650°C，熔炼2.5小时； (3) 分别在1100 °C、1050 °C、950 °C进行三次锻造，控制变形比为70 %，得到进气门毛 坯； (4) 在820°C下保温1. 5h，淬火，然后加热到450°C，保温2小时，最后空气冷却； (5) 去除表面氧化皮，进行光洁处理，再进行表面超声处理，超声处理在室温下、频率控 制在3万赫兹的条件下进行，接着在350°C进行渗氮处理； (6) 采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理； (7) 在锥面堆焊钼锆合金，其中Mo的含量为30%，锆为余量；厚度30微米，工艺参数为： 在450 °C下预热，焊接电压为300V，电流900A; (8) 进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD)法在气门表面沉积一层石墨烯。 沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，温度为970°C。降温的速度为15°C/s。厚度318纳 米。
[0018] 实施例2 (1) 按照合金成分范围准备配料，C:0. 35% ;Si:0. 05% ;Μο:(λ14% ;Μη:(λ75% ;Cr:0. 87% ; W:1.0%;Ce: 0.1%;Nb: 0.1%;Cu: 0.05%。将合金材料混合均匀； (2) 采用真空感应炉熔炼，温度控制在1650°C，熔炼2小时； (3) 分别在1100 °C、1050 °C、950 °C进行三次锻造，控制变形比为72 %，得到进气门毛 坯； (4) 在800°C下保温1. 5h，淬火，然后加热到500°C，保温2小时，最后空气冷却； (5) 去除表面氧化皮，进行光洁处理，再进行表面超声处理，超声处理在室温下、频率控 制在3万赫兹的条件下进行，接着在330°C进行渗氮处理； (6) 采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理； (7) 在锥面堆焊钼锆合金，其中Mo的含量为40%，锆为余量；厚度60微米，工艺参数为： 在450 °C下预热，焊接电压为300V，电流900A; (8)进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD)法在气门表面沉积一层石墨烯。 沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，温度为950°C。降温的速度为15°C/s。厚度50纳 米。
[0019] 实施例3 (1) 按照合金成分范围准备配料，C: 0· 40%;Si:0· 065% ;M〇:0. 2% ;Mn: 0· 80% ; Cr:0.80%;W:0.9%;Ce: 0.2%;Nb: 0.05%;Cu: 0.1%。将合金材料混合均匀； (2) 采用真空感应炉熔炼，温度控制在1620°C，熔炼2小时； (3) 分别在1100 °C、1050 °C、950 °C进行三次锻造，控制变形比为73 %，得到进气门毛 坯； (4) 在850°C下保温1h，淬火，然后加热到500°C，保温2. 5小时，最后空气冷却； (5) 去除表面氧化皮，进行光洁处理，再进行表面超声处理，超声处理在室温下、频率控 制在3. 5万赫兹的条件下进行，接着在360°C进行渗氮处理； (6) 采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理； (7) 在锥面堆焊钼锆合金，其中Mo的含量为36%，锆为余量；厚度100微米，工艺参数 为：在450°C下预热，焊接电压为300V，电流900A; (8) 进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD)法在气门表面沉积一层石墨烯。 沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，温度为1000°C。降温的速度为15°C/s。厚度485 纳米。
[0020] 实施例4 (1) 按照合金成分范围准备配料，c:0. 38% ;Si:0. 09% ;Μ〇:0· 1% ;Μη:0· 56% ;Cr:0. 80% ; W:0. 50% ;Ce: 0.17%;Nb: 0.09% ;Cu: 0.086%。将合金材料混合均匀； (2) 采用真空感应炉熔炼，温度控制在1600°C，熔炼2.5小时； (3) 分别在1100°C、1050°C、950°C进行三次锻造，控制变形比为71 %，得到进气门毛 坯； (4) 在800°C下保温1h，淬火，然后加热到480°C，保温2小时，最后空气冷却； (5) 去除表面氧化皮，进行光洁处理，再进行表面超声处理，超声处理在室温下、频率控 制在3万赫兹的条件下进行，接着在360°C进行渗氮处理； (6) 采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理； (7) 在锥面堆焊钼锆合金，其中Mo的含量为40%，锆为余量；厚度70微米，工艺参数为： 在450 °C下预热，焊接电压为300V，电流900A; (8) 进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD)法在气门表面沉积一层石墨烯。 沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，温度为900°C。降温的速度为15°C/s。厚度150纳 米。
[0021] 测试以上实施例所得的进气门与对比例（调制处理的40Cr合金材料）的表面硬 度、磨损率、疲劳强度、台架试验寿命(数据见表1)，可以看到，本发明的硬度大、磨损性能 优异，疲劳性能高，寿命长。
[0022] 表1材料的表面硬度、磨损率、疲劳强度、台架试验寿命
【主权项】
1. 一种进气门及其制备方法，所述进气门的基体材料成分为：c: 0. 30~0. 40% ; Si:0. 05 ~0· 1% ;Μ〇:0· 1 ~0· 2% ;Μη:0· 50 ~0· 80% ;Cr:0. 80 ~1. 10% ;W:0. 50 ~1. 0% ; Ce: 0.1 ~0.2%; Nb: 0.05 ~0.1% ;Cu: 0.05 ~0.1%;余量为纯度大于 99.8% 的 Fe，所述 纯度为99. 8%的Fe中的杂质重量百分比含量为：Ni:彡0.013% ;P:彡0.015 ;S:彡0.015 ; Cu: < 0. 010% ;气门的锥面有钼锆合金层，厚度30-100微米，气门的表面有石墨烯层；其制 备方法包括如下工艺步骤： (1) 按照合金成分范围准备配料，将合金材料混合均匀； (2) 采用真空感应炉熔炼，温度控制在1600~1650°C，熔炼2~2.5小时； (3) 分别在1100°C、1050°C、950°C进行三次锻造，控制变形比大于70%，得到进气门毛 坯； (4) 在800-850°C下保温1-1. 5h，淬火，然后加热到450-500°C，保温2-2. 5小时，最后 空气冷却； (5) 去除表面氧化皮，进行光洁处理，再进行表面超声处理，接着在330~360°C进行渗 氮处理； (6) 采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理； (7) 在锥面堆焊钼锆合金，其中Mo的含量为30~40%，锆为余量； (8) 进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD)法在气门表面沉积一层石墨烯， 沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，温度为900~1000°C;降温的速度为15°C/s。2. 根据权利要求1所述的进气门的制备方法，其特征在于，步骤（5冲所述表面超声处 理是在室温下、频率控制在3-3. 5万赫兹的条件下进行的。3. 根据权利要求1所述的进气门的制备方法，其特征在于，步骤（7冲锥面堆焊钼锆合 金的工艺参数为：在450°C下预热，焊接电压为300V，电流900A。4. 根据权利要求1所述的进气门的制备方法，其特征在于，步骤（7)中浇铸后冷却的速 度大于500°C/秒。5. 根据权利要求1所述的进气门的制备方法，其特征在于，步骤（8)中沉积的石墨烯的 厚度控制在50-500nm。
【专利摘要】本发明公开了一种发动机进气门及其制备方法。该进气门采用的合金的重量百分比成分范围为C:0.32～0.40%；Si:0.17～0.37%；Mo:2.5～3.5%；Mn:0.50～0.80%；Cr:0.80～1.10%；W:0.50～1.0%；Ni:≤0.013%；P:≤0.015；S:≤0.015；Cu:≤0.010%；余量为Fe。该进气门经表面纳米化、低温渗氮、堆焊钨锆合金等工艺加工而成。本发明的进气门的表面强度大、硬度高、耐磨性好、寿命高。
【IPC分类】F01L3/02, C22C38/12, C22C38/04, C22C38/16, C22C38/18, C22C38/02
【公开号】CN105296858
【申请号】CN201510777709
【发明人】杨秋香
【申请人】杨秋香
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月11日