本发明涉及一种表面处理工艺，尤其涉及一种对摩托车凸轮轴的强度、硬度、韧性和耐磨性进行大幅度强化，对各方面物理性能均有提升的高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺。
背景技术：
摩托车凸轮轴是摩托车最大的摩擦零件；在发动机中运行速度较高、接触应力打、润滑困难；特别是凸轮轴的桃尖部位长期工作在高的疲劳接触应力下，易产生刮伤、撕裂、割落、及早期磨损失效。严重时几个小时，甚至很短的时间就能磨坏，造成发动机异响、返修。凸轮轴的工作特点决定了它必须具有一定的强度和刚度，一定的韧性，良好的耐磨性。
而现有技术制备的凸轮轴本身的强度、耐磨性、韧性和硬度均不是很高，日常使用不是问题，而在一些赛车摩托或着有其他需求的摩托车中，凸轮轴的性能尤为重要，但从其本身锻造制备的角度来提高其上述各项物理性能又存在成本过高、生产效率低下且除去一些赛车摩托以外并非所有摩托车都对凸轮轴的需求特别严苛的问题，所以从一个后续处理的方面来对摩托车凸轮轴进行强化可以有效解决这个问题。
中国专利局于2016年9月7日授权公开了一种粉末冶金组合烧结式凸轮轴及其制备方法的发明专利，发明专利授权公开号为cn103899372b，该发明专利从材质上改进了摩托车凸轮轴的制造，提高了其硬度、耐磨性，并且具有低能耗、低成本等优点，但其硬度仍不高，仅达20hrc以上，其韧性、耐磨性等方面性能也均有待提高。
技术实现要素：
为解决上述现有技术制备的凸轮轴本身的强度、耐磨性、韧性和硬度均不是很高，日常使用不是问题，而在一些赛车摩托或着有其他需求的摩托车中，凸轮轴的性能尤为重要，但从其本身锻造制备的角度来提高其上述各项物理性能又存在成本过高、生产效率低下且除去一些赛车摩托以外并非所有摩托车都对凸轮轴的需求特别严苛的问题，本发明提供了一种对摩托车凸轮轴的强度、硬度、韧性和耐磨性进行大幅度强化，对各方面物理性能均有提升的摩托车凸轮轴的表面处理工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺。
作为优选，所述辐照改性工艺所用辐照光功率为500-10000w。
作为优选，所述辐照改性工艺中辐照光光束的扫描速度为10-50cm·s-1。
作为优选，所述辐照改性工艺包括辐照升温阶段和离焦降温阶段。
作为优选，所述离焦降温阶段采用空冷工艺、风冷工艺和氮冷工艺中的任意一种。
作为优选，所述辐照改性工艺中辐照带分布类型为直条型、螺旋型、正弦波型、交叉网格型、圆环型中的任意一种。
上述辐照改性工艺利用辐照光照射凸轮轴表面，瞬间产生105-106℃/s的极高的加热速度，并且辐照光束移过以空冷工艺、风冷工艺和氮冷工艺中的任意一种冷却工艺产生可达至少105℃/s的极快的冷却速度。在辐照快速加热的条件下，过热度极大，使得摩托车凸轮轴铸件的相变驱动力δg变得极大，使得奥氏体和形核数目剧增，与此同时快速加热后的瞬间奥氏体化，奥氏体晶粒来不及长大，即奥氏体晶粒被极度细化，在后续向马氏体转变的过程中必然转变为细小的马氏体组织；在辐照光束快速加热条件下，扩散均匀化过程难以进行或来不及进行，造成奥氏体内碳和合金浓度不均匀增大，进而导致不同微区内的马氏体相变起始温度不同，而同一批马氏体只能在马氏体相变起始温度相近、碳浓度相似的微区内形成，因而在后续的快速冷却时，马氏体被细化，形成由条状马氏体和片状马氏体混合构成的隐晶马氏体，极大程度地提高了材料表面的硬度和强度。
辐照光在多道扫描过程中形成搭接区和非搭接区的软硬相间区域，以及辐照硬化带与轴的旋转方向平行，因而避免了硬化带的脆性剥落，硬化带与非硬化带相间分布，非硬化带起储油减磨的作用，硬化带起抗磨骨架的作用，提高了材料表面的耐磨性，这种软硬相间的搭接区，较软部韧性较好，能够吸收较硬部分产生的微塑性变形时的机械能，缓解对较硬部位的冲击作用。
经辐照光照射发生固态相变强化后的摩托车凸轮轴铸件体积稍有膨胀，膨胀发生在强化层，膨胀率约为强化层厚度的3-5%，使得经该处理后的摩托车凸轮轴表面存在一定的压应力，压应力进一步对摩托车凸轮轴的物理性能产生强化。
本发明的有益效果是：辐照改性工艺利用辐照光照射凸轮轴表面，瞬间产生105-106℃/s的极高的加热速度，并且辐照光束移过以空冷工艺、风冷工艺和氮冷工艺中的任意一种冷却工艺产生可达至少105℃/s的极快的冷却速度，提高了材料表面的硬度和强度；在辐照光束快速加热条件下，扩散均匀化过程难以进行或来不及进行，极大程度地提高了材料表面的硬度和强度；使摩托车凸轮轴的强度、硬度、韧性和耐磨性进行大幅度强化，对各方面物理性能均有提升。
具体实施方式
实施例1
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
其特征在于，步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺；
所述辐照改性工艺所用辐照光功率为500w，辐照光光束的扫描速度为10cm·s-1，离焦降温阶段采用空冷工艺，辐照带分布类型为直条型。
实施例2
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
其特征在于，步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺；
所述辐照改性工艺所用辐照光功率为900w，辐照光光束的扫描速度为50cm·s-1，离焦降温阶段采用风冷工艺中，辐照带分布类型为正弦波型。
实施例3
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
其特征在于，步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺；
所述辐照改性工艺所用辐照光功率为850w，辐照光光束的扫描速度为35cm·s-1，离焦降温阶段采用氮冷工艺中，辐照带分布类型为交叉网格型。
实施例4
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
其特征在于，步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺；
所述辐照改性工艺所用辐照光功率为1000w，辐照光光束的扫描速度为50cm·s-1，离焦降温阶段采用空冷工艺中，辐照带分布类型为圆环型。
实施例5
一种高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺，所述高硬度摩托车凸轮轴的表面处理工艺包括以下步骤：
1）粗加工，使得经铸造成型得到的摩托车凸轮轴铸件表面得到简单处理，为后续的表面处理做铺垫；
2）渗碳处理，为后续摩托车凸轮轴铸件经处理进行相变时提供碳源；
3）固态相变强化，通过改变固相成分和组织形态，通过改变其晶粒组成、粗细和形貌来对凸轮轴材料的硬度产生极大程度的提升并使硬度和韧性具有更高的匹配度，并增强其耐磨性
4）防锈处理，提高摩托车凸轮轴的抗氧化能力；
其特征在于，步骤3）所述的固态相变强化为辐照改性工艺，步骤4）所述的防锈处理包括抛光、覆膜、电镀、刷防锈漆、涂油脂和煮黑中的至少一种处理工艺；
所述辐照改性工艺所用辐照光功率为650w，辐照光光束的扫描速度为15cm·s-1，离焦降温阶段采用空冷工艺中，辐照带分布类型为螺旋型。
对以上经实施例1-5表面处理后的凸轮轴进行检测，检测结果如下：
1）对上述实施例1-5表面处理所得摩托车凸轮轴进行表面硬度测试，采用洛氏硬度测试，所得结果其硬度均在hrc60度以上，相较于普通摩托车凸轮轴约hrc20度的硬度有极大程度的提升；
2）对上述实施例1-5表面处理所得摩托车凸轮轴进行表面强化层检测，表面强化层厚度为0.8-1mm，在最外层距表面0-0.2mm范围内硬度最高，在距最外层表面0.6-0.7mm范围内硬度下降8-10%，强化层整体硬度均极高，且均匀度高。
3）对上述实施例1-5表面处理所得摩托车凸轮轴进行耐磨性测试，将其所得摩托车凸轮轴置于mrh-5a型磨损试验机上，负载800n，转速200r/min，每分钟滴加8-10滴化学纯液体石蜡，测试时间为30分钟，测试结果显示其失重在0.3-0.5mg，磨痕宽度为1-1.1mm，相较于普通摩托车凸轮轴，其失重仅为10%左右，具有极强的耐磨性。