，所述材料通常是 影响VSI尺寸稳定性的主要因素。 表10: VSI尺寸稳定性试验的总结
[0123] 阀座嵌件尺寸稳定性对于VSI应用是很重要的一一例如，良好的VSI尺寸稳定性可 有助于获得更好的阀座配气机构性能和确保良好的VSI保持能力。如在表10中所示的，在所 述尺寸稳定性试验中评估的零部件显示出在所述尺寸稳定性处理之后所述0D尺寸有小的 正增加。这些样本的尺寸变化率被认为恰好在可接受的范围内。因此，所述J513合金具有良 好的尺寸保持能力。
[0124] 实施例9:采用SEM/EDS的微观结构表征
[0125] 图15是图示说明在铸造条件下所述J513微观结构(实验加热6)的背散射电子像的 扫描电子显微术(SEM)显微照片。如在图15中所示的，所述J513合金具有显示出两种均匀分 布的组别（constituencies)的凝固亚结构。在所述铸造工艺期间，所述枝晶内区域(较暗区 域)首先凝固，并排斥诸如铬和钼之类的额外的合金元素进入邻近的液体中。当在所述枝晶 间区域(较亮区域)发生所述凝固工艺时，存在有比平均元素浓度高的铬和钼。
[0126] 通过X射线能量色散谱(EDS)进一步表征所述特征的每一个，以半定量界定每一个 区域的组成。在表11中概述了所述H)S分析的结果。 表11:以重量百分比表示的来自枝晶间和枝晶内区域的H)S分析结果
[0127] 所述EDS分析结果揭示了，与所述枝晶内区域相比，所述枝晶间区域富含铬和钼， 但贫化铁和钴。碳、硅、硼、钨和镍也存在于所述J513的枝晶间和枝晶内，但是这些元素的含 量显著较小。铁、铬、钼和钴的含量显著较高，从而这些元素被当作是合金体系元素。
[0128] 在所述J513合金中的枝晶内区域可被当作是具有相当高可淬性以及形成金属间 相的趋势的基于铁的区域。因此，在这些枝晶内区域中，在硬化处理下，可形成马氏体微观 结构。在回火期间，可从所述马氏体微观结构发生碳化物沉淀。因此，可在所述枝晶间区域 形成金属间相(例如莱夫斯相）。在上述枝晶间区域中的金属间相的含量和分布是热处理条 件的函数。
[0129] 在所述J513合金中的枝晶间区域可被当作是在其中可形成〇相的多元素合金体 系。采用SEM/EDS辅助分析揭示了在所述枝晶间区域中有极高可能性形成 〇相。例如，所述合 金可包含约3体积％至约9体积％的〇相。
[0130] 图16是图示说明在1500°F加热处理4小时的所述J513微观结构（实验加热6)的背 散射电子像的SEM显微照片（图16B显示图16A的背散射电子像的放大图）。与在图15中图示 说明的铸造微观结构相比，所述加热处理的样本包含显著含量的沉淀物。在上述枝晶内区 域中的典型的沉淀物是较亮的一一因此，这些沉淀物可能富含钴和钼。在所述枝晶间区域 中的所述沉淀物是较暗的区域，因而可能富含铁和铬。预期σ相形成在枝晶间，以及莱夫斯 相形成在枝晶内。
[0131] 对在图16Β中示出的放大SEM图像中标记的位置进行ED S分析。在表12中概述在枝 晶内区域中的沉淀物和"基体"相的m)s分析的结果。 表12:枝晶内区域的沉淀物和"基体"的EDS分析结果（以重量百分比表示）
[0132] 由于每个区域的尺寸接近于电子束直径或小于电子束直径，因此来自所述沉淀物 和所述"基体"的结果可能彼此之间有一定的影响。然而，来自不同的沉淀物和"基体"的EDS 分析结果的重现性表明很可能存在富含钼类型的沉淀物(例如莱夫斯相）。此外，在所述枝 晶内区域中的黑点很可能是碳化铬。
[0133] 在所述枝晶间区域中的黑色沉淀物很可能是〇相。所述枝晶间和枝晶内构成部分 的独特细微分布为莱夫斯相、碳化物和σ相的形成以及在热处理条件下的均匀分布提供了 适当的前提条件。具有期望的基体强化相和微观结构分布的同时，存在有σ相不会显著降低 合金的韧性，甚至具有高的整体硬度。
[0134] 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表示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，其包含以重量％计的： 约1至约2 %的碳； 高达约1 %的锰； 高达约1 %的硅； 高达约4 %的镍； 约10至约25 %的铬； 约5至约20 %的钼； 尚达约4 %的妈； 约17至约23 %的钴； 高达约1.5 %的钒； 尚达约0.2 %的棚； 尚达约0.03 %的硫； 尚达约0.4%的氣； 高达约0.06 %的磷； 尚达约4 %的银； 约35至约55%的铁；以及 附带的杂质； 其中所述基于铁的合金的铬/钼比率为约1至约2.5。2. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金基本上由以下组成： 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； 尚达约1 %的妈； 约19至约22 %的钴； 高达约0.5 %的钒； 尚达约1 %的银； 尚达约0.4%的氣； 高达约0.06 %的磷； 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。3. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金包含以重量％计的： 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； 尚达约3 %的妈； 约19至约21 %的钴； 高达约0.5 %的钒； 尚达约0.2 %的棚； 约38至约51 %的铁;和 附带的杂质。4. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述铬含量和钼含量的总和为约20至约3 5 重量％。5. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述钼含量是约7至约15重量％，以及所述 铬含量为约12至约20重量％。6. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述铬/钼比率为约1.25至约1.35。7. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金包含以重量％计的： 约0.1至约0.2 %的铌； 高达约0.25 %的钨； 约0.01至约0.05 %的钒； 约0.1至约0.25 %的氮； 高达约0.6 %的镍;和 约13至约19 %的铬。8. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述硼含量为约0.03至约0.15重量％。9. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述镍含量为小于约2重量％。10. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金处于硬化和回火条件 下，并且所述基于铁的合金通过至少两种选自σ相强化、莱夫斯相强化和碳化物强化的基体 强化机制进行强化。11. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金包含含量为约3至约9体 积％的〇相。12. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金具有在1000° F至少 175ksi的压缩屈服强度。13. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金处于硬化和回火条件， 并具有至少50HRc的整体硬度。14. 如权利要求1所述的基于铁的合金，其中所述基于铁的合金处于硬化和回火条件， 并且呈现出在约600° F至约800° F的温度下的约500至约700HV10的维氏热硬度。15. -种包含如权利要求1所述的基于铁的合金的用于内燃发动机的零部件。16. 在内燃发动机中使用的阀座嵌件，所述阀座嵌件由基于铁的合金制成，所述基于铁 的合金包含以重量％计的： 约1至约2 %的碳； 高达约1 %的锰； 高达约1 %的硅； 高达约4 %的镍； 约10至约25 %的铬； 约5至约20 %的钼； 尚达约4 %的妈； 约17至约23 %的钴； 高达约1.5 %的钒； 尚达约0.2 %的棚； 尚达约0.03 %的硫； 尚达约0.4%的氣； 高达约0.06 %的磷； 尚达约4 %的银； 约35至约55%的铁；以及 附带的杂质； 其中所述基于铁的合金的铬/钼比率为约1至约2.5。17. -种制造如权利要求16所述的阀座嵌件的方法，所述方法包括铸造所述基于铁的 合金和加工所述基于铁的合金工件。18. -种制造内燃发动机的方法，所述方法包括将如权利要求16所述的阀座嵌件嵌入 所述内燃发动机的气缸头，其中具有惯常设计的所述阀座嵌件在1200°F加热约20小时之后 呈现出每英寸嵌件外径小于约6ΧΠΓ 4英寸的外径尺寸变化。19. 一种制造阀座嵌件的方法，所述方法包括： 制备基于铁的合金，所述基于铁的合金包含以重量％计的： 约1至约2 %的碳； 高达约1 %的锰； 高达约1 %的硅； 高达约4 %的镍； 约10至约25 %的铬； 约5至约20 %的钼； 尚达约4 %的妈； 约17至约23 %的钴； 高达约1.5 %的钒； 尚达约0.2 %的棚； 尚达约0.03 %的硫； 尚达约0.4%的氣； 高达约0.06 %的磷； 尚达约4 %的银； 约35至约55%的铁；以及 附带的杂质； 其中所述基于铁的合金的铬/钼比率为约1至约2.5; 在约1500°F至约1700°F的温度加热处理所述基于铁的合金；以及 在约600° F至约1500° F的温度对所述基于铁的合金进行回火。20.如权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括熔融所述基于铁的合金，并且在硬 化所述基于铁的合金之前将所述熔融的基于铁的合金浇注到模具中。
【专利摘要】一种基于铁的合金，其包含(以重量％计的)：约1至约2％的碳；高达约1％的锰；高达约1％的硅；高达约4％的镍；约10至约25％的铬；约5至约20％的钼；高达约4％的钨；约17至约23％的钴；高达约1.5％的钒；高达约0.2％的硼；高达约0.03％的硫；高达约0.4％的氮；高达约0.06％的磷；高达约4％的铌；约35至约55％的铁；以及附带的杂质。所述基于铁的合金的铬/钼比率为约1至约2.5。所述合金适用于高温应用，例如用于内燃发动机的阀座嵌件。
【IPC分类】C21D1/18, C22C38/00, C21D1/25, C22C38/26, C22C38/02, C22C38/32, C22C38/24, C22C38/22, F01L3/02, C22C38/36, C22C38/30, C22C38/04
【公开号】CN105579594
【申请号】CN201480051939
【发明人】乔从跃, 大卫·多尔, 托德·特鲁多, 彼得·芬内玛
【申请人】L.E.君斯公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年9月4日
【公告号】EP3047041A1, US9334547, US20150076386, WO2015041857A1