氣門挺柱整體放入自動化網(wǎng)帶 爐中，于850 °C下加熱50分鐘，結束后迅速放入油中淬火，淬火后在30分鐘內放入冷處理機 內，將其冷卻至零下80°C，在該溫度下保溫60分鐘后進行回火處理，回火溫度165°C，保溫 時間1. 5小時，其后檢測到挺柱工作面淬硬層深度為3mm，工作面硬度為65HRC，顯微照片顯 示其金相結構為85%左右的板條狀馬氏體、10%左右的奧氏體、4%~5%的未溶碳化物顆粒， 該板條狀馬氏體的每個晶體單元呈窄而細長的板條，所述板條自奧氏體與馬氏體的晶界向 馬氏體晶內相互平行排列成群，板條的寬度均在0. 1~0. 2微米內，長度均在5~8微米內。 熱處理結束后，使用拋丸機對其進行表面處理，表面處理采用Φ 0. 3mm的鋼丸進行拋丸，時 間為40分鐘，表面處理結束后采用無芯磨床對挺柱外圓進行機加工，至挺柱外圓圓柱度為 0. 004mm，表面粗糙度為RaO. 4 μ m，采用端面磨床對挺柱工作面進行機加工，挺柱工作面(BP 端面）與外圓圓跳動為0. 015mm，工作面表面粗糙度為RaO. 2 μπι時為止，其后進行端面涂 層，具體的操作過程為：將挺柱工作面在光飾機上進行拋光處理，其后進行清洗，再使用涂 層夾具夾持，每支夾具夾持5000支挺柱進入磁控濺射爐，保證爐內溫度為180°C，加入Ar氣 1. 5L、隊氣3L、C 2H2氣體20L，使用500gCr與300gWC作為靶材進行濺射，時間為12h，端面 涂層處理結束后得到厚度為0. 004mm，表面硬度為2050HV，粗糙度為RaO. 1 μ m的膜層，其與 挺柱基體（即其柱體）的結合力為HF2級，摩擦系數(shù)為0. 05,此后進行第二次精密加工至挺 柱的精度達到使用要求。
[0025] 實施例2 選擇GCrl5材料進行粗加工，至工件成形為氣門挺柱，且除端面、柱體的外圓之外的 其它位置均加工至成品所需的尺寸和精度，其后將基本成形的氣門挺柱整體放入自動化網(wǎng) 帶爐中，于840°C下加熱60分鐘，結束后迅速放入油中淬火，淬火后在30分鐘內放入冷處 理機內，將其冷卻至零下70°C，冷卻速率為5°C /min，在該溫度下保溫50分鐘后進行回火 處理，回火溫度175°C，保溫時間2小時，其后檢測到挺柱工作面淬硬層深度為2. 7_，工作 面硬度為64. 8HRC，顯微照片顯示其金相結構為80%左右的板條狀馬氏體、10%左右的奧氏 體、5%左右的未溶碳化物顆粒，其中板條狀馬氏體的每個晶體單元呈窄而細長的板條，該板 條自奧氏體與馬氏體的晶界向馬氏體晶內相互平行排列成群，板條的寬度均在〇. 1~〇. 2 微米內，長度均在5~8微米內。熱處理結束后，使用拋丸機對其進行表面處理，表面處理 采用Φ0. 3mm的鋼丸進行拋丸，時間為50分鐘，表面處理結束后采用無芯磨床對挺柱外圓 進行機加工，至挺柱外圓圓柱度為0. 〇4_，表面粗糙度為RaO. 4 μ m，采用端面磨床對挺柱 工作面進行機加工，挺柱工作面（即端面）與外圓圓跳動為〇. 〇16mm，工作面表面粗糙度為 RaO. 15 μπι時為止，其后進行端面涂層，具體的操作過程為：將挺柱工作面在光飾機上進行 拋光處理，其后進行清洗，再使用涂層夾具夾持，每支夾具夾持5000支挺柱進入磁控濺射 爐，保證爐內溫度為190°C，加入Ar氣I. 5L、隊氣3L、C 2Η2氣體20L，使用500gCr與300gWC 作為靶材進行濺射，時間為15h，端面涂層處理結束后得到厚度為0. 005mm，表面硬度為 2100HV，粗糙度為RaO. 1 μ m的膜層，其與挺柱基體（即其柱體)的結合力為HF2級，摩擦系數(shù) 為0. 05,此后進行第二次精密加工至挺柱的精度達到使用要求。
[0026] 實施例3 選擇GCrl5材料進行粗加工，至工件成形為氣門挺柱，且除端面、柱體的外圓之外的其 它位置均加工至成品所需的尺寸和精度，其后將基本成形的氣門挺柱整體放入自動化網(wǎng)帶 爐中，于860°C下加熱40分鐘，結束后迅速放入油中淬火，淬火后在30分鐘內放入冷處理 機內，將其冷卻至零下60°C，冷卻速率為3°C /min，在該溫度下保溫40分鐘后進行回火處 理，回火溫度185°C，保溫時間1小時，其后檢測到挺柱工作面淬硬層深度為2. 5_，工作面 硬度為64. 6HRC，顯微照片顯示其金相結構為80%左右的板條狀馬氏體、15%左右的奧氏體、 5%左右的未溶碳化物顆粒，其中板條狀馬氏體的每個晶體單元呈窄而細長的板條，所述板 條自奧氏體與馬氏體的晶界向馬氏體晶內相互平行排列成群，板條的寬度均在〇. 1~〇. 2 微米內，長度均在5~8微米內。熱處理結束后，使用拋丸機對其進行表面處理，表面處理 采用Φ0. 3mm的鋼丸進行拋丸，時間為60分鐘，表面處理結束后采用無芯磨床對挺柱外 圓進行機加工，至挺柱外圓圓柱度為〇. 〇4_，表面粗糙度為RaO. 3 μ m，采用端面磨床對挺 柱工作面進行機加工，挺柱工作面（即端面）與外圓圓跳動為0. 01mm，工作面表面粗糙度為 RaO. 1 μ m時為止，其后進行端面涂層，具體的操作過程為：將挺柱工作面在光飾機上進行 拋光處理，其后進行清洗，再使用涂層夾具夾持，每支夾具夾持5000支挺柱進入磁控濺射 爐，保證爐內溫度為200°C，加入Ar氣I. 5L、隊氣3L、C 2H2氣體20L，使用500gCr與300gWC 作為靶材進行濺射，時間為l〇h，端面涂層處理結束后得到厚度為0. 003mm，表面硬度為 2080HV，粗糙度為RaO. 1 μ m的膜層，其與挺柱基體（即其柱體)的結合力為HF2級，摩擦系數(shù) 為0. 04,此后進行第二次精密加工至挺柱的精度達到使用要求。
[0027] 盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，上述實施例僅為本發(fā) 明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，應該理解，本領域技術人 員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則 范圍和精神之內。
【主權項】
1. 一種內燃機氣門挺柱的制造方法，所述方法依次包括工件氣門挺柱的粗加工、熱處 理、表面處理、第一次精密加工、端面涂層、第二次精密加工、清洗防銹的步驟，其特征在于： 所述氣門挺柱使用高碳鉻軸承鋼（GCrl5)材料；所述氣門挺柱經過所述熱處理后其金相組 織由均勾分散的80~85%的板條狀馬氏體，10%~15%的奧氏體，與少于6%的未溶碳化物 顆粒組成；所述板條狀馬氏體的每個晶體單元呈窄而細長的板條，所述板條自奧氏體與馬 氏體的晶界向馬氏體晶內相互平行排列成群，所述板條的寬度為〇. 1~〇. 2微米，長度為 5~8微米。2. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述熱處理的過 程為：將經過粗加工的工件整體升溫至850± KTC，保溫40~60分鐘后取出；再迅速進行 淬火；淬火后于30分鐘內進行冷處理，所述冷處理為將其冷卻至-80°C~_60°C，保溫40~ 60分鐘；其后再進行回火處理，所述回火處理的溫度為165°C~185°C，保溫1~2小時。3. 根據(jù)權利要求2所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述冷處理中的 冷卻速率為3~5°C /min。4. 根據(jù)權利要求1~3中任一項所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于： 經過所述熱處理后，所述工件的端面，即其工作面的淬硬層深度> 1mm，所述工作面硬度 彡 64 JHRC05. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述的第一次精 密加工為將經過表面處理的工件的端面，即其工作面進行完整的精密機加工，同時將工件 的外圓進行半精加工，至所述工件的外圓圓柱度彡〇. 〇〇4mm，外圓表面粗糙度彡RaO. 4 y m ; 所述工件的端面與外圓圓跳動< 〇. 〇2mm，端面的表面粗糙度彡RaO. 2 ym。6. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述端面涂層為 在所述工件的端面形成CrN與a-C:H復合膜的過程。7. 根據(jù)權利要求6所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述端面涂層采 用真空氣相磁控濺射的方法，于Ar、N2、C 2H2氛圍下使用Cr、WC作為濺射的靶材，將所述靶材 濺射沉積于工件端面，濺射溫度維持于180~200°C，濺射時間為10~15小時。8. 根據(jù)權利要求7所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述的端面涂層 中Ar、N2、C2H 2的體積比為1. 5:3:20,所述Cr與WC的質量比為5:3,所述Cr在Ar、N 2、C2H2 形成的混合氣體中的濃度為15~25g/L。9. 根據(jù)權利要求8所述的內燃機氣門挺柱的制造方法，其特征在于：所述的端面涂層 的涂層厚度為0. 003~0. 005mm，經過端面涂層處理后工作面的表面硬度彡2000HV，表面粗 糙度彡RaO. I ym，摩擦系數(shù)彡0. 05,所述涂層與工件基體的結合力為HFl~2級。10. -種內燃機氣門挺柱，其特征在于：根據(jù)權利要求1~9中任一項所述的制造方法 制造得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內燃機氣門挺柱及其制造方法，該制造方法使用的原材料為高碳鉻軸承鋼（GCr15），所述材料經過熱處理后得到由均勻分散的板條狀馬氏體、較少奧氏體與極少未溶碳化物顆粒組成的金相結構，進一步通過端面涂層處理等過程后得到所述內燃機氣門挺柱。該內燃機氣門挺柱在抗摩擦性、抗咬合性、抗耐磨性方面有明顯提升，可替代使用鎳鉻合金鑄鐵或模具鋼制造的氣門挺柱，較大地降低了材料成本，減少了故障率，提高了使用壽命。
【IPC分類】B23P23/04, B23P15/00, C21D6/00, F01L1/16
【公開號】CN105033654
【申請?zhí)枴緾N201510421520
【發(fā)明人】李國淇, 肖賢國, 王常青, 何山
【申請人】宜賓常達機械有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月17日