[发明专利]一种以38CrMnAl钢为材料的活塞的加工成形制造工艺

说明书

技术领域

该方法属于粉末冶金与防腐处理综合技术领域，涉及38CrMnAl钢及其活 塞。尤其是一种以38CrMnAl钢为材料的活塞的加工成形制造方法。

背景技术

现有活塞是金属、实芯结构，由于轴的工作表面为金属材质，所以长时间 工作在液体环境中，轴的表面极容易受到磨损和腐蚀，这种情况大大影响活塞 的工作效率和产品质量。各行业液压设备所使用的液压活塞缸用活塞一般为实 心黑色金属，铸铁活塞表面硬度低，不耐磨，使用期间容易在其表面出现划伤； 随着科学技术进步，尽管采用一些防腐蚀的办法如在金属轴表面喷涂或涂镀材 料，但由于只在金属轴表现涂覆一层非金属材料，非金属涂层只是通过喷涂的 方法涂覆在金属轴的表面，这样不但要求喷涂的非金属材料不能过厚，并且非 金属涂层与金属轴之间的连接不牢固而脱离，轴在工作的时候很容易将非金属 涂层摩掉，所以这种轴的防腐蚀和耐磨的效果并不理想，有的甚至工作一个月 左右就得更换一次轴，这即增加了劳动强度，又增加了成本消耗，造成了人力 物力的浪费，降低了工作效率。现有的活塞一般靠冲压一次成型，其活塞体所 用材料大，成本高.特别是磨损后的活塞需要整体更换，因此造成材料浪费。 球墨铸铁活塞性能虽有一定改善，也无法根本解决问题。以上几种材质的活塞 均存在重量重，材料浪费严重和成本高等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种以38CrMnAl 钢为材料的活塞的加工成形制造方法。

本发明设计了一种以38CrMnAl钢为材料的活塞的加工成形制造方法，该活塞材 料主要包括了下列元素的百分比含量：Mn0.8％-1.1％，C0.2％-0.5％，Si 1.5％-2.3％，Cr0.7％-1.2％，Al1.3％-1.8％,Mo0.12％-0.57％,Sn0.01％-0.56％， Ni<0.003％,Ti<0.02％,S<0.03％,V0.01％-0.04％,其余为铁及其杂质。优选Mn 0.9％-1.0％，C0.3％-0.4％，Si1.6％-2.1％，Cr0.8％-1.1％，Al1.4％-1.6％,Mo 0.18％-0.51％,Sn0.08％-0.51％，Ni<0.003％,Ti<0.02％,S<0.03％,V0.01％-0.04％, 采用了下列的加工工艺：(1)对用于制坯料的棒料进行正火处理，即将其加热 到990-1120℃，保温2-3h使得钢材的组织完全奥氏体化后在空气中均匀冷却， (2)将正火处理后的棒料用注射成形机注入模腔，所加压力为27-32Mp，对压 制成型的活塞坯料进行烧结，烧结温度为：1150-1250℃，烧结时间为：40-50 分钟，烧结气氛为真空，在烧结结束时通入通入氢气且加压6-8Mp，在空气中 缓慢冷却，(3)对活塞毛坯进行去应力处理，将其加热到1000-1100℃，保温 2-3h，炉中缓慢冷却到500℃，再快速水冷，(4)对活塞表面碳氮共渗处理， 即把工件置于密封加热炉中通入煤油等渗碳剂，将温度加热到800-860℃使工 件在此高温下进行渗碳氮共渗,(5)将碳氮共渗后的活塞进行表面磷酸处理， 去除氧化皮或缺陷，之后采用无氧加热进行模膛精锻，(6)将经过精加工的活 塞进行盐浴淬火，将其加热到680-750℃后保温2-4h在盐水中快速冷却，再进 行低温回火，回火温度为：150-250℃，保温2-4h，空冷，硬度为58-60HRC， (7)对淬火处理后的活塞进行沉积处理，将活塞置于通有氨气的炉内，加热到 1000-1120℃，以氢气为载体将CH₄带入反应器，将TiC沉积在活塞表面，(8) 对活塞进行表面抛光处理，去除化学处理事留下的残渣，(9)对经过抛光后的 活塞进行防腐处理，将氧化镁、硅酸盐，水玻璃，水等配成粘稠状混合液体， 搅拌均匀后，将其涂于钢材表面，涂层厚度为40-50μm，其中，10％-20％的氧化 镁，15-25％的硅酸盐水，水玻璃10％，其余为水，然后将钢材放于300-400℃ 下进行加热烘烤，使其表面形成一层保护膜，达到防腐防锈的目的。