气门氮化工艺简介

1绪论1.1 课题背景及目的近年来，随着我国汽车工业的蓬勃发展，内燃机机型和产量不断增加，随着汽车发动机高功率化所产生的排气温度上升，排气净化率标准提高以及汽车轻量化的需求，对材料耐蚀性耐磨性、抗氧化性、高温性能和热强性等提出了苛刻的要求。

汽车排气阀是发动机上重要的工作部件及易损件，其工作条件异常恶劣，要在高温、高压、腐蚀性燃气中经受频繁往复的高速运动和摩擦，冲击负荷大，因此要求有较高的高温性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等，其工作的好坏直接影响到发动机的工作性能，故制备排气阀的材料要求也极为苛刻。

自从发动机问世以来，气阀钢的材料已经历了碳钢和低合金钢，硅铬型不锈钢，奥氏体型耐热钢等多个发展阶段。

目前，国内外使用最多的是奥氏体型耐热钢，而这种耐热钢系列中，常见的有：4Cr10Si2Mo，4Cr9Si2，5Cr21Mn9Ni2N（21–2N），5Cr21Mn9Ni4N（21–4N）等钢种。

其中21–4N钢是上世纪50年代为节镍开发的阀门用奥氏体时效钢，目前国内外用于制造汽车、摩托车发动机排气阀应用最广的钢号，它是以奥氏体为基体，以碳、氮化合物作为沉淀硬化相对散分布以获得足够的高温强度、韧性、较高的硬度、耐磨性以及在冷热交变条件下组织的稳定性和较好的抗氧化、耐腐蚀性能，在工作温度700℃下具有良好的力学性能和高温性能。

由于21–4N钢碳氮锰含量较高，其变形抗力较1Cr18Ni9Ti 高30％，室温下强度高、塑性低、脆性大，且加工硬化效应明显，热变形温度范围窄，变形抗力大，生产过程中如锻造、热轧、冷拔时易出现裂纹，导致产品成品率较低，国内一些专业化生产企业该钢种的成品率仅70％–80％，这也是当前该材料亟待解决的重要问题。

1.2 论文的总体思路及主要研究内容21–4N奥氏体热钢具有很好的耐蚀性能，它主要用来制造发动机的排气阀。

发动机的排气阀不但要求具有良好的耐蚀性能和耐热性能，而且需要良好的耐磨性能。

但21–4N奥氏体耐热钢的硬度较低、耐磨性能较差。

气体渗氮工艺和参数主要根据零件的渗氮层深度和表面硬度要求来确定。

常用渗氮工艺有三种：等温渗氮法.两段渗氮、三段渗氮。

其主要工艺参数（温度■时间.氨分解率）.作用、特点和应用如下。

等温渗氮法（一般渗氮法）等温渗氮温度一般为500~510°C ,保温时间48-WOh ,渗层深度可达0. 45〜0. 60mm ,表面硬度在900HV以上,渗氮层脆性较大。

7工艺内容及作用a.前期氨分解率控制在低限，使表面迅速形成弥散度大的氮化物，以获得高硬度的表面层。

b .后期氨分解率升高，使表层氮原子向内层扩散，增加渗层厚度。

c .为了降低渗层脆性，在渗氮结束前可进行2h扩散处理，以降低表层氮浓度。

这时氨分解率可控制在70%以上。

d .对变形要求比较严格的零件，渗氮结束后应炉冷至180- 200。

C出炉。

一般可冷至450。

C以下快冷。

2特点及应用a .渗氮温度低，零件变形小，可获得高硬度的表面层，操作简便，但渗氮层浅，生产周期长。

b.表面易产生富氮脆化层，有时还会有疏松层。

c.适用于渗氮层变形要求严，硬度要求高的零件。

两段渗氮两段渗氮为先在510。

C渗氮,再升高至530 ~ 540。

C渗氮，两段的保温时间相等或后段略长，其渗氮时间比等温渗氮少1/3左右。

表面硬度低，为30~50HV01工艺内容及作用a.一段渗氮的分解率较低，使表面可形成颗粒细小、弥散度高的氮化物，得到较高的表面硬度。

b.二段渗氮的温度和氨分解率升高，加速了氮的扩散，增加了渗层深度，缩短了生产周期，硬度梯度变得平缓，同时亦可减薄脆性的白亮层。

2特点及应用a.在保证表面得到高硬度的前提下可缩短生产周期，同时又可得到较深的渗氮层。

b.适用于渗氮层较深，要求表面较硬而结构简单的零件。

三段渗氮三段渗氮为510。

C渗氮，再升温至550 ~ 560。

C渗氮，然后降至520〜530。

C渗氮，保温时间大约各占1/3 ,渗速更快,表面硬度与两段渗氮相似，但变形略大一点。

内燃机气门的新型液体软氮化盐浴——TJ-3氮碳共渗基盐王忠诚;王东;李杨【摘要】马氏体耐热钢气门在液体氮碳共渗后,可获得高的表面硬度、良好的抗腐蚀性、抗咬合性以及疲劳强度,赋予了气门在高速运动下具有的良好的综合力学性能,但对于盘锥面渗层深度和杆部需要抛光或磨削的气门而言,普通的国内外的氮碳共渗基盐无法满足要求,安丘亚星近年来研制的TJ-3基盐则解决了此难题,同时指出良好的盐浴保养等是实现气门表面清洁的重要措施.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】6页(P46-51)【关键词】气门；氮碳共渗；盐浴【作者】王忠诚;王东;李杨【作者单位】济南沃德汽车零部件有限公司，山东济南250300;济南沃德汽车零部件有限公司，山东济南250300;济南沃德汽车零部件有限公司，山东济南250300【正文语种】中文【中图分类】TG156.8+20 前言内燃机气门是发动机内产生动力的关键部件，为“心脏”部位，服役过程中的气门高速的上下运动，盘锥面反复的开启与关闭而产生动力，此时气门处于高温和具有强烈腐蚀的燃烧的气体中，同时要承受抗拉、抗压以及冲击力的频繁作用。

因此其应具有良好的综合力学性能，气门的杆部与盘锥面进行氮碳共渗处理后，具备了抗腐蚀性、抗耐磨性、抗咬合性和抗疲劳性等，可以满足气门的服役需要。

气门材料为马氏体耐热钢，常见的为 4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、5Cr8Si2、9Cr18MoV 等，如果要求盘锥面和杆部渗层在0．03 mm以上，粗糙度保持在0．50 μm 以下，杆部磨削抛光在0．005～0．01 mm，表面无腐蚀，采用一般的氮碳共渗基盐处理是十分困难的，针对此技术要求，国外气门制造厂家则不采用液体氮碳共渗，而是进行气体氮碳共渗，时间为3～5 h，因此采用液体氮碳共渗来解决此难题，已成为气门制造厂家共同关注的焦点。

1 国内外气门氮碳共渗的现状国外气门的表面处理分为软氮化和镀铬，我国气门行业的离子氮化与软氮化，是从上个世纪80年代后期开始探索与试验的，到90年代中期液体软氮化工艺已经成熟，并得到了推广与应用。

汽车发动机进、排气门生产工艺是怎样的？进气门采用中碳合金钢（含铬、钼等），排气门由于工作温度更高，需要耐热合金钢（含硅、铬、镍、锰、钨等，常用的21-4N），为了节省成本排气门头部用耐热合金钢，杆部用普通合金钢，所以排气门第一工序是头部杆和头部对焊。

锻造头部，也叫热墩，把头部加热烧红，挤压成型；切削加工，将头部车削成形，杆根部切出卡槽；热处理，增加表面硬度；磨削，头部的锥面，杆部的外表面要求精度极高，以保证在导管内运动和通过导管散热；在排气门锥面堆焊或喷涂钨钴合金，以增加硬度、耐磨、耐热、耐腐性；与气门座研配。

另外高档排气门，从头部到杆部是中空的，内冲金属钠，以达到更好的散热效果，其工艺更复杂，我也表达不了。

发动机部件-气门，valve从发动机结构上，分为进气门（i n l e t v a l v e）和排气门（e x h a u s t v a l v e）。

进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。

气门的材质在中国大陆通常分为40C r、4C r9S i2、4C r10S i2M o、21-4N和23-8N共5种。

从气门的成品结构上分类，通常分为整根气门、双金属对焊气门和空心充钠气门等。

附加工艺通常为顶部焊片、顶部堆焊、锥面堆焊、表面氮化处理、表面镀铬处理等。

气门毛坯成型到车加工,磨加工工艺设备及工艺流程介绍：1. 电鐓；带机器人全自动气门电鐓机NGV 电鐓机2. 锻压；全自动气门螺杆压力机USP 螺杆压力机3. 锻后直接淬火；头部淬火4. 头部感应加热处理；头部回火RHT 感应加热机5. 整体感应加热处理；气门整体淬火回火RVT 感应加热机6. 杆端切割及磨削；总长切割TEG总长切割磨削机7.杆部光磨；自动无心磨床SGS无心磨床8.多功能成型磨削；颈部，盘外圆，锥面等磨削MPG多功能磨床9.单功能成型磨削；气门大平面磨削SPG单功能磨床10.杆部精磨；气门杆部精磨SGF无心磨床11.锥面精磨；气门锥面精磨SGC 锥面磨床12.多功能检测；气门漏气，跳动等多功能检测WMV检测机13.尺寸及外观检查；气门外观及尺寸检测MIC VDP检测机14. 自动包装、自动装盘、APP插件包装机。

气体氮化的工艺流程气体氮化是一种将物体表面氮化的方法，常用于改善物体表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

气体氮化工艺流程包括准备工作、预处理、气氛处理和后处理。

首先是准备工作。

操作员首先需要确认物体是否符合气体氮化的要求，确保物体表面无裂纹、无硬化层、无脆化倾向。

然后，需要准备气体氮化设备，包括气氛处理设备、加热装置和冷却装置等。

同时，还需准备所需的辅助材料，如氮化剂、助剂和保护剂等。

接下来是预处理。

物体表面通常需要进行表面清洁和除杂处理，以确保表面无油污和杂质，并提供良好的氮化效果。

清洁方法可以包括机械清洗、化学清洗或高温灼烧等，具体方法根据物体的材质和要求来确定。

然后是气氛处理。

气氛处理是气体氮化的关键步骤，用于使物体表面与氮化剂反应，形成氮化层。

通常使用氨气或氮气作为气氛媒体，通过加热装置使气氛达到预定的温度。

物体放置在温度控制好的气氛中，达到一定时间后，物体表面与气氛中的气体发生反应，生成氮化层。

在氮化过程中，可以添加适量的助剂和保护剂，以改善氮化效果。

助剂常用的有钠铁氰化物、氨基硅油等，可以提高氮化速度和氮化深度。

保护剂常用的有盐酸、酸铜等，可以减少氮化剂对物体的侵蚀。

最后是后处理。

气体氮化后，物体需进行退火处理或淬火处理，以消除氮化过程中产生的应力和提高材料性能。

退火处理可以采用氮化前的热处理方法，根据材料的要求和氮化条件来确定。

淬火处理可通过快速冷却的方法，使物体表面形成高硬度的氮化层。

总而言之，气体氮化工艺流程包括准备工作、预处理、气氛处理和后处理。

通过这些步骤，可以对物体表面进行氮化，提高物体的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

气体氮化在汽车零部件、工具钢、模具材料等领域得到广泛应用，为各行各业的发展提供了有力支持。

21-4N气门钢氮气合金化的工业化生产实践表明：（1）氮在钢液中的溶解度除受氮分压影响外，还受合金元素及温度的影响。

与氮亲和力强的元素从强到弱依次为Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mn等。

即如果合金元素与氮的亲和力强，氮在钢液中的活泼程度下降，氮的活度减小，氮含量增加。

（2）“脱碳保铬”期在主枪氮气流量≥10Nm3/min情况下搅拌钢液，氧化终点的氮含量能达到0.135%。

（3）AOD炉预还原期间氮气流量增大到14Nm3/min，扒渣时氮含量可以增大到0.37%左右。

（4）AOD精炼期间，随着钢水温度的下降，仍然采用14Nm3/min 的氮气流量搅拌钢液，出钢前氮含量可控制在0.455%～0.475%之间。

（5）LF炉只能底吹氩气搅拌钢液，促使氮离子呈弥散形式均匀分布到C-Cr-Mn-Ni的晶界中去，形成稳定的基体组织。

LF炉需加入氮化铬稳氮，确保LF炉出钢氮含量稳定在0.43%～0.46%之间。

（6）21-4N气门钢中，氮与强氮化元素铬、锰结合成了稳定的氮化物，大大降低了氮的活度。

并且氮的原子半径大，扩散系数小，因此，真空处理时脱氮率只有0～10%。

VD处理时，有效真空时间为8～10min时，氮含量基本不减少。

钢的氮化工艺（气体氮化）
氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。

它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。

氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行适用于各种高速传
动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主），高速柴油机曲轴、阀门等。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度（大于HV850）及耐磨性。

氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。

目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较是广泛。

中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨
性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

(钢讯)。

气门生产工艺流程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：气门是内燃机的重要零部件，它负责控制气缸的进气和排气。

气门的生产工艺流程是一个非常复杂的过程，需要经过多道工序才能完成。

本文将就气门的生产工艺流程进行详细介绍。

一、原材料准备气门的制作主要材料是高温合金钢。

在生产过程中，首先需要准备好合格的高温合金钢材料，确保材料的质量和性能达到要求。

一般来说，高温合金钢需要经过精确的成分配比、融化、锻造等工序才能制成气门的毛坯。

二、锻造成型在气门的生产过程中，锻造是一个非常关键的工序。

锻造是将高温合金钢材料加热至一定温度后进行定型成型的过程。

通过锻造工序，可以使气门的结构更加致密，材料的性能更加稳定。

在锻造的过程中，需要注意控制温度、压力和速度等参数，确保气门的形状和尺寸达到设计要求。

三、粗加工在锻造成型后，气门需要进行粗加工。

粗加工主要包括车削、铣削、钻孔和研磨等工序。

通过粗加工工序，可以使气门的尺寸更加精确，表面更加光滑。

在粗加工过程中，需要根据设计要求制定加工工艺路线，控制加工参数，确保气门的质量和性能达到要求。

四、热处理热处理是气门生产中一个非常重要的工序。

通过热处理工序，可以改善气门的组织结构，提高其硬度和耐磨性。

常见的热处理工艺包括淬火、回火、退火等处理。

在热处理过程中，需要控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，确保气门的性能达到要求。

六、质量检测质量检测是气门生产过程中一个非常重要的环节。

通过质量检测，可以确保气门的质量和性能达到要求。

常见的质量检测手段包括尺寸检测、硬度检测、金相分析、无损检测等。

在质量检测过程中，需要根据产品要求制定检测方案，选择合适的检测设备，对气门进行全面的检测和评估。

气门的生产工艺流程是一个非常复杂的过程，需要多道工序相互配合，确保产品的质量和性能达到要求。

通过不断改进生产工艺流程，提高生产设备的精度和自动化水平，可以进一步提升气门产品的质量和竞争力。

希望本文的介绍可以帮助读者更加深入了解气门的生产工艺流程。

440c气体氮化工艺一、介绍440c气体氮化工艺是一种常用的表面处理技术，用于提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

它主要通过在440c不锈钢表面形成一层氮化物来实现这些目标。

本文将深入探讨440c气体氮化工艺的原理、工艺参数、优缺点以及应用领域。

二、原理440c气体氮化工艺的原理是将氮气注入高温环境中，通过热反应使氮气与440c不锈钢表面的铁元素发生化学反应，形成一层氮化物。

这一层氮化物具有较高的硬度和耐磨性，能够有效地提高材料的性能。

三、工艺参数为了获得理想的氮化层，需要控制以下几个工艺参数：1. 温度氮化工艺需要在高温下进行，通常温度范围在500°C到600°C之间。

温度过低会导致氮化层的硬度不足，而温度过高则可能导致材料的变形或失去原有的性能。

2. 氮气流量氮气流量是控制氮化反应速率的重要参数。

通常情况下，较高的氮气流量可以加快反应速率，但过高的氮气流量可能导致氮化层的质量下降。

3. 氮化时间氮化时间是指材料在高温下暴露在氮气中的时间。

时间过短可能无法形成完整的氮化层，而时间过长则可能导致氮化层过厚，影响材料的机械性能。

4. 材料的预处理在进行氮化之前，需要对材料进行一些预处理，如去油、去氧化等，以确保氮气能够与材料表面的铁元素充分反应。

四、优缺点440c气体氮化工艺具有以下优点和缺点：优点：1.提高硬度：氮化层具有较高的硬度，可以显著提高材料的抗磨性和耐腐蚀性。

2.增加寿命：氮化层能够有效地延长材料的使用寿命，降低维护成本。

3.不改变材料组织：氮化过程中，材料的组织结构基本不发生变化，不会对材料的其他性能产生负面影响。

缺点：1.成本较高：氮化工艺需要较高的温度和氮气流量，导致成本较高。

2.有限的适用材料：氮化工艺主要适用于铁素体不锈钢，对其他材料的适应性较差。

3.需要专业设备：氮化工艺需要专门的设备和工艺控制，对操作人员的要求较高。

五、应用领域440c气体氮化工艺在以下领域得到广泛应用：1. 刀具制造氮化层能够显著提高刀具的硬度和耐磨性，使其在切削过程中更加耐用，因此广泛应用于刀具制造领域。