，同時使?jié)B氮層加厚。淬火表面形成的是淬火馬氏體組織+鐵氮化合物，經(jīng)過低溫回火使 用。鐵氮化合物占據(jù)低溫淬火形成的鐵素體位相，硬質氮化物+回火馬氏體形成了高硬度 和提高耐磨性。

　　[0016] 2、提高耐腐蝕性能40%。經(jīng)過氮化處理后表層形成滲氮時形成的ε及Y相均在 亞溫加熱時溶入奧氏體和鐵素體中，同時使?jié)B氮層加厚，從而提高耐腐蝕性能。

　　[0017] 對38CrM〇Al鋼十字頭銷、活塞桿采用表面復合熱處理技術后，即使經(jīng)過磨削后工 件表面硬度也能達HRc70以上，同時提高了抗回火穩(wěn)定性；復合處理增厚了硬化層深度，硬 化層里邊是鋼的淬火層，從而提高了工件的承受重負荷能力；復合處理提高了工件的抗磨 能力；提高耐磨性50%、耐酸鹽腐蝕性40%以上。力學性能提高40-50%，彎曲疲勞壽命提高 100倍以上，彎曲疲勞強度提高100%，顯著抑制疲勞強度應力集中敏感度。

　　[0018] 3、復合處理后表面硬化層達到I. 3-2. 5mm，在距表面0· 5mm內有硬度的最大值， HV0. 2超過1100,其對應的HRC > 70 ;從0. 5mm到1. 8_，硬度逐漸下降到900HV0. 2,再向 心部(約到距表面2. 5mm后)，很快達到心部組織的硬度，

　　【具體實施方式】

　　[0019] 下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。以下實施例中所用稀土催滲劑由 哈爾濱意鋒稀土材料開發(fā)有限公司生產，其相應的發(fā)明專利為"固體稀土滲氮催滲劑（申請 號：201110097678. 2)"。

　　[0020] 其工藝是將38CrM〇Al十字頭銷、活塞桿置于電阻爐內加熱到950°C ± KTC保溫2 到4小時出爐空冷。機加工后進行調質處理，電阻爐內加熱到930°C ± KTC保溫2到4小 時出爐水冷至150-250°C出水，轉入回火爐內加熱到610-670°C保溫3到5小時出爐空冷。 半精加工后進行580°C保溫5小時的消應力處理，粗磨留量0. 15-0. 20毫米。清洗活塞桿 表面置于氮化爐內，加入稀土催滲劑，進行預氧化處理升溫到520°C通氨氣，當氨分解率達 到18-25%保溫6小時，再升溫到550°C氨分解率30-55%保溫10小時，爐冷到250°C以下出 爐空冷，總氮化層深0. 4-0. 7毫米，或是將工件置于離子氮化爐內，升溫至520°C預氧化處 理后通入氨氣，爐壓3-7乇，保溫6小時，再升溫到550°C，爐壓7-10乇，保溫10小時，爐冷 到250°C以下出爐空冷至室溫，硬度達到HV800不經(jīng)加工而進行高頻淬火處理，感應加熱到 930-950°C淬火冷卻介質（3-5%PAG類）噴射，淬硬層深1. 5-2. 5毫米，250-350°C回火，硬度 HRC70以上。

　　[0021] 對比例1 :