為提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，許多工廠采用了等離子體氮化技術(shù)，其中采用這項(xiàng)技術(shù)以山東曲軸總廠、大連柴油機(jī)廠、東風(fēng)集團(tuán)朝陽(yáng)柴油機(jī)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(shè)備二十多臺(tái)，而朝陽(yáng)柴油機(jī)公司以采用了LDMC－150A型國(guó)內(nèi)最先進(jìn)、功率最大、裝爐量最多的大型脈沖電源等離子體氮化設(shè)備而著名。下面僅根據(jù)在上述廠家所作的曲軸離子氮化工藝試驗(yàn)談?wù)勎覀兊捏w會(huì)，供各位專家和同行們參考。
一、曲軸離子軟氮化工藝參數(shù)的理論范圍
就曲軸等離子體氮化技術(shù)而言，大多數(shù)廠家采用了離子軟氮化技術(shù)，其工藝參數(shù)的制定一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)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(xué)熱處理方法。在鐵氮相圖中，580℃為同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，低于580℃其組織為α鐵，高于580℃其組織轉(zhuǎn)變?yōu)棣描F。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(shí)間內(nèi)），這是因?yàn)閿U(kuò)散系數(shù)與溫度的指數(shù)變化成正比。但是，由于在γ鐵中氮的擴(kuò)散系數(shù)僅為α鐵中的1/4 ，當(dāng)處理溫度高于580℃時(shí)，滲層的增長(zhǎng)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(duì)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(shù)。就大量的實(shí)踐表明：氮化層的硬度和滲層與溫度、時(shí)間、濃度有極值關(guān)系。通常在氨氣與丙酮之比為10:1，溫度在560℃至580℃，時(shí)間在3至4小時(shí)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(zhuǎn)變點(diǎn)略有降低，其等溫截面大約降至575℃。當(dāng)溫度高于575℃時(shí)，隨著溫度的升高，滲層和硬度迅速下降，高于600℃時(shí)，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(duì)工藝參數(shù)的影響
以上是根據(jù)相圖作出的工藝溫度控制范圍，實(shí)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(jìn)行預(yù)先熱處理，離子氮化的上限溫度不應(yīng)超過(guò)預(yù)先熱處理溫度；②根據(jù)零件易變形程度，選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俣炔?yīng)在預(yù)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(yīng)在540℃以上，時(shí)效溫度以下，并根據(jù)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(guó)內(nèi)生產(chǎn)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(jīng)過(guò)打弧，升溫，保溫，冷卻等4個(gè)階段，包括出裝爐，大致耗時(shí)18個(gè)小時(shí)。不同的廠家在離子氮化工藝上略有不同。
