一种钢制滑阀的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种滑阀的制备方法，尤其涉及一种钢制滑阀的制备方法。
【背景技术】
[0002] 滑阀是利用阀芯（柱塞、阀瓣）在阀体的密封面上滑动，改变流体进出口通道位置 以控制流体流向的分流阀，常用于蒸汽机、液压和气压等装置，使运动机构获得预定方向和 行程的动作或者实现自动连续运转。
[0003] 现有技术中，由于滑阀中的阀芯（柱塞、阀瓣）在阀体的密封面上滑动，会由于摩 擦力较大而易磨损，影响滑阀的使用寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是为了提供一种机械性能较好、耐磨损、使用寿命久的钢制滑阀的制 备方法。
[0005] 本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种钢制滑阀的制备方法，该制 备方法为：钢材先进行正火处理和机械加工后得到阀体坯件和阀芯坯件，阀体坯件和阀芯 坯件再进行热处理后得到阀体和阀芯，最后将阀体和阀芯组装成滑阀成品；其中，
[0006] 热处理包括渗碳处理、淬火和回火；
[0007] 渗碳处理的温度为930-950°C，时间为3-8h。
[0008] 本发明滑阀制备工艺简单、严谨，在钢材制备得到的阀体坯件和阀芯坯件后先进 行渗碳处理，使碳原子渗入到阀体坯件和阀芯坯件的表面层，使阀体坯件和阀芯坯件表层 碳含量达到〇. 4-0. 6 %，从而使阀体坯件和阀芯坯件具有高碳钢的表面层。再经过淬火和回 火，使阀体坯件和阀芯坯件表面层具有高硬度和耐磨性，而阀体坯件和阀芯坯件的心部仍 然保持着韧性和塑性，机械性能较好，使用寿命延长。
[0009] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，阀体和阀芯均由钢材制成，钢材由以下成 分（以质量百分比计）组成：C:0· 15% -0· 20%，Si:0· 3% -0· 4%，Μη:0· 8% -1. 5%，Cr: 0.6-0. 9%，Ti:0.03-0. 1%，Nb:0· 1-0.2%，B:0.001-0. 006 %，稀土元素：0.05-0. 1%， Ni< 0. 03%，Cu< 0. 03%，P< 0. 03%，S< 0. 03%，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。
[0010] 本发明滑阀采用钢材制成，而且，本发明使用的钢材中C含量为0. 15% -0.20%， 是一种低碳钢，强度和硬度较低，但是塑性和韧性较好。而且，本发明使用的钢是一种性能 良好的渗碳钢，淬透性较高，因此，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，所以 具有较高的低温冲击韧性良好的加工性，且加工变形微小，抗疲劳性能相当好。
[0011] 本发明使用的钢材中碳含量过高，会导致钢的心部的韧性下降，所以本发明将C 含量为0. 15% -0. 20%，从而保证钢的心部有足够的塑性和韧性。
[0012] 而由于钢材的强度和硬度较低，本发明适当增加了Μη的含量，以提高钢的强度和 硬度。同时，本发明的钢中还同时含有Nb和Ti两种微量元素，与Μη元素起协同作用，共同 提高钢的强度和硬度。因为，Nb和Ti两种微量元素不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体 积分数的弥散分布（Nb，Ti) (C，N)析出颗粒，因此，可以同时起到细晶强化和弥散强化的作 用。
[0013] 此外，Μη元素与还与钢中含有的Cr、Ni、B三种元素起协同作用，提高钢的淬透性， 从而使钢经渗碳淬火后提高钢的心部的强度和韧性。
[0014] 所以，综合以上两点因素，本发明提高了Μη元素在钢中的含量，将Μη元素的含量 控制在0.8% -1.5 %范围内。
[0015] 另外，由于本发明的钢材在后续需要进行渗碳处理，而渗碳处理后钢的组织粗化， 力学性能也会随之下降。因此，针对此问题，本发明钢中添加有微量的稀土元素，因为，经实 验表明，钢在长时间加热渗碳热处理过程中，加稀土元素具有阻止晶粒长大和提高力学性 能的作用，且效果非常显著，钢的渗碳层的弯曲强度，断裂韧性较高。而且，在钢中添加稀土 元素，还可以提高钢的耐磨性。
[0016]作为优选，稀土元素由质量比为（1. 7-2. 2) :1的Sm和Tb组成。添加上述配比范 围的稀土元素，钢在渗碳处理后性能最好，与其它添加方式相比，抗拉强度、屈服强度等要 高7%左右，硬度要高8%左右，韧性要高5%左右，耐磨性要高10%左右。
[0017]在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，钢材由以下成分（以质量百分比计）组 成：C:0· 15 % -0· 17%，Si:0· 35 % -0· 38%，Μη:1· 2 % -1. 5%，Cr:0· 75-0. 85%，Ti: 0· 05-0. 08%，Nb:0· 13-0. 18%，B:0· 003-0. 005 %，稀土元素：0· 08-0. 1%，Ni彡 0· 03 %， Cu彡0. 03%，P彡0. 03%，S彡0. 03%，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。
[0018]在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，正火处理为等温正火处理。由于本发明钢 材的碳含量较低，属于低碳钢，切削加工性不佳，而正火处理可以改善其切削加工性。所以 本发明钢材在成型后经过了正火处理，改善了钢材的显微组织、消除了残余应力，改善了切 削加工性，为随后进行的机械加工做好准备。而且，本发明钢材采用的是等温正火处理，解 决了普通正火处理时由于堆冷存在的堆内外及其它因素造成的冷却条件相差较大，而导致 钢材局部由于冷速过快形成粒贝非平衡组织，而钢材一些部位由于冷速过慢析出过多先共 析铁素体而太软的现象，从而可以获得均匀组织，将钢材的硬度控制在一定范围内，更利于 后续机械加工的进行。
[0019] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，等温正火处理的温度为580_620°C，时间为 40-80min。本发明将钢材的等温正火处理的温度和时间控制在上述范围内，可以将钢材的 硬度控制在很窄的范围内，获得最佳切削加工的硬度值，便于后续的机械加工，而且，钢材 可以获得均匀细致的金相组织。
[0020] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，淬火包括一次淬火和二次淬火，一次淬火 的温度为890-9KTC，时间为40-80min，二次淬火的温度为860-890°C，时间为40-80min。
[0021] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，回火的温度为580_620°C，时间为 60-100min〇
[0022] 本发明通过对渗碳后的滑阀坯件二次淬火和回火处理，明显细化和强化阀体坯件 和阀芯坯件的组织，使阀体坯件和阀芯坯件的扭转强度显著提高。
[0023] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，热处理后还进行表面滚压。本发明阀体坯 件和阀芯坯件在回火后还进行了表面滚压强化处理，可以提高阀体坯件和阀芯坯件的缺口 疲劳强度。尤其是，本发明阀体坯件和阀芯坯件先经过渗碳和两次淬火处理后，再经过表面 滚压，缺口疲劳极限提升更为明显。
[0024] 在上述的一种钢制滑阀的制备方法中，表面滚压后还进行表面喷丸强化处理。使 阀体坯件和阀芯坯件在〇_〇. 5mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度显著提高，同 时还可以降低阀体坯件和阀芯坯件的表面粗糙度，也可以提高阀体坯件和阀芯坯件的疲劳 寿命。
[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0026] 1.本发明滑阀的制备工艺简单、严谨，制备得到的滑阀表面层具有高硬度和耐磨 性，而滑阀的心部仍然保持着韧性和塑性，机械性能较好，使用寿命延长。
[0027] 2.本发明制备滑阀使用的钢材经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部， 所以具有较高的低温冲击韧性和良好的加工性。
[0028] 3.本发明制备滑阀使用的钢材的组成成分及其质量百分比配伍合理，显著提高了 钢材的强度、硬度、韧性和耐磨性。
【具体实施方式】
[0029] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并 不限于这些实施例。
[0030] 表1:本发明实施例1-5制备滑阀的钢材的组成成分及其质量百分比
[0031]
[0032] 实施例1:
[0033] 称取原料制备成符合表1中实施例1组成成分及其质量百分比的钢材，然后将钢 材进行等温正火处理，等温正火处理的温度为580°C，时间为80min。之后将等温处理好的 钢材进行机械加工得到阀体坯件和阀芯坯件。然后将阀体坯件和阀芯坯件再进行热处理， 热处理依次包括在930°C下渗碳处理8h，在890°C下进行一次淬火80min，在860°C下进行二 次淬火80min，在580°C下回火lOOmin。热处理后阀体还件和阀芯还件再进行表面滚压和表 面喷丸强化处理。最后经光饰、清洁后得到阀体和阀芯，并将阀体和阀芯组装成滑阀成品。
[0034] 实施例2 :
[0035] 称取原料制备成符合表1中实施例2组成成分及其质量百分比的钢材，然后将钢 材进行等温正火处理，等温正火处理的温度为590°C，时间为70min。之后将等温处理好的 钢材进行机械加工得到阀体坯件和阀芯坯件。然后将阀体坯件和阀芯坯件再进行热处理， 热处理依次包括在935°C下渗碳处理7h，在895°C下进行一次淬火70min，在870°C下进行二 次淬火7〇min，在590°C下回火90min。热处理后阀体还件和阀芯还件再进行表面滚压和表 面喷丸强化处理。最后经光饰、清洁后