合金中可存在小于 约0.06重量％的磷，例如0至约0.05重量％的磷，或约0.001至约0.03重量％的磷，或约0.01 至约0.02重量％的磷。在实施方式中，所述合金中可存在小于约0.4重量％的氮，例如0至约 0.4重量％的氮，或约0.1至约0.3重量％的氮，或约0.1至约0.25重量％的氮，或约0.15至约 0.25重量％的氮。
[0037] 在实施方式中，J513合金包括：以重量计，约1.6至约1.9 %的碳；约0.15至约 0.35 %的锰;约0.2至约0.6 %的硅;约0.8至约4%的镍;约14至约16 %的铬；约12至约14% 的钼;高达约3%的钨；约19至约21 %的钴；高达约0.5%的钒;高达约0.2%的硼；约38至约 51 %的铁和附带的杂质。
[0038] 在实施方式中，J513合金基本上由以下组分组成：以重量％计，约1.4至约1.9 %的 碳；高达约1 %的锰；高达约1 %的硅；高达约1 %的镍；约13至约19 %的铬；约8至约14 %的 钼;高达约1 %的钨;约19至约22 %的钴;高达约0.5 %的钒;高达约1 %的铌;高达约0.4 %的 氣；尚达约0.06%的憐；尚达约0.03%的硫；尚达约0.2%的棚;约38至约51 %的铁和附带的 杂质。
[0039]如本文所用的术语"基本上由...组成"或"基本上由...组成的"具有部分封闭的 含义，也就是说，这些术语排除会实质上并且不利地改变合金的基本和新颖特性的步骤、特 征或组分（即，将对J513合金的所需性质产生不利影响的步骤或特征或组分）<J513合金的 基本和新颖特性可包括以下中的至少一种:硬度、高淬透性(例如在高回火温度条件下的整 体硬度）；耐磨性;韧性和抗裂性;压缩屈服强度;极限抗拉强度;耐水腐蚀性;耐磨蚀性;尺 寸稳定性;热硬度;和合金微观结构。
[0040] 在实施方式中，J513合金可被处理以实现在硬化和回火条件下适用于阀座嵌件的 硬度、高淬透性、压缩屈服强度、耐水腐蚀性、耐磨蚀性、耐腐蚀性和尺寸稳定性。J513合金 可根据任何合适的方法处理。用于处理J513合金的方法包括，例如粉末冶金，铸造，热加工， 热/等离子体喷涂，堆焊层，激光熔覆，表面改性，例如感应硬化，热处理等。
[0041] 在实施方式中，J513合金可以通过多种技术形成为粉末材料，所述技术包括例如 球研磨元素粉末或雾化以形成预合金粉末。在实施方式中，粉末材料可以被压制成零部件 的所需的形状并烧结。烧结工艺可用于在所得零部件中实现所需的性能。
[0042] 阀座嵌件可通过铸造来制造，铸造是一种涉及熔融合金成分并将熔融混合物浇注 到模具中的已知工艺。在实施方式中，合金铸件可随后硬化并在加工成最终形状之前回火。
[0043] 在实施方式中，J513合金可用在阀座嵌件的制造中，阀座嵌件包括例如用在柴油 发动机(例如，具有或不具有EGR的柴油发动机）、天然气发动机和双燃料发动机配气机构应 用中的阀座嵌件。所述J513合金还可用在其他应用中。例如，所述J513合金可用在制造用于 汽油、天然气、双燃料或可替代燃料的内燃发动机的阀座嵌件。在实施方式中，J513合金阀 座嵌件可通过常规技术来制造。
[0044] 所述合金J513还可用在其他应用中，其他应用是其中高温特性是有利的应用，例 如耐磨涂层、内燃机组件和柴油发动机组件。
[0045] 在实施方式中，在J513基体强化中采用多基体强化机制。例如，在实施方式中，σ相 强化可用作为在所述J513合金中主要设计的强化相之一。不受任何特定理论的束缚，相信 在J513合金的开发中使用σ相作为所述主要强化相之一，可产生能在环境温度（即约20°C/ 68°F至约25°C/77°F)直至高温(例如高于约1000°F，或高于约1100°F，或高于约1200°F)下 保持的优异机械性能(包括整体硬度，压缩屈服强度，尺寸稳定性，和耐腐蚀性）。
[0046] 在通常的钢铁制造工业中，铸造、锻造或焊接工艺期间形成σ相（sigma phase)通 常被认为是不合要求的一一〇相是硬质相，可引起脆化。〇相可形成于固化或沉淀期间。〇相 可在高温条件下（例如，约1050° F至约1800° F的温度，例如在铸造、滚乳、焊接、锻造、时效等 等）、尤其是在铬含量大于约20% (例如大于月30%或大于约50%)时形成。在小于300°F的 温度下，σ相可呈现成应变不耐受行为（strain intolerant behavior)。然而，在更高温度 下（例如适合作为发动机配气机构（engine valve train)工作温度的温度），相信σ相对基 体韧性具有最小的影响。
[0047]在基于铁的合金中，FeCr，σ相，是铁-铬金属间化合物，其包含以重量计约42至约 50%的铬，例如约45至约49%的铬，或约47%的铬。所述σ相可形成于多种Fe-Cr体系中。通 常，在高温环境下（例如在铸造、滚乳、焊接、锻造、时效等等过程)σ相的沉淀会增强基于铁 的合金的强度，但降低其延展性一一因此，通常会避免其发生。然而，在所述J513合金中，均 匀分布的高铬浓度区域的存在通过适当设计的热处理使得σ相形成成为可能，从而获得细 小均匀分布的σ相一一也就是说，所述J513合金被这样设计，使得 〇相不仅形成在晶界，还均 匀细微地分布在所述J513基体中。由于所述σ相细微分散地分布在所述J513基体中（例如， 约3至约9体积％的〇相（例如约4至约8体积％，或约5至约7体积％ )连续分布在整个所述 J513基体中），所以未预期延展性显著降低。
[0048]在实施方式中，在J513基体强化中还可包括其它基体强化机制。例如，在实施方式 中，在J513基体强化中可包括诸如莱夫斯相(Laves phase)和MC型碳化物之类的基体强化 机制。通常，初生碳化物强化是主要的用于阀座嵌件合金的合金强化方法，但是传统的碳化 物强化可能不足以提供令人满意的高温强度、硬度和耐磨性。通过使用多种基体强化机 制一例如通过使用金属间化合物（σ相和莱夫斯相）和碳化物强化机制的平衡方法一所述 J513合金获得高温强度和硬度，以及显著的耐磨性。
[0049]所述J513合金的耐磨性和强度的改善可归因于所述合金的微观结构。在实施方式 中，所述合金体系可由Co-Cr-Mo-Fe多种合金元素构建，以产生期望的J513微观结构。在实 施方式中，所述微观结构包含大约相等数量的枝晶间相和枝晶内相;例如，在实施方式中， 所述枝晶间相与枝晶内相的比例可以是约40:60至约60:40，例如约45:55至约55:45，或约 50:50。术语"枝晶间"是指例如存在于树枝状晶体之间的区域，而术语"枝晶内"是指例如存 在于树枝状晶体内的区域。在实施方式中，在硬化和回火条件下，所述J513合金微观结构可 含有回火马氏体，高铬/钼FCC相，和少量的σ相和碳化物沉淀。例如，在实施方式中，所述合 金处于硬化和回火条件下，且包含约3至约9体积％ (例如约5至约9体积％，或约6至约8体 积％)的〇相。
[0050] 在实施方式中，所述J513合金可具有至少HRc 50的整体硬度，例如大于约53HRC、 或大于约55HRc、或大于约60HRc的整体硬度。例如，在实施方式中，所述J513合金可具有在 约室温至约1350° F的温度下的约50至约70HRc的整体硬度，例如约53至约65HRc，或约55至 约63HRc。在实施方式中，所述J513合金可具有在大于约1000°F的温度下（例如约1350°F至 约1500° F，或约1350° F至约1450° F)的至少约HRc 50的整体硬度，例如大于约53HRc、或大于 约55HRc、或大于约60HRc、或约50至约70HRc、或约55至约65HRc的整体硬度。
[0051] 压缩屈服强度和极限抗拉强度是阀座嵌件应用的理想的机械性能，这是因为这些 机械强度的增加将通常增强阀座嵌件的耐磨性、抗裂性和嵌件保持能力。在实施方式中，所 述J513合金阀座嵌件可具有在室温下（也就是，在约75°F的温度）的至少约175ksi的压缩屈 服强度，例如大于约200ksi、或大于约220ksi、或大于约240ksi的压缩屈服强度。在实施方 式中，所述J513合金阀座嵌件可具有约225至约255ksi、例如约230至约250ksi的压缩屈服 强度。在实施方式中，所述J513合金阀座嵌件可具有在约室温至约1000°F的温度下的约185 至约250ksi的压缩屈服强度，例如约200至约240ksi的压缩屈服强度。
[0052] 在实施方式中，所述J513合金可具有在约室温至约1200°F的温度下的约75至约 120ksi的极限抗拉强度。例如在实施方式中，所述J513合金可具有在约75°F下的约80至约 90ksi的极限抗拉强度，和在1200°F下的约75至约85ksi的极限抗拉强度。
[0053] 在实施方式中，所述J513合金可处于硬化和回火条件中，且可具有适用于阀座嵌 件应用的线性热膨胀系数。例如在实施方式中，所述J513合金可具有约5.7xlO_6mm/mm°F至 约 6.8110^6臟/111111°?的线性热膨胀系数，例如约5.911(^6111111/111111°?至约6.75110^ 6111111/111111°?的线 性热膨胀系数。
[0054] 在实施方式中，所述J513合金可具有在约600°F至约800°F的温度下的约500至约 700HV10的维氏热硬度(HV10)，例如约550至约650HV10的维氏热硬度。在实施方式中，所述 J513合金可具有在约1600°F的温度下的约150至约220HV10的维氏热硬度，例如约190至约 210HV10的维氏热硬度。
[0055] 在实施方式中，所述J513合金在约1200°F进行时效约20小时之后，可呈现出按照 嵌件外径(O.D.)的每英寸变化的小于约6ΧΠΓ4英寸的尺寸变化率，例如小于约4ΧΠΓ4英寸/ 英寸，或小于约3.8X10_ 4英寸/英寸，或小于约3.6ΧΚΓ4英寸/英寸。
[0056]在实施方式中，所述J513合金包含合适含量的铬。铬可促进铁-铬金属间化合物〇 相的形成，并且还用作为碳化物和铁素体形成元素。铬在所述合金中的存在的量可以是约 10至约25重量％，例如约12至约20重量％，或约13至约19重量％，或约14.5至约17重量％。 在优选的实施方式中，所述合金可包含约14至约16重量％的铬，例如约14.5至约15.5重 量％的络。
[0057]钼还可促进所述〇相的形成（在一些情况中，钼可比铬甚至更有效地促进〇相的形 成，尤其是在高温下，例如高于约900°F的温度的情形下）。钼还促进莱夫斯相的形成。例如， 在钴的存在下，钼可促进钴-钼金属间化合物莱夫斯相的形成，其增加了所述J513合金的强 度。在实施方式中，钼在所述合金中存在的量可以是约5至约20重量％，例如约6至约17重 量％，或约7至约15重量％，或约8至约14重量％。在优选的实施方式中