[发明专利]一种柴油机气阀的热处理方法

说明书

本发明公开了一种柴油机气阀堆焊后的热处理方法，先将ZAlSi12共晶铝合金置于高温回火炉中熔化，并加热至700‑740℃，将堆焊镍基高温合金后冷却至室温的40Cr10Si2Mo气阀大端面向下，放在铝合金熔液中，使ZAlSi12共晶铝合金熔液淹没至超过气阀的焊缝5‑10mm，加热至回火温度后保温5‑10分钟，出炉空冷。使用本发明进行热处理的气阀质量稳定可靠、投资少、能耗低、加工效率高、生产成本低。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及对柴油机气阀的热处理加工方法。

背景技术

气阀是柴油机心脏的关键运动件之一，它对整机性能及可靠性起关键作用。由于气阀位居心脏，要更换此零件需要柴油机解体，耗工费时，若在使用过程中发生故障，将会造成停车事故，特别是船用柴油机，气阀失效造成的经济损失会更大。

在柴油机工作过程中，气阀盘部圆锥面是工作面（见图1），它承受着高频次冲击、摩擦、磨损、高温高速腐蚀性气体冲刷等恶劣工况。为了保证气阀在使用过程中安全可靠，除了要求基体具有足够高的强度、塑性和韧性以外，阀盘圆锥面在高温条件下必须具有很好的耐蚀性、较高硬度、耐磨性和强度，才能保证气阀的疲劳强度和使用寿命。

为了使其具有上述性能，很多柴油机型大量使用40Cr10Si2Mo马氏体型钢制造气阀，经过整体调质处理，在阀盘圆锥面堆焊镍基高温合金（如NiCr12B等材料）后，再对与焊缝相邻的熔合区和热影响区进行高温回火。

调质的目的是保证气阀基体具有综合机械性能和回火索氏体+少量粒状碳化物。阀盘圆锥面堆焊镍基高温合金主要是为了提高工作面的高温强度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性能，从而满足设计和产品使用工况要求。由于在堆焊时与焊缝金属相邻的熔合区域中部分熔入了焊材和基体中大量合金元素，以及与熔合区相邻己被加热转变为奥氏体的热影响区中，合金元素不同程度地溶入奥氏体，使这两个区域的淬透性明显增加，堆焊后冷却至室温，过冷奥氏体转变为马氏体+少量残留奥氏体。为了去除焊接应力，提高气阀性能，使焊后产生的淬火组织发生转变，必须对其进行高温回火，使马氏体和残留奥氏体分别转变为回火索氏体及索氏体。由于残留奥氏体数量较少，回火后全部转变为索氏体对气阀的性能影响不大，产品设计人员对此己经考虑到了此项的影响，所以，仍然能够确保气阀的熔合区和热影响区的机械性能满足设计要求。

40Cr10Si2Mo气阀堆焊后，为了使熔合区和热影响区中的淬火组织转变为回火组织，可以采用局部加热高温回火或整体加热高温回火两种方式。

在工业生产中，局部加热高温回火有三种工艺方法，它们是局部感应加热高温回火、局部火焰加热高温回火和局部盐浴加热高温回火。局部感应加热高温回火和局部火焰加热高温回火的加热温度波动相对较大，且加热温度随着远离加热表面距离增加而降低，回火后的金相组织和机械性能不均匀，不适合关键零件40Cr10Si2Mo气阀堆焊后高温回火；由于至今为止没有找到一种性价比高、适宜40Cr10Si2Mo气阀堆焊后盐浴加热局部高温回火较为理想的盐作为加热介质，且盐浴回火后需要增加一道清洗工序，生产成本较高，所以，这一工艺方法在气阀生产过程中没有被应用。

因此，40Cr10Si2Mo气阀堆焊后，传统的回火工艺是用空气作为加热介质对气阀整体进行高温回火，传统的高温回火工艺参数是：680-720℃、保温1.5-2.5小时、空冷。这种方法的缺点是能耗多，效率低，占用设备较多，生产成本较高。

发明内容

本发明提出了一种柴油机气阀的热处理方法，采用一种液态金属作为加热介质，只对气阀盘部进行局部加热快速回火，在保证气阀质量不低于传统工艺的条件下，节约大量能耗、缩短生产周期、提高工作效率、降低生产成本。

本发明的技术方案如下：