CN106191668A - 一种排气门座圈材料及制备方法 - Google Patents

一种排气门座圈材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种排气门座圈材料及制备方法，其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C:0.8‑1.2%，Mn：0.5‑0.8%，Ni：0.7‑1.8%，Cr：1.5‑5%，Co：3‑6.5%，Mo：1.5‑5.5%，Si：0.3‑0.8%，W:0‑5.5%，Cu：0‑10%，V：0‑2.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。通过粉体制备，预压、压制、预烧结、烧结、热锻、液相烧结等步骤进行制备，本发明所制得气门座圈材质组分比例分配合理，对现有工艺进行调整和改进，可适应排气时持续高温、冲击力的要求，且制得材料耐磨性能和耐腐蚀性能较好。

Description

一种排气门座圈材料及制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种排气门座圈材料及制备方法。
背景技术
发动机工作时排气门座圈的温度可达400-600摄氏度，因长时间处于较高的温度内工作，导致排气门座圈的硬度下降而产生变形，排气时高频率的反复冲击，气门不断的开合加速其磨损，高温燃气的氧化和硫化等共同作用，对其不断进侵蚀，降低其使用时间，加之不断严格的环保要求，无铅环保燃油、醇类燃料以及CNG燃料的不断普及，如之前铅能与燃料中的硫、磷等产生具有润滑作用的氧化铅、硫酸铅等不断减少或完全消失，导致铅的润滑、减摩作用降低或者不复存在，同时随着工业化的发展，各种性能指标的不断提升，对排气门座圈的要求也越来越高。
发明内容
为了解决上述存在的磨损、腐蚀等问题，满足技术不断进度对发动机对高性能组件的需求，本发明提供了一种耐磨、耐腐蚀，抗冲击性强的排气门座圈材料，材料具有可用于环保燃料且使用寿命长等特点。
一种排气门座圈材料及制备方法，其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C:0.8-1.2%，Mn：0.5-0.8%，Ni：0.7-1.8%，Cr：1.5-5%，Co：3-6.5%，Mo：1.5-5.5%，Si：0.3-0.8%，W:0-5.5%，Cu：0-10%，V：0-2.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种排气门座圈材料及制备方法，通过粉体制备，预压、压制、预烧结、烧结、热锻、液相烧结等步骤进行制备，其主要制备步骤如下:
（1）原料准备：根据进气门座圈材料的性能要求，合理设计各元素的含量，通过换算后，根据比例配置各组分原料备用，其中各组分粉末纯度大于99.5%，然后称量0.6-0.8%的硬脂酸锌备用；
（2）前处理：根据各种原料的物理性质，将上述粉末分别在60-120摄氏度的洁净烘箱中烘干2-30小时，将粉末状原料过筛处理，不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理，然后过筛，粒径控制在80-300目；
（3）原料添加：将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中，然后加入30%质量分数的石墨，已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面，再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉，20%质量分数的石墨，20%质量分数的硬脂酸锌，最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉；
（4）原料混合：将上述已加入的原料进行搅拌混合，搅拌时间为2-10小时，然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨，继续进行搅拌混合0.5-2小时；
（5）压制成形：将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨压力成型机进行压制成形，压力控制在150-300兆帕，压制时间控制在1-3小时；
（6）去脂处理：将上述初步压制的产品在350-380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理，时间为0.5-2小时；
（7）预烧结：将压制成形的压制品从模具取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结，采用阶梯烧结模式进行烧结处理，温度达到350-400摄氏度保温1-2小时，温度在550-600摄氏度保温2-3小时，温度在850-900摄氏度保温1-2小时，温度在1250-1400摄氏度保温1-3小时，最后将温度控制在1450-1500摄氏度，烧结1-4小时；
（8）精压：将预烧结的压制件在精压机进行压制处理，压力控制在200-350兆帕；
（9）烧结：将精压后的产品取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结，温度达到400-450摄氏度保温1-2小时，温度在600-650摄氏度保温1-3小时，温度在900-950摄氏度保温1-2小时，温度在1200-1250摄氏度保温1-2小时，最后将温度控制在1520-1580摄氏度，烧结1-2小时；
（10）渗铜处理：将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理，熔渗保护气体氛围为分解氨，其中熔渗温度为1115-1135摄氏度，熔渗时间为0.5-1小时，然后炉冷；
（11）复压校形：将烧结后的粉末压制件放入压制模具中，进行再次压制，压力控制在150-300兆帕，压制时间1-2小时；
（12）后处理：将复压后的产品进行热处理，在820-875摄氏度，在0.5%-0.8%的碳势保护氛围中加热1-2小时，进行淬火处理，在170-235摄氏度回火1-2小时。
具体实施方式
实施例1
一种排气门座圈材料及制备方法，其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C：0.8%，Mn：0.5%，Ni：0.7%，Cr：1.5%，Co：3%，Mo：1.5%，Si：0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种排气门座圈材料及制备方法，通过粉体制备，预压、压制、预烧结、烧结、热锻、液相烧结等步骤进行制备，其主要制备步骤如下：
（1）原料准备：根据进气门座圈材料的性能要求，合理设计各元素的含量，通过换算后，根据比例配置各组分原料备用，其中各组分粉末纯度大于99.5%，然后称量0.6%的硬脂酸锌备用；
（2）前处理：根据各种原料的物理性质，将上述粉末分别在60摄氏度的洁净烘箱中烘干2小时，将粉末状原料过筛处理，不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理，然后过筛，粒径控制在80目；
（3）原料添加：将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中，然后加入30%质量分数的石墨，已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面，再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉，20%质量分数的石墨，20%质量分数的硬脂酸锌，最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉；
（4）原料混合：将上述已加入的原料进行搅拌混合，搅拌时间为2小时，然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨，继续进行搅拌混合0.5小时；
（5）压制成形：将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨压力成型机进行压制成形，压力控制在150兆帕，压制时间控制在1小时；
（6）去脂处理：将上述初步压制的产品在350摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理，时间为0.5小时；
（7）预烧结：将压制成形的压制品从模具取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结，采用阶梯烧结模式进行烧结处理，温度达到350摄氏度保温1小时，温度在550摄氏度保温2小时，温度在850摄氏度保温1小时，温度在1250摄氏度保温1小时，最后将温度控制在1450摄氏度，烧结1小时；
（8）精压：将预烧结的压制件在精压机进行压制处理，压力控制在200兆帕；
（9）烧结：将精压后的产品取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结，温度达到400摄氏度保温1小时，温度在600摄氏度保温1小时，温度在900摄氏度保温1小时，温度在1200摄氏度保温1小时，最后将温度控制在1520摄氏度，烧结1小时；
（10）渗铜处理：将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理，熔渗保护气体氛围为分解氨，其中熔渗温度为1115摄氏度，熔渗时间为0.5小时，然后炉冷；
（11）复压校形：将烧结后的粉末压制件放入压制模具中，进行再次压制，压力控制在150兆帕，压制时间1小时；
（12）后处理：将复压后的产品进行热处理，在820摄氏度，在0.5%的碳势保护氛围中加热1小时，进行淬火处理，在170摄氏度回火1小时。
实施例2
一种排气门座圈材料及制备方法，其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C： 1.2%，Mn：0.8%，Ni：1.8%，Cr：5%，Co：6.5%，Mo：5.5%，Si：0.8%，W：5.5%，Cu：10%，V：2.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种排气门座圈材料及制备方法，通过粉体制备，预压、压制、预烧结、烧结、热锻、液相烧结等步骤进行制备，其主要制备步骤如下：
（1）原料准备：根据进气门座圈材料的性能要求，合理设计各元素的含量，通过换算后，根据比例配置各组分原料备用，其中各组分粉末纯度大于99.5%，然后称量0.8%的硬脂酸锌备用；
（2）前处理：根据各种原料的物理性质，将上述粉末分别在120摄氏度的洁净烘箱中烘干30小时，将粉末状原料过筛处理，不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理，然后过筛，粒径控制在200目；
（3）原料添加：将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中，然后加入30%质量分数的石墨，已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面，再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉，20%质量分数的石墨，20%质量分数的硬脂酸锌，最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉；
（4）原料混合：将上述已加入的原料进行搅拌混合，搅拌时间为2小时，然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨，继续进行搅拌混合0.5小时；
（5）压制成形：将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨压力成型机进行压制成形，压力控制在200兆帕，压制时间控制在1小时；
（6）去脂处理：将上述初步压制的产品在350摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理，时间为0.5小时；
（7）预烧结：将压制成形的压制品从模具取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结，采用阶梯烧结模式进行烧结处理，温度达到400摄氏度保温1小时，温度在550摄氏度保温2小时，温度在850摄氏度保温1小时，温度在1400摄氏度保温2小时，最后将温度控制在1450摄氏度，烧结2小时；
（8）精压：将预烧结的压制件在精压机进行压制处理，压力控制在200-350兆帕；
（9）烧结：将精压后的产品取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结，温度达到450摄氏度保温2小时，温度在650摄氏度保温3小时，温度在950摄氏度保温1小时，温度在1250摄氏度保温1小时，最后将温度控制在1580摄氏度，烧结1小时；
（10）渗铜处理：将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理，熔渗保护气体氛围为分解氨，其中熔渗温度为1135摄氏度，熔渗时间为1小时，然后炉冷；
（11）复压校形：将烧结后的粉末压制件放入压制模具中，进行再次压制，压力控制在300兆帕，压制时间2小时；
（12）后处理：将复压后的产品进行热处理，在875摄氏度，在0.8%的碳势保护氛围中加热2小时，进行淬火处理，在235摄氏度回火2小时。
实施例3
一种排气门座圈材料及制备方法，其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C： 1.2%，Mn：0.8%，Ni：1.8%，Cr：2%，Co：3.5%，Mo：1.8%，Si：0.5%，W：2%，Cu：9%，V：2%，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种排气门座圈材料及制备方法，通过粉体制备，预压、压制、预烧结、烧结、热锻、液相烧结等步骤进行制备，其主要制备步骤如下:
（1）原料准备：根据进气门座圈材料的性能要求，合理设计各元素的含量，通过换算后，根据比例配置各组分原料备用，其中各组分粉末纯度大于99.5%，然后称量0.75%的硬脂酸锌备用；
（2）前处理：根据各种原料的物理性质，将上述粉末分别在80摄氏度的洁净烘箱中烘干15小时，将粉末状原料过筛处理，不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理，然后过筛，粒径控制在200目；
（3）原料添加：将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中，然后加入30%质量分数的石墨，已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面，再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉，20%质量分数的石墨，20%质量分数的硬脂酸锌，最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉；
（4）原料混合：将上述已加入的原料进行搅拌混合，搅拌时间为10小时，然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨，继续进行搅拌混合1小时；
（5）压制成形：将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨压力成型机进行压制成形，压力控制在200兆帕，压制时间控制在2小时；
（6）去脂处理：将上述初步压制的产品在360摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理，时间为1小时；
（7）预烧结：将压制成形的压制品从模具取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结，采用阶梯烧结模式进行烧结处理，温度达到380摄氏度保温2小时，温度在550摄氏度保温2小时，温度在880摄氏度保温1小时，温度在1250摄氏度保温2小时，最后将温度控制在1480摄氏度，烧结2小时；
（8）精压：将预烧结的压制件在精压机进行压制处理，压力控制在260兆帕；
（9）烧结：将精压后的产品取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结，温度达到420摄氏度保温2小时，温度在620摄氏度保温3小时，温度在920摄氏度保温1小时，温度在1220摄氏度保温1小时，最后将温度控制在1560摄氏度，烧结2小时；
（10）渗铜处理：将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理，熔渗保护气体氛围为分解氨，其中熔渗温度为1125摄氏度，熔渗时间为1小时，然后炉冷；
（11）复压校形：将烧结后的粉末压制件放入压制模具中，进行再次压制，压力控制在300兆帕，压制时间1小时；
（12）后处理：将复压后的产品进行热处理，在855摄氏度，在0.7%的碳势保护氛围中加热1.5小时，进行淬火处理，在195摄氏度回火1小时。

Claims (2)

1.一种排气门座圈材料及制备方法，其特征在于，座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成：C：0.8-1.2%，Mn：0.5-0.8%，Ni：0.7-1.8%，Cr：1.5-5%，Co：3-6.5%，Mo：1.5-5.5%，Si：0.3-0.8%，W：0-5.5%，Cu：0-10%，V：0-2.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种排气门座圈材料及制备方法，其特征在于，主要制备步骤如下：
（1）原料准备：根据进气门座圈材料的性能要求，合理设计各元素的含量，通过换算后，根据比例配置各组分原料备用，其中各组分粉末纯度大于99.5%，然后称量0.6-0.8%的硬脂酸锌备用；
（2）前处理：根据各种原料的物理性质，将上述粉末分别在60-120摄氏度的洁净烘箱中烘干2-30小时，将粉末状原料过筛处理，不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理，然后过筛，粒径控制在80-300目；
（3）原料添加：将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中，然后加入30%质量分数的石墨，已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面，再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉，20%质量分数的石墨，20%质量分数的硬脂酸锌，最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉；
（4）原料混合：将上述已加入的原料进行搅拌混合，搅拌时间为2-10小时，然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨，继续进行搅拌混合0.5-2小时；
（5）压制成形：将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨压力成型机进行压制成形，压力控制在150-300兆帕，压制时间控制在1-3小时；
（6）去脂处理：将上述初步压制的产品在350-380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理，时间为0.5-2小时；
（7）预烧结：将压制成形的压制品从模具取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结，采用阶梯烧结模式进行烧结处理，温度达到350-400摄氏度保温1-2小时，温度在550-600摄氏度保温2-3小时，温度在850-900摄氏度保温1-2小时，温度在1250-1400摄氏度保温1-3小时，最后将温度控制在1450-1500摄氏度，烧结1-4小时；
（8）精压：将预烧结的压制件在精压机进行压制处理，压力控制在200-350兆帕；
（9）烧结：将精压后的产品取出，置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结，温度达到400-450摄氏度保温1-2小时，温度在600-650摄氏度保温1-3小时，温度在900-950摄氏度保温1-2小时，温度在1200-1250摄氏度保温1-2小时，最后将温度控制在1520-1580摄氏度，烧结1-2小时；
（10）渗铜处理：将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理，熔渗保护气体氛围为分解氨，其中熔渗温度为1115-1135摄氏度，熔渗时间为0.5-1小时，然后炉冷；
（11）复压校形：将烧结后的粉末压制件放入压制模具中，进行再次压制，压力控制在150-300兆帕，压制时间1-2小时；
（12）后处理：将复压后的产品进行热处理，在820-875摄氏度，在0.5%-0.8%的碳势保护氛围中加热1-2小时，进行淬火处理，在170-235摄氏度回火1-2小时。
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