活塞环热处理工艺
活塞环热处理
活塞环热处理
一、活塞环热处理项目及其用途
去应力回火处理：指钢环，一般用于冷拉拨后消除应力；
时效：指铸铁环，一般用于消除铸造及粗加工就力，对针状组织造成同环硬度差大的铬钼合金铸铁，通过时效使针状组织卷曲化，减少同环硬度差。
高温退火：其用途有调质的预处理，使奥氏体化能比较统一起步，同批调质环性能、组织比较均匀一致；减少或消除白口；降低硬度方便切片；可以获得完全的铁素体基体，后者对中硅球铁可增强其耐蚀性。
淬火：获得马氏体组织；
回火：消除应力、稳定组织、调整材料硬度及强度等性能。
正火：获得细珠光体基体，减少铁素体；
校平；对翘度或挠曲不合格的环在一定温度下压平校正的热处理；
定型：主获得一定的自由开口而进行的热处理。
说明：低合金灰铸铁环经抛丸清理一般不再时效处理；低合金灰铸铁环时效处理宜安排在粗磨后，单体双片环宜安排在切片后时效。
活塞环热处理工艺参数（供参考）
二、活塞环热处理工艺参数
经热处理（不包括时效）后定型或校平环应注意定型或校平前后的硬度差，一般定型或校平温度比热处理的约低15-20°C以上，以防止硬度过度跌落；蠕铁是本质细晶粒材料，不需要高温铁素体退火的预处理。
活塞环的生产工艺
活塞环的⽣产⼯艺活塞环是发动机的关键部件，其性能直接影响发动机的⼯作效率和使⽤寿命。
因此，⽣产⾼品质的活塞环对于保证发动机的性能⾄关重要。
本⽂将对活塞环的⽣产⼯艺进⾏详细的探讨。
⼀、原料准备活塞环⽣产的⾸要步骤是准备原材料。
通常，活塞环采⽤⾼碳钢、合⾦钢等材料制成，这些材料具有⾼强度、耐磨损和耐腐蚀的特性。
在原料准备阶段，需对原材料进⾏质量检查，确保其化学成分、⾦相组织和机械性能符合标准要求。
⼆、⽑坯制造活塞环的⽑坯制造可以采⽤不同的⽅法，如锻造、铸造和粉末冶⾦等。
根据材料和⼯艺要求，选择合适的⽑坯制造⽅法。
例如，对于⾼碳钢材料，通常采⽤锻造⼯艺制备⽑坯。
在⽑坯制造过程中，需严格控制⼯艺参数，确保⽑坯的尺⼨精度和内部质量。
三、热处理热处理是活塞环⽣产中的重要环节，其⽬的是调整材料的内部结构，提⾼其⼒学性能。
根据不同的材料和⼯艺要求，制定合理的热处理⼯艺，包括加热温度、保温时间和冷却⽅式等。
通过热处理，可以改善材料的硬度和耐磨性，提⾼活塞环的使⽤寿命。
四、切削加⼯切削加⼯是活塞环⽣产中的主要加⼯环节，通过⻋床、铣床、磨床等切削设备对⽑坯进⾏加⼯，得到所需的形状和尺⼨。
在切削加⼯过程中，应注重提⾼加⼯精度和降低表⾯粗糙度，这有助于减⼩摩擦阻⼒，降低活塞环与⽓缸壁之间的磨损。
同时，切削加⼯过程中产⽣的切屑应及时清理，以免影响产品质量。
五、表⾯处理活塞环的表⾯质量对其耐磨性和密封性能具有重要影响。
因此，在⽣产过程中需要进⾏表⾯处理。
常⻅的表⾯处理⽅法包括喷丸、抛光和镀层等。
喷丸处理通过喷涂⾼速钢丸打击表⾯，使表⾯形成⼀定程度的硬化层，从⽽提⾼其抗磨损能⼒。
抛光则是采⽤抛光布和抛光液对表⾯进⾏抛光处理，以获得光滑的表⾯质量。
对于⼀些特殊⽤途的活塞环，可能需要在表⾯进⾏镀层处理，例如镀铬、镀锌等，以提⾼其耐腐蚀性和耐磨性。
六、质量检测与包装在活塞环⽣产过程中，应定期进⾏质量检测，以确保产品质量符合要求。
检测项⽬包括尺⼨检查、外观检查、性能测试等。
球墨铸铁活塞环的热处理工艺试验
球墨铸铁活塞环的热处理工艺试验球墨铸铁活塞环的热处理工艺试验是指对球墨铸铁制成的活塞环进行一定的加热和处理，以改变其内部结构和性能。
该试验步骤如下：
1.加热处理：将球墨铸铁活塞环放入高温炉中，让其保持一定的温度，一般温度范围在800-900℃之间。
该处理可以消除球墨铸铁活塞环内部的应力，同时改变其晶体结构和化学成分，从而增强其硬度和耐磨性。
2.钝化处理：将加热处理后的球墨铸铁活塞环浸泡在一定的钝化液中，以防止其在使用过程中发生腐蚀。
钝化液一般采用硝酸或磷酸等酸性物质，能够形成一层保护膜，避免活塞环表面氧化和腐蚀。
3.冷却处理：将钝化处理后的球墨铸铁活塞环放入水中或其他冷却介质中进行快速冷却。
冷却处理可以使球墨铸铁活塞环表面形成一层坚硬的外壳，保护其内部结构和性能。
4.磨削工艺：将冷却处理后的球墨铸铁活塞环经过一定的磨削工艺，以使其表面光亮平整，适合使用。
总之，球墨铸铁活塞环的热处理工艺试验是一项重要的生产工艺，可以改变其内部结构和性能，提高其机械性能、耐磨性和抗腐蚀性，保证其在使用过程中的可靠性和安全性。
铸铁活塞环的热处理
６ ０ ０ ８ ０ ０ ｍｍ ， 余 变 形 增 大 到 １ ． ％ ～ ６ ０ ５ ０ Ｎ／ ２ 残 ０５
１ ％ ， 光 体分解 程 度不 一 ， 成 环机 械性能 下 降程 ５ 珠 造
度不 一致 。 以 （７ ２ ２×３ ２×２ ５低 合 金 Ｃ Ｍｏ ｕ活 ） ． ． ｒ Ｃ 塞环 为例 ， 珠光体分解前后机械性能变化参见下表 ：
一
底 上分 布有 小块 状 的奥 氏体 或 其 分 解 产 物 珠 光 体 。
活塞 环灰 铸 铁 在 ５ ０ ～６ ０ 范 围 内 可 能 局 部 或 ４℃ ５℃ 全部 出现珠光 体 粒 化 现象 ， 时 硬 度 、 此 弹性 模 量 、 强
旦珠 光体 分 解 ， 度值 大 为下 降 ， 硬 一般低 合 金
度 、 余 变形 视珠 光 体 粒 化 程 度 的 多少 有 不 同程 度 残 的下 降 ， 其下 降 幅度 虽没有 珠 光体 分 解 的那 么多 ， 但 从性 能 测试 已能 明 显 看 出来 ， 中残 余 变 形 珠 光 体 其
粒 化后 要 增大 １０ ． ％～３ ０ ． ％。
铸铁 环 ＨＲ Ｂ可从 热 处理前 的 ９ ～１ ７下 降 到 ９ ～ ８ ０ ３ ９、 ７ 弹性模 量 Ｅ可从 ９ ０ ０ １０ ０ Ｎ／ ０ ０ ～ １０ ０ ｍｍ２ 降 到 下
１ 关 于 珠 光 体 分 解 、 光 体 粒 化 及 针 珠 状 组 织 卷 曲化
常见汽车级机床用零件机加热处理工艺路线
一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用→调质→3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程棒料→锻制→正火→球化退火车削加工→去应力退火→淬火→冷处理→低温回火→粗棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。
活塞环工艺介绍
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• PVD （物理气相沉积）技术
解决了活塞环在使用中的冒烟、串油、不耐磨等一系列问题，大大提高 了活塞环的综合机械性能和寿命。
基本原理：钛、铬等金属蒸发源，通过电弧放电，形成汽化离子，和N2、 O2反应，在活塞环目标源上凝固沉积生成TiN、CrN[O]、CrN等陶瓷薄膜， 逐渐达到成膜的目的。TiN由于其膜层硬度极高，耐磨。
活 塞 环 加 工 工 艺 流 程 1
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活 塞 环 加 工 工 艺 流 程
2
镀铬铸铁环
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7
举例说明：
下面以某公司生产的第二道活塞环为例进行具体说明活塞环加工工艺
截面形状描述：
合金铸铁材质磷化矩形锥面
截面形状图 θ
工艺路线描述：
毛坯铸造→双体磨削→割片→粗磨侧面→调质处理→粗磨侧面→ 校平→中磨侧面→精磨侧面→清洗脱脂→中间检查→内外仿形→ 切向扩口→修口及去开口毛刺→精磨侧面→清洗脱脂→涂色标→ 理环→成形车外圆→理环→修口去开口毛刺→去内圆毛刺→磷化 →精磨侧面→确认珩磨→清洗脱脂→理环→喷色标→中间检查→ 脱磁→磷化→理环→激光打标→终检→上油→包装
活塞环简介
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1
一、活塞环在发动机中的功能
作为高温高压工况下的运动件，随着活塞的往复运动，内燃机活塞环主要作用表
现为：防止燃烧室内高温高压气体下窜至曲轴箱、将活塞和燃烧室的热量传导至汽
缸壁、控制机油的消耗量以及在活塞换向时防止活塞头部撞击气缸（如图一所示）；
活塞环在随活塞做上下往复运动的同时，还会自身做周向运动以更好地适应缸套及
11、修口：采用活塞环专用修口机通过CBN砂轮对活塞环两开口端面进行磨削加 工，目的是减少仿形开口机的加工偏差，同时消除后序的成形车外圆装夹时 的两侧开口端面抵头的现象，同时去掉开口外棱边的毛刺。
金属材料与热处理技术课程设计-活塞环的渗氮工艺
1、零件图图（1）活塞油环零件图及尺寸2、服役条件活塞环具有密封，控油，传热，支撑四大作用。
油环具有回油孔或等效结构，能从缸壁上刮下机油的活塞环。
主要用来调节（或控制）气缸壁上润滑油并带有回油通道的活塞环。
在高速发动机中由于要缩短活塞长度，油环一般趋向于用一个，此时强化油环结构是有必要的。
活塞环失效分析：经过长时间工作的活塞环失效的主要原因：1）因高压的燃气介质造成腐蚀磨损。
2）因润滑不良导致与缸套间的严重划伤。
3）因长时间往复运动造成疲劳断裂而失效。
4）因弹力保持性差而失效等。
3、所需性能及主要技术要求活塞油环所需性能：良好的耐磨性和耐蚀性，必要的机械强度和热强性，足够的弹性和弹性保持性，良好的加工性。
主要技术要求：氮化层硬度(HV1000)，有效厚度（≥800HV）≥0.1mm。
脆0.2性1～2级，耐磨性，和耐腐蚀性要符合活塞环规范要求。
4、选择材料由于发动机的高功率、高转速,活塞环趋向于薄环、轻量、高强度。
钢质材料制成的活塞环具备这些优点,且能少、无切削加工,易自动化,成本低,有良好的可表面处理性,油耗低。
随着活塞环用钢材质量的提高,它替代铸铁的部分在不断升高。
对材料性能测定项目有硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
现在活塞环用钢材都能满足要求,其主要性能参见下表。
我们对上表四种钢质活塞环材料进行分析后选择一种来制造活塞油环。
钢质活塞环材料硬度取决于基体组织，采用四大公司(日立、特线、ASW、Haldex)的公司标准。
碳素钢最低硬度HV400,标准HV500～800；铬硅低合金钢:HV409～580；奥氏体不锈钢:料厚≥0.3mm HV205～255;料厚<0.3mm HV250～330；马氏体不锈钢:HV300～420或HRC38～44。
4.1 比较分析其中，碳素钢和低合金钢耐蚀性较差，不锈钢中奥氏体硬度低,马氏体硬度高。
所以选择马氏体不锈钢来生产钢质活塞油环。
从现有参考文献来看,马氏体不锈钢的氮化硬度能达到较好的水平｡国内常见的马氏不锈钢有1Cr13､2Cr13､3Cr13､4Cr13等,但它们含碳量较低,用作活塞环往往导致其基体强度及弹性极限等指标难以满足使用要求｡因Ni元素在氮化过程中阻碍氮的扩散作用明显,不利于氮化层深的形成,故含Ni不锈钢不纳入考虑范围｡综合考虑活塞环的基体强度､塑性与韧性､弹性极限､抗回火稳定性及热处理工艺的难易程度等相关因素,我们将6C r13Mo马氏体不锈钢作为钢质活塞油环的材料。
氮化活塞环发黑工艺流程图解与注意事项
氮化活塞环发黑工艺流程图解与注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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活塞环热处理工艺
随着现代发动机向高转速、高负荷、低排放方向发展，在对活塞环的材料提出越来越高要求的同时，对表面处理也提出了更高的要求，活塞环材料的时效、调质、气体氮化、离子氮化及渗陶处理工艺应用越来越广。
活塞环是发动机的核心零部件之一，其在发动机中的主要作用在于密封、传热、控油润滑和支承，因此，活塞环材料应具有适合的强度、硬度、弹性和抗疲惫性能，优良的耐磨性、耐热和耐蚀性能。
随着现代发动机向高转速、高负荷、低排放方向发展，在对活塞环的材料提出越来越高要求的同时，对表面处理也提出了更高的要求，越来越多的热处理新技术已经或者正在被应用于活塞环的热处理，如离子氮化，表面渗陶、纳米技术等。
我公司活塞环的热处理从对普通合金铸铁活塞环的时效往应力、球墨铸铁活塞环的调质，多元合金铸铁活塞环的调质发展到钢环的气体氮化、铸铁环的离子氮化及活塞环表面浸渗陶瓷复合处理。
本文主要就这些活塞环的热处理工艺作扼要介绍。
时效往应力处理
活塞环属于薄壁件，除铸造内应力外，在金加工过程中还存在加工应力。
而活塞环产品一般对挠曲度要求不大于0.06mm，如不经过期效处理，这一指标靠加工控制是很难达到的，有时即使大大降低加工切屑速度也无法满足要求。
而假如使用时效处理，在不降低生产效率的基础上还能消除加工过程中产生的环体挠曲变形，确保环体挠曲度符合技术要求。
固然如此，因活塞环环体较薄，在时效过程中，活塞环开口部位会由于整个环体应力开释而出现收缩现象，如收缩过大，则会造成成品环漏光等缺陷。
在生产过程中，我们通过大量的对比试验，针对不同材料的环体采用不同的时效工艺，既消除了活塞环的挠曲题目，又避免了活塞环的漏光缺陷，确保了产品的质量。
本公司采用的时效工艺为：500℃ 580℃×1.5 2.5h。
退火、调质处理
1、退火处理
为确保活塞环铸造毛坯的内在质量，球铁环和多元合金铸铁环多采用单体双片铸造工艺进行生产。
毛坯铸态组织硬度较高，割片加工难度较大，需对铸态毛坯进行退火处理。
对于球墨铸铁活塞环，因其铸态基体中碳化物量可以通过采用公道的熔炼工艺来得到控制，故降低基体硬度只需对基体中的针状组织和珠光体组织进行低温退火即可。
本公司球墨铸铁环退火工艺为：600℃ 760℃×1.5 2.5h。
对于多元合金铸铁活塞环，因其铸态组织中含有10%左右的合金碳化物，需使其进行一定程度的分解，为避免毛坯在退火过程中形成较厚的脱碳层，本公司采用真空光亮退火炉对多元合金铸铁活塞环毛坯进行高温退火处理，处理工艺为：920℃ 1000℃×2 4h，随炉冷却。
2、调质处理
本公司采用三条调质炉生产线对割片后球墨铸铁活塞环和多元合金铸铁活环进行调质处理，球墨铸铁活塞环调质工艺为：淬火900℃ 980℃×1 3h，油淬；回火：450℃ 600℃×1 2h。
多元合金铸铁活塞环调质工艺为：淬火910℃ 990℃×1 3h，油淬；回火：500℃ 650℃×1 2h。
3、调质后的力学性能
球墨铸铁活塞环调质后的基体组织为：回火索氏体或回火屈氏体，游离碳化物≤3%，铁素体≤5%，硬度：100(112 HRB，抗弯强度：≥1300 MPa，弹性模数：≥150 GPa，热稳定性（弹力消失率）：300℃×3h，切向弹力最大消失率8%。
多元合金铸铁活塞环调质的基体组织为：回火索氏体，细小弥散分布硬质相及条块状的游离碳化物≤5%，硬度：109 116 HRB，抗弯强度：≥650 MPa，弹性模数：120 160 GPa，热稳定性（弹力消失率）：300℃×3h，切向弹力最大消失率为8%。
多元合金铸铁活塞环调质的基体组织为：回火索氏体，细小弥散分布硬质相及条块状的游离碳化物≤5%，硬度：109?116 HRB，抗弯强度：≥650 MPa，弹性模数：120 160 GPa，热稳定性（弹力消失率）：300℃×3h，切向弹力最大消失率为8%。
钢环气体氮化
氮化处理的钢质活塞环多采用不锈钢材料，其铬含量达13% 18%。
钢质活塞环高度为1.0 1.5mm，径向厚度为2 3.5mm，采用离子氮化处理时因环体易变形，工艺控制难度较大，而采用气体氮化时，可以通过公道的装夹方式、合适的氮化工艺使钢环的氮化层达到工艺要求的厚度，而环体不出现挠曲、低头漏光等质量题目。
本公司采用的氮化工艺为：480℃
540℃×4 20h，通氨气、氮气、氨气分解率为15% 40%（具体工艺根据品种和氮化层要求确定）。
离子氮化处理
离子氮化的优点有：
1、渗氮速度快；
2、渗氮层组织轻易控制，脆性小；
3、变形小，渗氮前不需要任何往钝化处理，特别适用于不锈钢；
4、轻易实现局部渗氮；
5、节约能源、本钱低；
6、污染极小。
本公司拥有4套（共8台）离子氮化炉，全部采用计算机控制，主要对普通合金铸铁材料和多元合金材料进行氮化处理。
铸铁材料采用气体氮化时，氮原子主要靠沿晶界扩散的方式氮化，氮化层厚度难以达到。
而采用离子氮化时，因其采用离子轰击材料表面扩渗的，渗氮速度快，故氮化工艺相对易于控制。
但是，由于活塞环属于薄壁件，过程加工应力大，即使采用离子氮化炉进行氮化处理，对常规工件是属于较小变形的，对活塞环环体来说，其变形量仍不可接受，如何将氮化变形控制在更小的范围内，是活塞环离子氮化处理的主要难点。
本公司经过多年的生产与试验，使普通合金铸铁材料和多元合金材料活塞环的离子氮化处理工艺已臻成熟。
目前，本公司使用的离子氮化工艺为：装炉高度350 450mm；每垛环间距≥20mm，打弧电压500 650V；真空度20 80Pa；打弧到达温度60℃ 100℃，占空比15% 25%；辉光厚度2 5mm；一段温度280℃ 320℃×20 40min，升温速率3℃ 4℃/min；二段温度320℃380℃×20 40min，升温速率2℃ 3℃/min；三段温度380℃ 480℃×20 40min，升温速率2℃3℃/min；四段氮化温度480℃ 550℃×240 720min，升温速率1℃ 2℃/min 。
一段加压开始温度150℃ 300℃，气压100 200Pa，升压速率为4 6 Pa/min；二段加压开始温度250℃400℃气压200 300Pa，升压速率为2 4 Pa/min。
通过上述工艺氮化处理的普通合金铸铁材料和多元合金材料活塞环氮化层能够很好地满足客户要求，目前，本公司生产的氮化活塞环已与多家主机厂的配套。
渗浸陶瓷处理
活塞环渗浸陶瓷处理就是利低温等离子化学气相沉积技术（简称PCVD），在金属基体表面生长一层厚度为几微米陶瓷薄膜，在陶瓷渗透到金属表面几十微米的同时，金属离子也向陶瓷薄膜内部渗透，形成双向扩散，成为“金属陶瓷复合薄膜”。
特别是该工艺可以在铬等半导体材料难以扩散进进的金属基体上生长该金属复合陶瓷材料。
这种“金属陶瓷复合薄膜”具有以下一些特点：
1、在300℃以下低温生长，对活塞环无任何不良影响；
2、活塞环表面金属在真空等离子状态下与氮化硼、立方氮化硅发生双向扩散，形成倾斜梯度功能材料，故而结合牢固；
3、由于陶瓷薄膜与金属双向扩散形成倾斜梯度功能材料，不仅起到了过渡层结合牢固的作用，而且改变了陶瓷键边强度，进步了抗弯曲能力，使环体表面硬度及韧性均得到明显进步；
4、高温耐磨性能更好；
5、抗氧化能力增强。
由于陶瓷薄膜具有自润滑功能，使用活塞环渗浸陶瓷处理的活塞环可使发动机的磨擦系数下降17% 30%，其和磨擦副的磨损量减少了2/5 1/2，且可明显降低发动机的振动和噪音。
同时，由于陶瓷薄膜与发动机缸套间密封性能好，使活塞均匀漏气量也下降了9.4%，发动机功率可进步4.8% 13.3%。
且节约燃油2.2% 22.7%，机油30% 50%。
本公司的渗陶工艺为:真空度≤8Pa，渗陶温度150℃ 250℃，保温时间6 10h，氮气、硅烷、硼烷按一定比例通进。
浸渗陶瓷活塞环（铬基）复合层的主要技术指标为：表面硬度950 1300HV0.1；扩散层深度Xjcr30 70μm；活塞环表面增厚3 8μm；热导率18.00 24.55W/mK。