2表面工程技術在發(fā)動機中的應用

　　分析發(fā)動機零部件損壞的形式和特點可以得出發(fā)動機零部件失效的主要形式為：磨損俏讹、腐蝕與疲勞等蝴罪，它們多發(fā)生于表面研底，或者是先從表面開始庵恨，所以提高材料表面性能對延長零部件使用壽命和發(fā)揮潛力有著重要的作用。

　　提高材料表面耐磨性的強化方法往往是從提高表面硬度和減少摩擦系數(shù)兩方面著手修扁。迄今為止诀烫，傳統(tǒng)的表面淬火和滲碳淬火還是提高零部件耐磨性的主要手段榔况，曲軸、活塞銷勃拢、凸輪與凸輪軸等大量零部件都是采用這種工藝方法钩榄。氣體滲氮、碳氮共滲后涛、離子氮化等主要是利用彌散分布的氮化物來提高材料的表面硬度武也；滲硼、滲釩柄午、滲鉻和沉積碳化物匹溪、氮化物處理所得到的高硬度和超高硬度的化合物層，具有更優(yōu)異的抗磨料磨損能力和高的抗粘著磨損能力爽咒；表面鍍層玩冷，如鍍鉻層等也是一種廣泛應用的耐磨性鍍層。

　　改善摩擦條件炼幔，降低摩擦系數(shù)的表面處理可從另一方面提高材料的耐磨性秋茫。滲硫、硫氮共滲、硫氮碳共滲乡试、磷化篷帅、石墨化滲層都是在金屬表面生成減摩的化合物層和非金屬層，以降低摩擦系數(shù)枢贿，避免摩擦副之間直接接觸，因而能防止粘著刀脏、避免擦傷局荚。

　　提高材料表面抗疲勞性能的主要方法有：高頻表面淬火、滲碳淬火的淬硬層愈污，其馬氏體硬度高耀态，并存在有殘余壓應力，從而使疲勞強度有一定提高暂雹。噴丸首装、表面滾壓等表面形變強化處理在提高表面硬度，造成表面壓應力的同時衔耕，還能消除表面缺陷赊偿，因而能提高材料的疲勞強度和降低材料對缺口的敏感度。在表面淬火悬鲜、滲碳淬火和滲氮后再進行噴丸和表面滾壓處理的效果更好绅鉴，特別是軸的軸徑，齒輪的齒根等應力集中處，用表面滾壓加工效果更好真稚。

　　提高材料表面抗腐蝕性能的主要方法有：(1)鍍鉻千雏，因為它在堿、硝酸农帝、硫化物误目、碳酸鹽及有機酸中非常穩(wěn)定；

　　(2)氮化舆飒，因為它在零部件表層形成穩(wěn)定性高的相層轴私，對水、潮濕空氣能真、燃燒產物赁严，特別是對硝酸的抗蝕性很高；(3)滲鋁粉铐、滲硅對酸有良好的抗蝕性疼约；(4)含鉻的鎳基、鈷基自熔性合金噴涂層具有良好的熱腐蝕蝙泼、燃氣腐蝕的能力程剥，因為形成了致密的Cr2O3氧化膜；(5)對鋼鐵零件汤踏，如活塞環(huán)進行磷化和發(fā)藍處理织鲸，它們可以防止腐蝕和減輕機械磨損。下面重點介紹幾種常用的表面工程技術溪胶。

　　2.1熱噴涂

　　熱噴涂法不僅能使零件具有耐磨搂擦、耐蝕、耐氧化哗脖、耐高溫瀑踢、隔熱等不同功能，而且能使它具有復合性能懒熙，即能保護零件档价，又能修復零件脂壁。目前囤乎，在發(fā)動機中，主要用于曲軸揖帕、活塞頂部敢薄、活塞環(huán)、氣缸套挎茂、排氣門艇线、閥座、凸輪、齒輪等零件的表面處理和修復[6]游鹿，表1給出了采用熱噴涂修復發(fā)動機缸體及更換新件的經濟效益對比盔惑，由表可見，熱噴涂3Cr13材料修復僅需花費新件成本的4.2%义誓。

　　在發(fā)動機中律坎，用于提高零件表面耐磨性的噴涂材料主要有下列幾種：

　　1)鉬。鉬作為噴涂材料蟋定，其純度需在99.95%以上粉臊。鉬主要作為活塞環(huán)的噴層，它可以得到具有氧化物層的層狀鉬層和大約10%~15%的孔隙率驶兜，其噴涂層厚度一般為0.25mm扼仲，具有良好的儲油性能。鉬層熔點高(約為2620℃)抄淑、摩擦系數(shù)低屠凶、硬度高(HV1070左右)。因此耐磨性好肆资，一般用在第一道活塞環(huán)處阅畴。

　　2)鉬基合金。鉬基合金的等離子噴涂層的特點是抗拉缸性好迅耘，因為它是由低硬度的純鉬(HV350)和硬度相當高的(HV700)鎳基合金兩相組成贱枣。其熱穩(wěn)定性優(yōu)于鉬絲噴涂層，耐磨性能相當于鍍鉻颤专，特別是在潤滑條件不夠充分時纽哥。

　　3)鉻基合金。鉻基合金等離子噴涂層不僅在邊界條件下的耐磨性及抗咬和性能較好衙猾，而且還能提高配磨材料的耐磨性柬激，可同時提高缸套和活塞環(huán)的耐磨性。在邊界潤滑條件下斧与，這種涂層的活塞環(huán)比鍍鉻還更耐磨行忘，因此，可做高速筋劣、中速和低速發(fā)動機活塞環(huán)的涂層材料牡徘。

　　4)陶瓷。陶瓷涂層如氧化鉻和氧化鋁/二氧化鈦硬度較高(HV1500)正脸，在一定條件下式伶，活塞環(huán)的耐磨性能好，但對缸套磨損卻很大鄙叼，因此贡金，只能在特殊要求的情況下使用壕归。

　　5)金屬陶瓷。金屬陶瓷是比較復雜的衅侥，它是以碳化物為基(如碳化鎢)的涂層癞季，即使在惡劣的運轉條件下，不但活塞環(huán)的磨損低倘潜，缸套的磨損也低余佛。但金屬陶瓷很貴。在發(fā)動機中窍荧，一般將陶瓷噴在排氣閥面辉巡、活塞頂面、活塞環(huán)工作面上蕊退。

　　6)鎳基合金郊楣。鎳基合金有Ni-B-Si和Ni-Cr-B-Si系。鎳基合金涂層除耐磨性較好外瓤荔，還有很好的抗蝕性和較高的熱硬性净蚤。主要用于發(fā)動機活塞環(huán)、閥座输硝、閥門今瀑、凸輪的噴焊(也用于修復)，以提高這些零件的耐磨性点把。

　　7)高碳鋼與不銹鋼橘荠。高碳鋼，如碳素工具鋼T8常用于修復并強化發(fā)動機鑄鋼氢碰，球墨鑄鐵軸頸表面的線材氣噴克酿、電噴涂。而不銹鋼由于具有優(yōu)越的耐蝕性申广、耐熱性限匕，而用于氣缸套內表面的噴涂(火焰噴)，具有很好的效果东六。

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