一种柴油机粉末冶金气门座的制作方法

文档序号:17019545发布日期:2019-03-02 02:38阅读:120来源:国知局

本发明属于冶金技术领域,将予合金化粉末进行压制、烧结和机加工,制得汽车零部件的冶金领域。



背景技术:

气门座是发动机配气机构中的重要部件,它与气门组成一对重要密封磨擦付,发动机工作时,气门座受到气门冲击,高温(530~870℃)燃烧气体的冲刷、腐蚀、以及燃烧产物、空气中灰尘的磨损,另外还受到热冷应力交替作用,它极易产生变形、烧损,甚至是断裂,因此不但要求气门座材料耐磨、耐腐蚀、抗高温,还要求一定径向压溃强度。

发动机气门和气门座处于严酷的热力,化学和机械力状况下工作,其承受着高应力(发动机最高燃烧压力可达20mpa)、高工作温度(气门头至平面中心达870℃)和腐蚀环境(高温燃气侵蚀、硫化)腐蚀和氧化作用。

根据上述气门座的工作环境,为保证其工作可靠性和使用寿命,在不同的工作环境和燃用不同的燃料的情况下,必须尽快开发研究新材料和新工艺。



技术实现要素:

本发明所解决的技术问题在于提供一种柴油机粉末冶金气门座。本发明产品抗压强度高,具有耐磨、耐腐蚀、抗高温以及抗冲击。特别适合高度性能柴油发动机的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的,一种柴油机粉末冶金气门座,化学成分及其含量(wt%)为:c:0.7~1.5%、mo:4.5~9.5%、cr:5.3~9.0%、ti:0.2~1.0%、ni:1.0~4.0%、cu:10-20%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe。

优选地,所述柴油机粉末冶金气门座的化学成分及其含量(wt%)为:c:0.7~1.2%、mo:4.2~5.6%、cr:4.5~8.6%、ti:0.3~0.9%、ni:1.5~3.7%、cu:15-19.6%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe。优选地,所述气门座的化学成分及其含量(wt%)为:c:0.8%、mo:5.3%、cr:6.5%、ni:1.5%、ti:0.5%、cu:15%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe。

优选地,所述气门座的化学成分及其含量(wt%)为:c:1.1%、mo:8.1%、cr:7.1%、ni:2.6%、ti:0.7%、cu:17%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe。

优选地,所述气门座的化学成分及其含量(wt%)为:c:1.2%、mo:9.3%、cr:8.5%、ni:3.8%、ti:0.9%、cu:19%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe。

与现有粉末冶金气门座技术相比,本发明具有以下有益效果:

第一、本发明通过改进高压水雾化制粉技术以及合理添加一定含量的铬、钼、镍、钛等高合金粉末,通过机械混合、压制、烧结,使气门座热强度和耐磨性等物理性质和机械性能得到显著的改善。气门座烧结坯硬度为hrc40~50,金相组织为:马氏体+贝氏体+a残+硬质相,密度≥7.6g/cm3。烧结后可获得强劲的合金基体上均匀分布的硬质相,极大的提高了产品的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性及径向压溃强度。

第二、气门座经烧结形成了在相对软的基本上镶嵌着硬质点的组织结构,明显提高了气门座的耐磨性。本专利产品6110/125柴油机已经通过台架可靠性试验表明:产品性能满足使用要求,能够应用于柴油机。

第三、本发明的气门座用的是铬、钼、镍、钛合金材料,对不同含钛量的试样进行了高温硬度、高温腐蚀、热胀系数等高温性能的测试,还探讨了钛在铁铬钼合金中强化机理,大量的试验结果表明:本发明的各种性能已达到高性能柴油发动机的需要。

具体实施方式

一种柴油机粉末冶金气门座,化学成分及其含量(wt%)为:c:0.7~1.5%、mo:4.5~9.5%、cr:5.3~9.0%、ti:0.2~1.0%、ni:1.0~4.0%、cu:10-20%、硬脂酸锌:0~1%,余量为fe;

本发明的气门座,在制备时首先将基础铁粉采用水雾化制成的基础粉末,之后配入一定量的铬、钼、镍、钛合金粉、0.8~1.2%的c粉及0.8硬脂酸锌。经过30分钟机械混合、压制后将生胚置入推杆式烧结炉烧结,在氨分解气氛中,温度1100~1150℃进行烧结,气门座烧结坯硬度hrc≥35,再通过-150℃冷冻处理,经过200℃回火后烧结硬度为hrc40~50,密度≥7.6g/cm3,金相组织为马氏体+贝氏体+a残+硬质相,烧结后获得强劲的合金基本上均匀分布的硬质相,极大的提高了气门座的耐磨性能。

润滑剂优选硬脂酸锌。

下面将对本发明实施中的技术方案进行描述,所描述的实例仅仅是本发明一部分实施,而不是全部的实施例。

下面是三个具体实施例气门座化学成分及其含量(wt%)

如表1所:

表1三个具体实施例气门座化学成分及其含量

表2三个具体实施例气门座的性能参数

按照可靠性试验规范,将上述实例1.2.3研究开发的气门座产品在试验台架上进行全速全负荷试验,累计运行200小时,经拆机检验,气门座尺寸全部在公差范围内,未见磨损,气门没有下沉,使用情况良好。

本专利产品经扬州市产品质量监督检验检测:硬度:hrc46.5,密度:7.72g/cm3,径向压溃强度921mpa。符合q/321081jqh001《内燃机粉末冶金气门座》规定要求。

本专利产品6110/125型柴油机(汽车用)经台架可靠性试验表明,采用“一种柴油机粉末冶金气门座(即专利产品)”,具有优良的耐磨性和可靠性,如表3所示。

表36110型柴油机采用本专利产品200小时可靠性对比试验结果

注:1-3缸采用本专利产品,4-6缸为原采用传统材料气门座。经200小时耐久试验后,本专利产品平均磨损量为0.018mm,传统材料气门座平均磨损量为0.143mm,本专利产品平均磨损量仅为普通材料气门座的1/8。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种柴油机粉末冶金气门座,属于冶金技术领域,其化学成分及其含量(wt%)为:C:0.7‑1.5%、Mo:4.5‑9.5%、Cr:5.3‑9.0%、Ti:0.2‑1.0%、Ni:1.0‑4.0%、Cu:10‑20%、硬脂酸锌:0‑1%,余量为Fe。本发明的气门座,在制备时是首先将基础铁粉采用水雾化制成的基础粉末,之后配入一定量的铬、钼、镍、钛合金粉,通过机械混合、压制、烧结。使气门座热强度和耐磨性等物理性质和机械性能得到显著的改善。

技术研发人员:奚杰
受保护的技术使用者:仪征市昌达粉末冶金制品有限公司
技术研发日:2018.10.31
技术公布日:2019.03.01
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