CN111519070A - 高铬镍基超合金、柴油机气阀与柴油机气阀制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高铬镍基超合金、柴油机气阀与柴油机气阀制造工艺，高铬镍基超合金包含以质量百分比计的如下必要元素：35~45%Cr，1.0~5%Al，0.2~15%Fe，0.1~10%Co；余量为Ni与杂质，或者Ni、杂质与任选元素。柴油机气阀由高铬镍基超合金制成。柴油机气阀制造工艺，采用电镦‑锻成形工艺，电镦过程中采用高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数；电镦成形工艺参数包括电镦电流；高阶次分段动态加载模式：将电镦行程细分为10段以上，为每一段电镦行程加载相应的电镦成形工艺参数，从而降低电镦成形工艺参数变化幅度。本发明能够改善镍基超合金的热加工性能，促使电镦制件晶粒匀细化与表面波纹改善，提高柴油机气阀的硬度，耐高温、耐腐蚀、抗蠕变性能。

Description

高铬镍基超合金、柴油机气阀与柴油机气阀制造工艺

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，具体为一种高铬镍基超合金材料的大规格柴油机气阀及其制造方法。

背景技术

海洋运输是国际间商品交换中最重要的运输方式之一，货物运输量占全部国际货物运输量的比例在80％以上。为了降低营运成本，各种运输船舶日趋大型化、巨型化，促使船用柴油动力低速机的单缸功率和单机功率不断向强化、纵深发展。与此同时，与船舶主机要求的高效燃烧经济性与低排放生态性相对应的增压技术与废气再循环技术使得柴油机燃烧室处于高负荷强化状态，导致排气***服役时处于更高温度、更高腐蚀性、更高压力、更高冲刷力的恶劣环境，从而危及原动机可靠性、安全性。

当前出现的高能效船用柴油动力低速机中排气***中气阀承受的热力载荷已经达到甚至超过主机厂设计的Ni80A镍基超合金材料(Cr：20.87％，Fe 1.26％，Al 0.68％，Mn：0.63％，Ti：2.07％，Si：0.55％，C：0.069％，余量为Ni)的极限，这些构件用镍基超合金材料的耐热、耐蚀、耐热机械疲劳性能需要进一步提高，以实现低速机的高热效率和耐久性。

对于Ni80A镍基超合金材料，电镦成形的工艺参数范围较窄，且对温度极其敏感，电镦参数不匹配时很容易出现动态硬化、裂纹等，进而加深波浪缺陷(参考图1中A区域所示)，因此，难以单纯从气阀制造工艺上来提高Ni80A镍基超合金气阀的性能。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种高铬镍基超合金，解决现有技术中的镍基超合金的热加工性能有待提高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种高铬镍基超合金，包含以质量百分比计的如下必要元素：35～45％Cr，1.0～5％Al，0.2～15％Fe，0.1～10％Co；余量为Ni与杂质，或者Ni、杂质与任选元素。

优选的，任选元素为以下元素中的任意一种或组合，按重量百分比计：Si≤5％，B≤0.01％，C≤0.1％，Cu≤5％，Ti≤0.1％，Nb≤0.1％，Ta≤0.1％，V≤0.1％，Mn≤0.2％，Ce0.01～0.5％，S 0.01～0.2％，P 0.01～0.2％。

本发明还提供一种由上述高铬镍基超合金制成的柴油机气阀。

本发明还提供一种柴油机气阀的制造工艺，采用电镦-锻成形工艺，即电镦形成电镦蒜头后，进行模锻成形，电镦过程中采用高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数；电镦成形工艺参数包括电镦电流；所述高阶次分段动态加载模式：将电镦行程细分为10段以上，为每一段电镦行程加载相应的电镦成形工艺参数，从而降低相邻电镦行程的电镦成形工艺参数在全程电镦成形工艺参数范围的变化幅度。

优选的，预先通过有限元模拟高阶次分段动态加载模式下的电镦过程，优选出满足电镦形状要求与晶粒匀细度要求的电镦成形工艺参数加载方案，电镦成形工艺参数加载方案由每一段电镦行程的电镦成形工艺参数组成。

优选的，电镦成形工艺参数还包括预热时间、预热温度、顶镦力、砧子后退速度、夹持长度与夹持力；镦行程分段数在40段以上；通过高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数使得全程电镦温度控制在1100～1000℃。

优选的，在电镦之前对电镦杆料进行端面处理：对端面倒圆角或倒斜角。

优选的，模锻成形采用的模具包括上模具与下模具；下模具用于形成柴油机气阀的外形尺寸；上模具用于增大电镦蒜头中心区域的变形量，促使电镦蒜头中心区域发生动态再结晶；上模具包括平模、凸模与凹模；根据柴油机气阀的外形尺寸选择不同类型的上模具或上模具组合来配合下模具进行模锻成型。

优选的，柴油机气阀制造工艺的原材料采用由本发明的高铬镍基超合金制成的电镦杆料。

与现有技术相比，本发明具有的优点包括：

1、本发明的高铬镍基超合金增大了Cr的含量，增加了片层状γ’相和不连续沉淀析出的α-Cr相的含量，使得合金具有更高的硬度和耐高温蠕变性能，硬度能达到650HV以上。同时，在高Cr浓度材料中，加入Al元素后，可以从γ相基体中沉淀析出γ’(Ni3Al4)相，这是一种连续沉淀析出强化相，也能提高合金抗高温蠕变性能。

2、由于Co元素的加入，将有益于合金在热腐蚀孕育期形成连续的保护性氧化膜，提供合金抗热腐蚀性能；在热腐蚀扩散期，Co元素还可以有效地阻止硫在合金中的扩散，进一步提高合金耐蚀性。Co元素在镍基合金中也是一种固溶元素，能通过固溶强化的方式提高合金的强度。

3、任选元素的加入能够进一步提高合金性能：Ti、Nb元素可以与Ni形成γ’沉淀强化相，可获得较好的高温强度。同时Nb还有良好的强热性。C元素是钢中不可缺少的元素，也高强度的碳化物形成元素。通常耐热钢中的C在时效时以碳化物形式析出，可改善力学性能。Si是抗高温腐蚀的有益元素。可在高温下形成保护性好的SiO2致密氧化膜，同时Si与Al共同合金化可明显提高抗高温氧化性能。B元素可提高钢的淬透性和高温强度，同时还有强化晶界的作用。Cu元素可改善耐蚀能力。Ta元素在合金中作为固溶强化剂，可同Ti和Cr一起抑制硫化作用。V元素是强碳化物的形成元素，可提高耐热钢的热强性。对晶粒也有细化作用，能明显改善热加工工艺塑性。Ce元素为稀土元素，可改善合金的物理化学性能，并提高其高温机械性能。Mn元素是良好的脱氧剂和脱硫剂，可提高热加工性。与铁形成固溶体，可增加强度和硬度。S和P为不可避免的杂质元素。

4、本发明的高铬镍基超合金能够降低变形抗力，变形更加均匀，热塑性成形性好，并且应力变化受温度变化的影响更小，电镦工艺参数范围更宽广，提高热加工性能。

5、采用本发明的高阶次分段动态加载模式，电镦温度不会急剧增加或剧烈降低，电镦温度的变化相对平稳，那么电镦材料随温度变化的变形抗力(应力)的变化程度也就越小，从而减少表面波纹的形成。

6、温度过高容易导致电镦件晶粒粗大，不利于晶粒匀细化，但是温度过低又会导致电镦件表面波纹缺陷加重，为了平衡晶粒与波纹，预先通过有限元模拟高阶次分段动态加载模式下的电镦过程，优选出满足电镦形状要求与晶粒匀细度要求的电镦成形工艺参数加载方案。

7、电镦温度是受电镦工艺参数的综合影响的，其中最显著的影响因素是电镦电流，电流越大，温度越高，相应的晶粒就越粗大。为同时满足电镦成形和晶粒细化，电流是呈先增加后降低的趋势，相应的电镦温度也会是一个从低温到高温再到低温的过程。相反，若电镦温度一直升高，晶粒粗化会十分严重，降低气阀的性能。

8、端面处理能够减少端面边缘区域的材料，利于镦粗力集中传递至电镦蒜头中央区域，从而改善蒜头端面凹陷，蒜头端面凹陷的改善使得中央内凹处电流密度降低，从而降低电镦蒜头中央区域温度，改善中央区域容易发生晶粒粗大的现象。伴随着端面边缘区域材料的减少，端面边缘区域的温度得到提高，端面边缘区域热塑性变形更容易，从而减小表面波纹缺陷；同时减小了端面边缘区域与中央区域的温差，晶粒尺寸分布更加均匀。

9、由于柴油机气阀是截面变化率很大的构件，由于构件很大而内部变形不均匀极易导致内部动态再结晶的细晶程度不均匀，电镦蒜头中央区域晶粒较粗大，再者，电镦后的保温处理(特别是二次加热)极易导致晶粒再次生长而粗化，本发明通过上模具增大电镦蒜头中心区域的变形量，促使电镦蒜头中心区域发生动态再结晶，使得粗晶区域在动态再结晶细化机制作用下得到细化。

10、本发明的高铬镍基超合金结合本发明的高阶次分段动态加载模式，由于材料本身的变形抗力较小，应力变化受温度变化的影响更小，在同样的电镦温度范围下，与现有材料相比，就能减少表面波纹的产生，并且应力变化受温度变化的影响更小，就能适应较宽范围的全程电镦工艺参数范围，实现高阶次分段动态加载，使表面波纹进一步减少。然而由于Ni80A镍基超合可成形的全程电镦工艺参数范围较窄，那么就难以在较窄的全程电镦工艺参数范围内实现高阶次分段动态加载，原因在于参数变化幅度过低，超出可控范围。

附图说明

图1为现有技术中电镦件表面波纹缺陷示意图；

图2为现有技术中的Ni80A镍基超合金材料的应力应变测试结果图；

图3为实施例1中高铬镍基超合金的应力应变测试结果图；

图4为实施例1中电镦完成后的电镦件形状示意图；

图5为模锻成型的原理图；

图6为模锻成型后的柴油机气阀形状示意图；

图7为实施例2中高铬镍基超合金的应力应变测试结果图；

图8为实施例2中高铬镍基超合金的高阶次分段动态加载模式下的电镦蒜头形状；

图9为实施例2中高铬镍基超合金的低阶次分段动态加载模式下的电镦蒜头形状。

具体实施方式

实施例1

本实施例中的高铬镍基超合金，包含以质量百分比计的如下必要元素：35％Cr，1.0％Al，0.2％Fe，0.1％Co；余量为Ni与杂质。

对本实施例中的高铬镍基超合金进行不同温度、应变速率下的应力应变测试，测试结果如图3所示。现有技术中的Ni80A镍基超合金材料的应力应变测试结果如图2所示。

对比图2与图3可知，本实施例中的高铬镍基超合金在两种相同的应变速率(

与

)和五种相同温度(950℃、1020℃、1100℃、1175℃与1250℃)下，其应力均小于Ni80A的应力值；在电镦成形过程中，变形抗力小，变形更均匀，塑性成形较好。

同时，根据曲线可以发现Ni80A合金的应力受到温度的影响更大，尤其是在950-1025℃温度区间，而这个温度正好处于电镦心部温度与表层温度区间，很容易导致动态硬化，加深波纹缺陷。而本实施例中的高铬镍基超合金的应力受温度的影响差异较小，例如：图3(a)中，在温度变化范围950℃～1250℃内,高铬镍基超合金的应力变化范围0～200Mpa，然而图2(a)中，在同样的温度变化范围950℃～1250℃内，Ni80A镍基超合金的应力变化范围0～800MPa，因此相对Ni80A合金来说，高铬镍基超合金可成形的电镦工艺参数范围更宽泛。

对本实施例中的高铬镍基超合金进行室温力学性能测试，测试结果如表1所示，现有技术中的Ni80A镍基超合金材料的室温力学性能测试结果如表2所示。

对比表1和表2可知，本实施例中的高铬镍基超合金的强度和硬度均高于Ni80A合金，力学性能较好。

表1

表2

采用本实施例中的高铬镍基超合金制成电镦杆料制造柴油机气阀，以67mm杆坯直径为例，为保证蒜头端面不出现凹坑缺陷，对杆坯端面进行倒圆角处理，圆角大小为R16mm；对杆坯端面形状处理：分为倒圆角、倒斜角以及两者相互配合的方式，也可不进行端面处理。为使得电镦过程中的形状平滑，避免折叠、凹槽缺陷，对杆坯进行倒圆角处理，其倒圆角大小，与杆坯直径成比例关系。

柴油机气阀制造工艺，采用电镦-锻成形工艺，即电镦杆料电镦形成电镦蒜头后，进行模锻成形，电镦过程中采用高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数；电镦成形工艺参数包括电镦电流；高阶次分段动态加载模式：将电镦行程细分为10段(最高100段)，为每一段电镦行程加载相应的电镦成形工艺参数，从而降低相邻电镦行程的电镦成形工艺参数在全程电镦成形工艺参数范围内的变化幅度。

预先通过有限元模拟高阶次分段动态加载模式下的电镦过程，优选出满足电镦形状要求与晶粒匀细度要求的电镦成形工艺参数加载方案，电镦成形工艺参数加载方案由每一段电镦行程的电镦成形工艺参数组成。

电镦成形工艺参数包括预热时间、预热温度、顶镦力、砧子后退速度、夹持长度与夹持力。

预热时间和预热温度：在电镦前期，温度低，坯料长，顶锻力大，易失稳，导致坯料加热不正常，进而影响后续电镦进程。因此需设置一定的电流自阻预热时间和预热温度。根据设备和气阀规格，设置预热时间为32s，预热温度为465℃左右，则加载电流初始值设置为15KN，电镦全程(不包括预热阶段)温度范围为1100-1000℃。

夹持长度：视气阀电镦情况设置，一般为0.85-1.15倍杆坯直径。

砧子后退速度：为保证合适的高径比，砧子后退速度不能太大，可根据设备情况设置，一般为0.2-0.3mm/s；也可根据电镦情况，采用高阶次分段动态加载模式，设置变加载的砧子后退速度。

夹持力：根据杆坯横截面积设置加持力，一般杆坯直径越大，夹持力越大；然不能太大，太大会阻碍电镦成形。本实施中夹持力不阻碍电镦成形即可。

顶镦力初始值：对杆坯进行挠性校核，确保电镦初期不弯曲、不失稳，设置顶镦力初始值为480KN。

通过控制电镦电流来控制电镦温度，针对不同规格的低速柴油机气阀，其工艺参数匹配内容是不一样的，需根据模拟和实际情况进行设置。不同规格气阀之间，顶镦力初始值根据杆坯横截面积比得到，加载电流初始值根据杆坯端面长度和预热时间及温度确定，杆坯端面长度是指原始杆坯直径在端面处理之后的长度。

在满足高径比小于3.2的条件下，通过动态加载参数调控电镦温度，使电镦全过程中的温度控制在1000-1100℃之间，满足晶粒组织要求。温度越高，晶粒粗化明显，温度越低，晶粒更容易满足要求。最终使得电镦形状和组织同时满足要求。

在完成有限元模拟后，电镦成形形状和组织都得到了控制，符合实际要求后，再对其进行电镦制坯成形试验。

电镦完成后的电镦件形状如图4所示，面A上无凹坑折叠缺陷。其中L1为电镦蒜头长度；D1和D2为电镦蒜头直径。则蒜头平均直径为：(D1+D2)/2；高径比为：L1/(D1+D2)/2。高铬镍基超合金结合高阶次分段动态加载模式满足高径比、晶粒要求和表面波纹要求。

高阶次分段动态加载模式是指在电镦过程中顶镦力、加载电流、砧子后退速度等参数的分段数多，材料在较短的电镦行程内，参数变化次数多，参数变化幅度小。高阶次分段动态加载模式将电镦行程进行细分，每段电镦位移下顶镦力和加载电流等参数的变化幅度将减小，使得工艺参数趋于稳定性。同时，由于参数变化幅度小，电镦件表面的波浪缺陷也得到一定改善。在整个电镦过程中，温度不会急剧增加或者剧烈降低，处于相对稳定的一个温度范围，使得电镦件的晶粒度趋于匀细化。

表3是两种加载模式的对比，其中，低阶次分段动态加载模式的分段次数为10次

表3

加载模式	低阶次分段动态加载模式	高阶次分段动态加载模式
			工艺参数分段数	少	多
参数变化幅度	大	小
			电镦件表面波浪	明显	不明显
电镦件直径变化	大	小
			高径比与晶粒度	难协调	易协调
参数稳定性	不稳定	稳定
			参数匹配难度	难	容易
D1	148.3	146.4
			D2	130.6	135.2
L1	390.2	384.7
			高径比	2.80	2.73
晶粒	148.2	114.6

电镦完成后的电镦件需要通过加热炉完成保温，确保电镦件的始锻温度，为模锻成形做准备。通过设置保温时间和温度，可以对电镦完成后的电镦件直接加热保温，也可以待其冷却后再加热保温。后者比前者的保温时间要长一些。电镦结束后，可选用热电镦件保温或冷电镦件保温，所述热电镦件保温为在电镦结束后立即对其进行加热保温；所述冷电镦件保温为电镦结束后先空冷后再进行保温。保温温度为1020-1100℃；热电镦件保温时间为30min，冷电镦件保温时间为45-60min。

电镦件在加热炉中完成保温后，需立即对其进行模锻成形，如图5所示。其中，1为电镦件，2为上模；3为下模。其锻造温度和工艺参数根据材料、电镦件成形情况及要求设定。通过7000T油压机对始锻温度为1020-1110℃的电镦件进行模锻成形。油压机的模具分为上模具和下模具，上模具为专用模具，共三副，分别是平模、凸模、凹模，下模具即符合工艺设计要求的低速柴油机气阀外形尺寸模具。上模具可进行快速换模和任意组合搭配，完成不同规格低速柴油机气阀的模锻成形。具体组合方法参见中国专利“镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺(CN111097868A)”。

模锻成型后制成的柴油机气阀形状如图6所示，柴油机气阀的盘部中央区域B的晶粒得到细化。晶粒细化可以提升材料的力学性能。当发生塑性变形时，细晶粒可以分散外力，使得塑性变形均匀，应力集中也较小。相应的，晶粒越细，材料的强度、硬度、塑性和韧性也会更好。此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。相反，若气阀晶粒尺寸偏大或晶粒尺寸分布不均匀很容易导致材料在服役过程中晶间裂纹加速扩展而降低材强韧性能和抗蠕变性能。

表面波纹改善可减小气阀电镦坯在模锻成形时的折叠缺陷和偏载失稳倾向。若电镦成形过程中蒜头表面波纹严重，电镦坯在模锻时金属流动方向不合理，会产生折叠缺陷，降低气阀的性能和寿命。通过改善表面波纹，可减小气阀电镦坯在模锻成形时的折叠缺陷和偏载失稳倾向。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于高铬镍基超合金的组份以及高阶次分段动态加载模式的分段数。本实施例中高铬镍基超合金的组份为45％Cr，5％Al，15％Fe，10％Co；余量为Ni与杂质。高阶次分段动态加载模式的分段数为40段。

对本实施例中的高铬镍基超合金进行不同温度、应变速率下的应力应变测试，测试结果如图7所示。现有技术中的Ni80A镍基超合金材料的应力应变测试结果如图2所示。

对比图2与图7可知，本实施例中的高铬镍基超合金在两种相同的应变速率(

与

)和四种相同温度(950℃、1100℃、1150℃与1250℃)下，其应力均小于Ni80A的应力值；在电镦成形过程中，变形抗力小，变形更均匀，热塑性成形较好。

同时，根据曲线可以发现Ni80A合金的应力受到温度的影响更大，尤其是在950-1025℃温度区间，而这个温度正好处于电镦心部温度与表层温度区间，很容易导致动态硬化，加深波纹缺陷。而本实施例中的高铬镍基超合金的应力受温度的影响差异较小，例如：图7(a)中，在温度变化范围950℃～1250℃内,高铬镍基超合金的应力变化范围60～225Mpa，然而图2(a)中，在同样的温度变化范围950℃～1250℃内，Ni80A镍基超合金的应力变化范围0～800MPa，因此相对Ni80A合金来说，高铬镍基超合金可成形的电镦工艺参数范围更宽泛。

对本实施例中的高铬镍基超合金进行室温力学性能测试，测试结果如表4所示，现有技术中的Ni80A镍基超合金材料的室温力学性能测试结果如表2所示。

表4

对比表4和表2可知，本实施例中的高铬镍基超合金的强度和硬度均高于Ni80A合金，力学性能较好。

对本实施例中的高铬镍基超合金进行电镦有限元模拟，高阶次分段动态加载模式下的电镦过程中的电镦蒜头形状如图8所示，低阶次分段动态加载模式下的电镦过程中的电镦蒜头形状如图9所示。对比图8和图9可知，高阶次分段动态加载模式下的电镦蒜头成形光滑，无凹坑折叠缺陷。

本实施例中高阶次分段动态加载模式的分段数为40次，低阶次分段动态加载模式的分段数为10次，表5是两种加载模式的对比：

表5

实施例3-5

表6 高铬镍基超合金配方的对比

组合1：C:0.08％；Si：0.33％；B：0.01％；Cu：0.36％；Ti：0.08％；Nb：0.06％；Ta：0.04％；V：0.03％；Mn：0.1％；Ce:0.2％；

组合2：C:0.08％；Si：0.42％；B：0.01％；Cu：0.34％；Ti：0.1％；Nb：0.1％；Ta：0.04％；V：0.07％；Mn：0.2％；Ce:0.4％；

组合3：C:0.1％；Si：0.36％；B：0.01％；Cu：0.33％；Ti：0.08％；Nb：0.06％；Ta：0.08％；V：0.05％；Mn：0.16％；Ce:0.35％；

其中，任选元素的加入能够进一步提高合金性能：Ti、Nb元素可以与Ni形成γ’沉淀强化相，可获得较好的高温强度。同时Nb还有良好的强热性。C元素是钢中不可缺少的元素，也高强度的碳化物形成元素。通常耐热钢中的C在时效时以碳化物形式析出，可改善力学性能。Si是抗高温腐蚀的有益元素。可在高温下形成保护性好的SiO2致密氧化膜，同时Si与Al共同合金化可明显提高抗高温氧化性能。B元素可提高钢的淬透性和高温强度，同时还有强化晶界的作用。Cu元素可改善耐蚀能力。Ta元素在合金中作为固溶强化剂，可同Ti和Cr一起抑制硫化作用。V元素是强碳化物的形成元素，可提高耐热钢的热强性。对晶粒也有细化作用，能明显改善热加工工艺塑性。Ce元素为稀土元素，可改善合金的物理化学性能，并提高其高温机械性能。Mn元素是良好的脱氧剂和脱硫剂，可提高热加工性。与铁形成固溶体，可增加强度和硬度。不可避免的杂质元素主要为S和P。

实施例3-5

表7 高铬镍基超合金性能参数对比

综上，新型镍基超合金材料相比于3J40合金与Ni80A合金含有高含量的Cr元素，增加了片层状γ’相和不连续沉淀析出的α-Cr相的含量，使得合金具有更高的硬度和耐高温蠕变性能，而硬度能达到650HV以上。同时，在高Cr浓度材料中，加入Al元素后，可以从γ相基体中沉淀析出γ’(Ni3Al4)相，这是一种连续沉淀析出强化相，也能提高合金抗高温蠕变性能。此外，由于Co元素的加入，将有益于合金在热腐蚀孕育期形成连续的保护性氧化膜，提供合金抗热腐蚀性能；在热腐蚀扩散期，钴还可以有效地阻止硫在合金中的扩散，进一步提高合金耐蚀性。Co元素在镍基合金中也是一种固溶元素，能通过固溶强化的方式提高合金的强度。因此，与普通Ni-Cr合金相比，此新材料制造的气阀拥有更高的硬度，更好的耐高温、耐腐蚀、抗蠕变性能。

实施例3-5所述高铬镍基超合金用于制造柴油机气阀的工艺，同实施例1和2，在此不累述。

Claims (10)

1.一种高铬镍基超合金，其特征在于，包含以质量百分比计的如下必要元素： 35~45%Cr，1.0~5% Al，0.2~15% Fe，0.1~10% Co；余量为Ni与杂质，或者Ni、杂质与任选元素。

2.根据权利要求1所述的高铬镍基超合金，其特征在于，任选元素为以下元素中的任意一种或组合，按重量百分比计： Si≤5%， B≤0.01%，C≤0.1%，Cu ≤5%，Ti≤0.1%，Nb≤0.1%，Ta≤0.1%，V≤0.1%，Mn≤0.2%，Ce 0.01~0.5%，S 0.01~0.2%，P 0.01~0.2%。

3.一种柴油机气阀，其特征在于：采用权利要求1或2所述的高铬镍基超合金制成。

4.一种柴油机气阀制造工艺，采用电镦-锻成形工艺，即电镦形成电镦蒜头后，进行模锻成形，其特征在于，电镦过程中采用高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数；电镦成形工艺参数包括电镦电流；所述高阶次分段动态加载模式：将电镦行程细分为10段以上，为每一段电镦行程加载相应的电镦成形工艺参数，从而降低相邻电镦行程的电镦成形工艺参数在全程电镦成形工艺参数范围内的变化幅度。

5.根据权利要求4所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，预先通过有限元模拟高阶次分段动态加载模式下的电镦过程，优选出满足电镦形状要求与晶粒匀细度要求的电镦成形工艺参数加载方案，电镦成形工艺参数加载方案由每一段电镦行程的电镦成形工艺参数组成。

6.根据权利要求4所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，在电镦之前对电镦杆料进行端面处理：对端面倒圆角或倒斜角。

7.根据权利要求4或5所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，电镦成形工艺参数还包括预热时间、预热温度、顶镦力、砧子后退速度、夹持长度与夹持力；电镦行程分段数在40段以上；通过高阶次分段动态加载模式施加电镦成形工艺参数使得全程电镦温度控制在1100~1000℃。

8.根据权利要求4所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，在电镦完成后，模锻成形之前，进行保温处理以确保电镦件的始锻温度满足模锻要求。

9.根据权利要求4所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，模锻成形采用的模具包括上模具与下模具；下模具用于形成柴油机气阀的外形尺寸；上模具用于增大电镦蒜头中心区域的变形量，促使电镦蒜头中心区域发生动态再结晶； 上模具包括平模、凸模与凹模；根据柴油机气阀的外形尺寸选择不同类型的上模具或上模具组合来配合下模具进行模锻成型。

10.根据权利要求4所述的柴油机气阀制造工艺，其特征在于，原材料采用如权利要求1所述的高铬镍基超合金制成的电镦杆料。

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