等離子體氮化技術在曲軸生產中的應用（一）

為提高曲軸的疲勞強度，許多工廠采用了等離子體氮化技術，其中采用這項技術以山東曲軸總廠、大連柴油機廠、東風集團朝陽柴油機公司等為典型代表。僅山東曲軸總廠就擁有LD-150A型等離子體氮化設備二十多臺，而朝陽柴油機公司以采用了LDMC-150A型國內最先進、功率最大、裝爐量最多的大型脈沖電源等離子體氮化設備而著名。下面僅根據在上述廠家所作的曲軸離子氮化工藝試驗談談我們的體會，供各位專家和同行們參考。

　　一、曲軸離子軟氮化工藝參數的理論范圍

　　就曲軸等離子體氮化技術而言，大多數廠家采用了離子軟氮化技術，其工藝參數的制定一般應遵循以下幾項原則：

　　1.氮化溫度的選擇范圍

　　等離子體氮化就是利用真空輝光放電的方法把氮滲入金屬表面形成FeN的一種化學熱處理方法。在鐵氮相圖中，580℃為同素異晶轉變點，低于580℃其組織為α鐵，高于580℃其組織轉變為γ鐵。通常，提高處理溫度有助于氮化物的形成和獲得較深的滲層(在相同時間內)，這是因為擴散系數與溫度的指數變化成正比。但是，由于在γ鐵中氮的擴散系數僅為α鐵中的1/4，當處理溫度高于580℃時，滲層的增長反而減慢，因此，離子氮化的控制溫度范圍為520℃至580℃。

　　2.軟氮化溫度的選擇范圍

　　對于碳鋼或鑄鐵或低合金鋼，人們常采用離子軟氮化(低溫碳、氮共滲)技術。就大量的實踐表明：氮化層的硬度和滲層與溫度、時間、濃度有極值關系。通常在氨氣與丙酮之比為10:1，溫度在560℃至580℃，時間在3至4小時之間，獲得最佳的硬度和滲層。在鐵氮碳三元相圖中，同素異晶轉變點略有降低，其等溫截面大約降至575℃。當溫度高于575℃時，隨著溫度的升高，滲層和硬度迅速下降，高于600℃時，滲層幾乎完全消失。為使有較好的碳、氮共滲效果，離子軟氮化的控制溫度一般為540℃至580℃。

　　3.其他因素對工藝參數的影響

　　以上是根據相圖作出的工藝溫度控制范圍，實際上它還要受到其它因素的限制。①為保證零件性能的綜合要求，在離子氮化之前一般還需要進行預先熱處理，離子氮化的上限溫度不應超過預先熱處理溫度；②根據零件易變形程度，選擇適當的升溫速度并應在預先熱處理使組織充分均勻化。綜上所述：離子軟氮化的溫度控制范圍應在540℃以上，時效溫度以下，并根據零件的具體要求，選擇合適的升溫速度。

　　二、曲軸離子氮化工藝

　　目前，國內生產曲軸所采用的典型材料為球墨鑄鐵和42CrMoTi。

　　與處理其他氮化零件相類似，曲軸的離子氮化工藝一般要經過打弧，升溫，保溫，冷卻等4個階段，包括出裝爐，大致耗時18個小時。不同的廠家在離子氮化工藝上略有不同。