而板样品是从实际的阀材料萃取的。
[0067] 在Plint Model TE77摩擦磨损试验机上进行耐磨性分析，其在测试过程中在模拟 的服务条件下可准确地预测柴油和天然气发动机中的耐磨性。通过滑行抵靠23-8N(-种 通常用在进气阀中的市售钢，以重量％计，其含有0. 3至0. 35%的碳、3%至4%的锰、0. 6 至0. 9%的硅、22至24%的铬、7至9 %的镍、0. 3至0. 34%的氮，余量为铁）的板样品的 J161(加热2)和J160进行耐磨性分析。测试是按照ASTM G133(测定耐磨材料的滑行磨损 使用直线往复平面上球几何结构（a linearly reciprocating ball-on-flat geometry) 的标准测试方法）在一组温度点进行测试。将20N的力施加在抵靠板样品的针状样品上， 同时在20Hz在（室温至500°C )的温度范围内滑行针样品长度1mm，滑行10万次。
[0068] 对比J23-8N，J160和J161合金的针样品、板样品和总材料（针+板耐磨性）的测 试结果分别列于图3、4和5中（所施加的载荷：20N ;往复频率：20Hz ;滑行距离：1mm ;总测 试循环：100000)。如图3所示，J161和J160合金表现出相似的针样品磨损。对于板和总 材料磨损而言，J161对比23-8N相比于J160对比23-8N而言在室温至500°C的测试温度范 围内表现出显著更少的磨损。不受任何特定理论的束缚，相信J161合金相比于J160合金 而言表现出的优越的耐磨性可归因于其微结构的差异，这在下文更详细地讨论。
[0069] 示例6 :微结构的评估
[0070] 图6A是铸造 J161合金（加热5)的实施方式的微结构形态的放大100X倍的光 学显微照片（图6B示出了放大500X倍的合金）。如图6A/6B所示，在硬化和回火条件下， 161合金的特征枝晶内区主要由回火的马氏体组成，其中共晶反应相存在于枝晶间区中。
[0071] 为了比较的目的，图7A示出了铸造 J160合金的放大100X倍的微结构形态（图 6B示出了放大500X倍的合金）。如图6和7所示，在相同的热处理条件下，J161比J160 具有更细的凝固亚结构形成。J160和J161合金二者特征枝晶内区主要由回火的马氏体组 成，但是J160合金的枝晶间区在硬化加回火条件下主要包括固溶相和网状碳化物（相对于 共晶反应相，如J161合金中可见）。也就是说，J160和J161合金显示出枝晶间区中的不同 微结构，并且J161合金显示出更强的形成更微细且更均匀的凝固结构的能力。
[0072] 本领域技术人员将理解的是，本发明可以以其他特定形式来实现而不脱离其精神 或基本特征。因此，本发明公开的实施方式被认为在所有方面是说明性的而不是限制。本 发明的范围由所附权利要求而非前面的描述指定并且其含义和范围以及等同物内的所有 改变将被包含于其中。
【主权项】
1. 一种基于铁的合金，其含有以重量％计的： 约2至约3%的碳； 约0.1至约0.4 %的锰； 约0. 3至约0. 8 %的硅； 约11. 5至约14. 5%的铬； 约0. 05至约0. 6 %的镍； 约0.8至约2. 2 %的钒； 约4至约7%的钼； 约3至约5%的钨； 约1至约3%的铌； 约3至约5%的钴； 零至约0.2 %的硼；以及 余量为铁和附随的杂质。2. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的碳含量为约2. 4至约2. 7重量％。3. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金含有至少约0. 08重量％的硼。4. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金含有至少约2. 4重量％的碳和至少约 〇.〇8重量％的硼。5. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的钴含量为约3. 5至约4重量％。6. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金含有包含回火马氏体的枝晶内区和包含 共晶反应相的枝晶间区。7. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金在硬化和回火条件下并且具有约50至约 59洛氏C的硬度。8. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金在硬化和回火条件下并且具有至少约55 洛氏C的硬度。9. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金在约200°F的温度下具有至少550的 微硬度（HV10)。10. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金基本上由以重量％计的下述物质组成： 约2. 4至约2. 7%的碳； 约0.2至约0.3 %的锰； 约0. 5至约0. 7 %的硅； 约12至约13 %的铬； 约0. 2至约0. 4 %的镍； 约1.2至约1.5 %的钒； 约5至约6%的钼； 约3. 5至约4%的钨； 约1.5至约2. 5 %的铌； 约3. 5至约4 %的钴； 约0.08至约0.2 %的硼；以及 余量为铁和附随的杂质。11. 一种用于内燃发动机的包含根据权利要求1所述的合金的部件。12. 根据权利要求1所述的合金，其中所述合金含有包含共晶反应相的枝晶间区；并且 在硬化和回火条件下的所述合金具有至少约50HRc的硬度。13. -种用于内燃发动机中的阀座嵌件，所述阀座嵌件由包含以重量％计的以下物质 的基于铁的合金制成： 约2至约3%的碳； 约0.1至约0.4 %的锰； 约0. 3至约0. 8 %的硅； 约11. 5至约14. 5%的铬； 约0.05至约0.6%的镍； 约0.8至约2. 2 %的钒； 约4至约7%的钼； 约3至约5%的钨； 约1至约3%的铌； 约3至约5%的钴； 零至约0.2 %的硼；以及 余量为铁和附随的杂质。14.根据权利要求13所述的阀座嵌件，其中所述合金含有至少约0. 08重量％的碳，并 且所述合金的碳含量为约2. 4至约2. 7重量％。15.根据权利要求13所述的阀座嵌件，其中所述合金基本上由以重量％计的下述物质 组成： 约2. 4至约2. 7%的碳； 约0.2至约0.3 %的锰； 约0. 5至约0. 7%的硅； 约12至约13%的铬； 约0. 2至约0. 4%的镍； 约1.2至约1.5 %的钒； 约5至约6%的钼； 约3. 5至约4%的钨； 约1.5至约2. 5%的铌； 约3. 5至约4 %的钴； 约0.08至约0.2 %的硼；以及 余量为铁和附随的杂质。16. -种制造根据权利要求13所述的阀座嵌件的方法，所述方法包括： 铸造所述基于铁的合金；和 加工所述铸件。17. -种制造根据权利要求13所述的阀座嵌件的方法，所述方法包括： 在约1550° F至约1750° F的温度下使所述基于铁的合金硬化；以及 在约300° F至约1500° F的温度下使硬化的合金回火。18. -种制造内燃发动机的方法，所述方法包括在所述内燃发动机的气缸盖中插入根 据权利要求13所述的阀座嵌件。19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述内燃发动机选自柴油发动机和天然气发动 机所组成的组。20. -种操作内燃发动机的方法，其包括： 关闭抵靠根据权利要求13所述的阀座嵌件的阀，以关闭所述内燃发动机的气缸；以及 点燃所述气缸中的燃料以操作所述内燃发动机。
【专利摘要】一种基于铁的合金包含以重量％计的约2至约3％的碳；约0.1至约0.4％的锰；约0.3至约0.8％的硅；约11.5至约14.5％的铬；约0.05至约0.6％的镍；约0.8至约2.2％的钒；约4至约7％的钼；约3至约5％的钨；约1至约3％的铌；约3至约5％的钴；零至约0.2％的硼；以及余量为铁和附随的杂质。所述合金适用于用在高温应用中，例如内燃发动机的阀座嵌件中。
【IPC分类】C22C38/02, C22C38/46, C21D9/00, C21D6/00, C22C38/54, B23P19/00, C22C38/04, F01L3/02, C21D1/18, C22C38/44, C22C38/52, C22C38/56, C22C38/48
【公开号】CN105431256
【申请号】CN201480042284
【发明人】乔从跃, 彼得·芬内玛, 道格拉斯·W·杜利, 大卫·多尔
【申请人】L.E.君斯公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】US20150034037, WO2015017131A2, WO2015017131A3