缸体热处理工艺

特点，优劣共存，我们需要根据不同缸体产品的不同质量要求来确定相应的生产材料。 采用铸造的方法不但可以满足缸体的使用性能要求，而且生产成本较低。砂型铸造流程：准备炉料→熔炼金属→浇注→凝固冷却→落砂清理→检验→合格铸件。

缸体毛坯的技术要求：对非加工面不允许有裂纹、冷隔、疏松、气孔、砂眼等铸造缺陷。缸体毛坯质量对加工的影响：加工余量过大，会增加机床的负荷，影响机床和刀具的使用寿命，成本变高；飞边过大，直接影响刀具使用寿命；由于冷热加工基准不统一，毛坯各部分相互间的偏移会造成机械加工时余量不均匀。

缸体的工艺特点是：结构、形状复杂；加工的平面、孔多；壁厚不均；加工精度要求高，属于典型的箱体类加工零件。加工平面一般采用刨、铣削等方法加工，加工孔主要采用镗削，加工小孔多用钻削。由于缸体结构复杂，因此如何保证各表面的相对位置精度是加工中的一个重要问题。选择合理的加工工艺基准，直接关系到能否保证零件的加工质量。安排工艺顺序的原则是：先粗后精，先面后孔，先基准后其它。

1）粗加工阶段：在发动机缸体的机械加工过程中，安排粗加工工序，对毛坯全面进行粗加工，切去大部分余量，以保证生产效率。

2）半精加工阶段：在发动机缸体的机械加工中，为了保证一些重要表面的加工精度，安排一些半精加工工序，将精度和表面粗糙度要求中等的一些表面加工完成，而对要求较高的表面进行半精加工，为以后的精加工做准备。

3）精加工阶段：对精度和表面粗糙度要求高的表面进行加工。

4）次要小表面的加工：一些表面（如螺纹孔表面）可以在精加工主要表面后进行，一方面工时对工件变形影响不大，同时废品率也会降低；另外，如果表面加工出现差错时，那么这些小表面也就不必加工了，这样即避免了人力、物力、资金的浪费。但是要注意的是，如果小表面的加工容易造成主要表面损伤的话，那么就应该将小表面加工放在主要表面的精加工之前。

5）妥善安排辅助工序：这类工序（如检验工序）在零件粗加工阶段之后、关键工序加工前后零件全部加工完毕后，都要适当安排。对加工阶段进行划分的优点是：

一是可以在粗加工之后采取措施消除工件内应力，保证精度；

二是将精加工放在后面可以避免在运输过程中损坏工件已加工好的表面；

三是先粗加工各表面可以及时发现毛坯缺陷并及时处理，以免工时不必要的浪费。 需要注意的是，在粗加工和精加工之前应分别加上预备热处理和最终热处理的工序。[热处理的作用]对材料进行热处理是改善金属材料性能的一种常见的方法，它能够使材料的组织结构发生变化，从而达到改善加工工艺性能和强化力学性能的目的。对于缸体这种力学性能要求较高的零件，合理安排热处理工序非常重要。 （四）缸体的热处理工艺流程

9

热处理工艺为：预备热处理（去应力退火+正火+去应力退火）→最终热处理（淬火+高温回火）

预备热处理安排在粗加工阶段之前其目的是：消除残余内应力，防止工件变形、开裂；改善组织，细化晶粒；调整硬度，改善切削性能。

退火工艺规范为：加热温度500~550℃，加热速度60~100℃／h，经一定时间保温后，炉冷到150~220℃出炉空冷。正火工艺规范：将铸件加热到880~920℃，保温1~3h，然后出炉空冷。正火后，为了消除正火时铸件产生的内应力，通常还要进行去应力退火。

最终热处理安排在精加工阶段之前，其目的是：使材料具有使用时的所有力学性能。 最终热处理的工艺规范为：将工件加热至850~900℃，保温后油淬，然后在550~600℃回火2~4h。

四、具体热处理工艺 （一）退火处理

（1）去应力退火目的

为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、热处理等产生的残余应力，稳定几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变。 （2）退火温度

普通灰铸铁当温度超过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。HT250属于普通灰铸铁，故加热温度选为500~550℃ （3）升温速度

查热处理手册可得：<100℃/h （4）保温时间

按照查手册得到的保温时间为：4~6h （5）冷却速度

铸件去应力退火的冷却速度必须慢，以免产生二次残余应力，冷却速度一般控制在20~40℃/h，冷却到200~150℃以下，可出炉空冷。 （5）退火设备选择

热处理电阻炉是以电为能源的，通过炉内电热元件将电能转化为热能而加热工件的炉子，是一种造价相对便宜的炉子，以降低成本。中温箱式电阻炉可用于退火、正火、回火或固体渗碳等。

本次退火设备选用RX3-15-9型中温箱式电阻炉，额定功率15kw，最高工作温度950℃，炉膛尺寸：600*300*250mm，最大装载量80kg。 （二）正火处理 （1）正火目的

灰铸铁正火的目的是提高铸铁的强度、硬度和耐磨性，也可为表面淬火的预备热处理，改善基体组织 （2）正火温度

一般的正火是将铸件加热到Ac1上限+30~50℃，在正火温度范围内，温度愈高，硬度也愈高。因此，要求正火后的铸铁具有较高的硬度和耐磨性时，选择加热温度上限。 （3）保温时间

按照查手册得到的保温时间为：1~3h （4）冷却速度

正火后冷却速度影响铁素体的析出量，从而对硬度产生影响。冷速愈大，析出的铁素体数量愈少，硬度愈高。因此采用空冷，调整铸铁硬度 （5）正火设备：RX3箱式电炉

9

（三）淬火处理 （1）淬火目的

使过冷奥氏体进行马氏体转变，再配合高温回火，大幅度提高铸件的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。 （2）淬火温度

铸铁淬火工艺是将铸件加热到Ac1上限+30~50℃，一般取850~900℃，使组织转变为奥氏体，并在此温度下保温，以增加碳在奥氏体中的溶解度，然后进行淬火，通常采用油淬。 （3）保温时间

按照查手册得到的保温时间为：30min （4）淬火设备

淬火设备为RQ3-75-9T。 （四）高温回火处理 （1）高温回火目的

目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后得到回火索氏体 （2）回火温度

550~600℃ （3）保温时间

按照查手册得到的保温时间为：2~4h （4）冷却速度 在空气中冷却 （5）回火设备

本次回火设备选用RX3-15-9型中温箱式电阻炉，额定功率15kw，最高工作温度950℃，炉膛尺寸：600*300*250mm，最大装载量80kg。 五、发动机缸体失效形式及解决办法

（一）发动机的失效形式主要有以下两种：磨损和漏气。

（1）发动机气缸壁的磨损导致失效发动机气缸体的气缸壁在运行过程中承受活塞环的高速往复运动及其不规则的瞬间冲击,气缸壁表面在活塞环的行程内形成不均匀的磨损,而且这样的磨损状态通常还伴随润滑不良、高温、高压和腐蚀性物质作用。因此,长期运行后会出现中间大、两头小的“腰鼓”形磨损,导致气缸内壁不是完整圆周形。

由于活塞环不仅要保持燃气的气密性,同时又要使其与气缸壁的摩擦阻力尽可能小,这就要求在活塞环与气缸壁之间的间隙必须非常合适。

（2）但是由于长期磨损使气缸壁产生变形,导致活塞环外周面与气缸壁之间的间隙增大,直接使活塞环失去正常工作情况下的气密作用,造成气缸严重漏气。气缸漏气将对发动机的性能和寿命造成严重影响,漏气量越大,发动机的功率下降越多,直至不能达到性能标准。而且漏气会使燃气进入曲轴箱,与曲轴箱内的润滑油发生物理和化学作用,特别是高温燃气与进气中的尘土和氧化铝等作用产生的颗粒及烟尘样的固体物质,使磨损加速,发动机寿命。

（二）失效解决办法

对于磨损导致的损伤,在经过再制造切削加工后,配合新的尺寸零件,保证原有的公差配合,

9

损伤完全可以消除;对于疲劳累积引起的损伤,即使采用镗铣、磨削等机加工手段消除了表面裂纹,损伤并没有得到修复,其性能和安全性可能仍然存在问题。 六、总结

9