一种耐高温气缸排气门组的制作方法
一种耐高温气缸排气门组的制作方法
【专利说明】一种耐高温气缸排气门组
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉一种耐高温气缸排气门组，属于汽车发动机配件技术领域。
【背景技术】
[0003]汽车发动机的配气机构是保证发动机在工作过程中，按一定时间使新鲜混合气进入气缸，并将燃烧后的废气排除气缸的工作机构，气门组件则是发动机进、排气的控制部分，气门组件工作是否正常，直接影响发动机的动力性。目前，气门组件包括气门、锁片、气门弹簧座、挺柱、垫片、气门弹簧等零件，气门的往复运动是靠凸轮轴作用挺柱或垫片，挺柱推动气门来实现的，现有气门和气门弹簧座通常采用重量较大耐冲击性能差，容易形成微裂纹影响气门组的使用寿命。
【发明内容】
[0004]一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%, Mo 2-3%, W 1-2%, Mn 0.8-0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti2-3%，Cr 12-13%，Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为 Fe 及不可避免的杂质；将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080 °C保温1s后水淬，450-500 °C回火；然后980-1010°C保温1s后油淬，430-440°C回火；最后950_970°C保温1s后油淬，380-410°C 回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0005]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30-35%，Mo 4-5%，Cr 1-2%, Ni 0.68-0.95%，B 0.2-0.3%，Ta 0.2-0.6%，Sn0.5-0.6%，Gd 0.12-0.26%，C 0.05-0.13%，余量为 W ；
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8-12微米，得到排气门。
[0006]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8-9 %，T1:5_6%，Mn:2-3 %，Ni:0.8-0.9 %，Zn:0.6-0.7 %，Fe:0.3-0.4 %，W:0.2-0.3 %，Cr:0.1-0.2%，Co:0.08-0.09 %，Mg:0.05-0.06 %，Zr:0.02-0.03 %，Ce:0.01-0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5-10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0007]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.13%，Si 3.4%，Mo 2%，W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%，V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0008]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.27%，Si 4%，Mo 3%，W2%，Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%，Cr 13%，Ni 3.24%，Co 1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0009]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.2%，Si 3.7%, Mo 2.5%，W 1.5%, Mn 0.9%, P^0.035%, S^0.035%, Ti 2.5%, Cr 12.5%, Ni 3%, Co 1.1%,V 0.45%,余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 30%，Mo 4%，Cr 1%，Ni0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为 W。
[0011]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 35%，Mo 5%，Cr 2%，Ni0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为 W。
[0012]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 33%，Mo 4.5%，Cr 1.5%，Ni0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C 0.1%，余量为 W。
[0013]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 % , Ti:5 % ,Mn:2 % ,Ni:0.8 %，Zn:0.6 %，Fe:0.3 % ,W:0.2 % , Cr:0.1 %，Co:0.08 %，Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0014]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6 %，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe: 0.4 % , W:
0.3 % , Cr: 0.2 %，Co: 0.09 %，Mg: 0.06 % , Zr: 0.03 % , Ce: 0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0015]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，Ti:5.5 %，Mn:2.5 %，N1:0.85 % , Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 %，Zr:0.025 %，Ce:0.015 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0016]上述
【发明内容】
相对于现有技术的有益效果在于:I)本发明铁基合金材料可以充分满足发动机气门主体材料的强度要求；2)对发动机气门进行碳氮共渗热处理提高进气门的硬度及强度，避免出现腐蚀点；3)通过堆焊处理使得发动机气门锥面达到更高的耐磨性和耐冲击，相应的疲劳性能也得到提高；4)通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能。5)气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【具体实施方式】
[0017]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0018]实施例1
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:c
0.13%，Si 3.4%，Mo 2%, W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%, V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050°C保温1s后水淬，450°C回火；然后980°C保温1s后油淬，430°C回火；最后950°C保温1s后油淬，380°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0019]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30%，Mo 4%，Cr 1%，Ni 0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为W; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8微米，得到排气门。
[0020]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 %，T1:5 %，Mn:2 % ,Ni:0.8 %，Zn:0.6 % ,Fe:0.3 % ,W:0.2 %，Cr:0.1 %，Co:0.08 % ,Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0021]实施例2
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.27%，Si 4%,Mo 3%,W 2%,Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%, Cr 13%，Ni 3.24%,Co 1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1080 °C保温1s后水淬，500 °C回火；然后1010°C保温1s后油淬，440°C回火；最后970°C保温1s后油淬，410°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0022]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 35%，Mo 5%，Cr 2%，Ni 0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为W; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约12微米，得到排气门。
[0023]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6%，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe: 0.4 % , W: 0.3 % , Cr: 0.2 %，Co: 0.09% , Mg: 0.06 % , Zr: 0.03%，Ce: 0.02 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0024]实施例3
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.2%，Si 3.6%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P^0.035%，S^0.035%，Ti 2.5%，Cr 12.5%，Ni 3%，Co 1.1%，V 0.45%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1070°C保温1s后水淬，470°C回火；然后990°C保温1s后油淬，435°C回火；最后960°C保温1s后油淬，390°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制 在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0025]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 33%，Mo 4.5%，Cr 1.5%，Ni 0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C
0.1%，余量为W ； 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约10微米，得到排气门。
[0026]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，T1:5.5%，Mn:2.5 %，N1:0.85 %，Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 % , Zr:0.025 %，Ce:0.015 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度7微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0027]实施例4
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.15%，Si 3.5%，Mo 2.3%，W 1.4%，Mn 0.83%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.2%，Cr 12.3%，Ni 2.9%，Co 1.05%，V 0.43%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1055°C保温1s后水淬，453°C回火；然后985°C保温1s后油淬，433°C回火；最后954°C保温1s后油淬，384°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0028]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 31%，Mo 4.2%，Cr 1.3%，Ni 0.69%，B 0.23%，Ta 0.24%，Sn 0.52%，Gd 0.14%，C0.07%，余量为W ； 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约9微米，得到排气门。
[0029]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.3 %，T1:5.2% ,Mn:2.1 % ,Ni:0.84 % , Zn:0.62 % ,Fe:0.33 %，W:0.22 % , Cr:0.11 % ,Co:0.083 %，Mg:0.054 % , Zr:0.023 %，Ce:0.013 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度6微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0030]实施例5
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.25%，Si 3.9%，Mo 2.8%，W 1.7%，Mn 0.93%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.7%，Cr 12.7%，Ni 3.1%，Co 1.15%，V 0.48%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1075°C保温1s后水淬，495°C回火；然后1005°C保温1s后油淬，437°C回火；最后968°C保温1s后油淬，407°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0031]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 34%，Mo 4.7%, Cr 1.8%，Ni 0.93%, B 0.27%，Ta 0.57%，Sn 0.58%，Gd 0.24%，C0.11%，余量为W ; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约9微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约11微米，得到排气门。
[0032] 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.8 %，T1:5.7% ,Mn:2.6 % ,Ni:0.87 % , Zn:0.68 % ,Fe:0.39 %，W:0.28 % , Cr:0.17 % ,Co:0.086 %，Mg:0.056 % , Zr:0.027 %，Ce:0.017 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度9微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
【主权项】
1.一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈， 制造所述排气门具体步骤为:按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%, Mo 2-3%, W 1-2%, Mn 0.8-0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti2-3%，Cr 12-13%，Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为 Fe 及不可避免的杂质；将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ； 锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080 °C保温1s后水淬，450-500 °C回火；然后980-1010°C保温1s后油淬，430-440°C回火；最后950_970°C保温1s后油淬，380-410°C 回火； 热处理后进行对工件切削加工， 切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟， 对工件锥面磨削加工， 锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30-35%，Mo 4-5%，Cr 1-2%, Ni 0.68-0.95%，B 0.2-0.3%，Ta 0.2-0.6%，Sn0.5-0.6%，Gd 0.12-0.26%，C 0.05-0.13%，余量为 W ； 对工件表面打磨， 工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8-12微米，得到排气门， 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8-9 %，Ti:5-6 %，Mn:2-3 % ,N1:0.8-0.9 % ,Zn:0.6-0.7 % ,Fe:0.3-0.4 %，W:0.2-0.3 % , Cr:0.1-0.2 %，Co:0.08-0.09 %，Mg:0.05-0.06 %，Zr:0.02-0.03 %，Ce:0.01-0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质； 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温， 之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5-10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。2.如权利要求1或2所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.13%，Si 3.4%，Mo 2%, W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%，V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.27%，Si4%，Mo 3%，W 2%，Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%，Cr 13%，Ni 3.24%，Co1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质。4.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.2%，Si3.7%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.5%，Cr 12.5%，Ni 3%，Co 1.1%，V 0.45%，余量为Fe及不可避免的杂质。5.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co30%，Mo 4%，Cr1%，Ni 0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为 W。6.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co35%,Mo 5%, Cr2%，Ni 0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为 W。7.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co33%，Mo 4.5%, Cr1.5%，Ni 0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C 0.1%，余量为 W。8.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 %，Ti:5 %，Mn:2 %，Ni:0.8 %，Zn:0.6 %，Fe:0.3 %，W:0.2 %, Cr:0.1 %，Co:0.08 %，Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。9.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6 %，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe:0.4 % , W: 0.3 % , Cr: 0.2 % , Co: 0.09 % , Mg: 0.06 % , Zr: 0.03 %，Ce: 0.02 %，余量为Cu及不可避免的杂质。10.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，Ti:5.5 %，Mn:2.5 %，N1:0.85 %，Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 %，Zr:0.025 %，Ce:0.015%，余星为Cu及不可避免的杂质ο
【专利摘要】一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，制造所述排气门具体步骤为：按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为：C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%，Mo 2-3%，W 1-2%，Mn 0.8-0.95%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2-3%，Cr 12-13%， Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质；通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能，气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【IPC分类】F01L3/04, F01L3/02, C22C38/52, C22C9/01, C23C8/34, B23P15/00, F01L3/10
【公开号】CN104895639
【申请号】CN201510265817
【发明人】王华美
【申请人】王华美
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月24日
【专利说明】一种耐高温气缸排气门组
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉一种耐高温气缸排气门组，属于汽车发动机配件技术领域。
【背景技术】
[0003]汽车发动机的配气机构是保证发动机在工作过程中，按一定时间使新鲜混合气进入气缸，并将燃烧后的废气排除气缸的工作机构，气门组件则是发动机进、排气的控制部分，气门组件工作是否正常，直接影响发动机的动力性。目前，气门组件包括气门、锁片、气门弹簧座、挺柱、垫片、气门弹簧等零件，气门的往复运动是靠凸轮轴作用挺柱或垫片，挺柱推动气门来实现的，现有气门和气门弹簧座通常采用重量较大耐冲击性能差，容易形成微裂纹影响气门组的使用寿命。
【发明内容】
[0004]一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%, Mo 2-3%, W 1-2%, Mn 0.8-0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti2-3%，Cr 12-13%，Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为 Fe 及不可避免的杂质；将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080 °C保温1s后水淬，450-500 °C回火；然后980-1010°C保温1s后油淬，430-440°C回火；最后950_970°C保温1s后油淬，380-410°C 回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0005]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30-35%，Mo 4-5%，Cr 1-2%, Ni 0.68-0.95%，B 0.2-0.3%，Ta 0.2-0.6%，Sn0.5-0.6%，Gd 0.12-0.26%，C 0.05-0.13%，余量为 W ；
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8-12微米，得到排气门。
[0006]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8-9 %，T1:5_6%，Mn:2-3 %，Ni:0.8-0.9 %，Zn:0.6-0.7 %，Fe:0.3-0.4 %，W:0.2-0.3 %，Cr:0.1-0.2%，Co:0.08-0.09 %，Mg:0.05-0.06 %，Zr:0.02-0.03 %，Ce:0.01-0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5-10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0007]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.13%，Si 3.4%，Mo 2%，W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%，V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0008]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.27%，Si 4%，Mo 3%，W2%，Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%，Cr 13%，Ni 3.24%，Co 1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0009]所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C 0.2%，Si 3.7%, Mo 2.5%，W 1.5%, Mn 0.9%, P^0.035%, S^0.035%, Ti 2.5%, Cr 12.5%, Ni 3%, Co 1.1%,V 0.45%,余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 30%，Mo 4%，Cr 1%，Ni0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为 W。
[0011]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 35%，Mo 5%，Cr 2%，Ni0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为 W。
[0012]所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co 33%，Mo 4.5%，Cr 1.5%，Ni0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C 0.1%，余量为 W。
[0013]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 % , Ti:5 % ,Mn:2 % ,Ni:0.8 %，Zn:0.6 %，Fe:0.3 % ,W:0.2 % , Cr:0.1 %，Co:0.08 %，Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0014]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6 %，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe: 0.4 % , W:
0.3 % , Cr: 0.2 %，Co: 0.09 %，Mg: 0.06 % , Zr: 0.03 % , Ce: 0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0015]所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，Ti:5.5 %，Mn:2.5 %，N1:0.85 % , Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 %，Zr:0.025 %，Ce:0.015 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。
[0016]上述
【发明内容】
相对于现有技术的有益效果在于:I)本发明铁基合金材料可以充分满足发动机气门主体材料的强度要求；2)对发动机气门进行碳氮共渗热处理提高进气门的硬度及强度，避免出现腐蚀点；3)通过堆焊处理使得发动机气门锥面达到更高的耐磨性和耐冲击，相应的疲劳性能也得到提高；4)通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能。5)气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【具体实施方式】
[0017]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0018]实施例1
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:c
0.13%，Si 3.4%，Mo 2%, W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%, V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050°C保温1s后水淬，450°C回火；然后980°C保温1s后油淬，430°C回火；最后950°C保温1s后油淬，380°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0019]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30%，Mo 4%，Cr 1%，Ni 0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为W; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8微米，得到排气门。
[0020]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 %，T1:5 %，Mn:2 % ,Ni:0.8 %，Zn:0.6 % ,Fe:0.3 % ,W:0.2 %，Cr:0.1 %，Co:0.08 % ,Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0021]实施例2
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.27%，Si 4%,Mo 3%,W 2%,Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%, Cr 13%，Ni 3.24%,Co 1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1080 °C保温1s后水淬，500 °C回火；然后1010°C保温1s后油淬，440°C回火；最后970°C保温1s后油淬，410°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0022]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 35%，Mo 5%，Cr 2%，Ni 0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为W; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约12微米，得到排气门。
[0023]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6%，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe: 0.4 % , W: 0.3 % , Cr: 0.2 %，Co: 0.09% , Mg: 0.06 % , Zr: 0.03%，Ce: 0.02 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0024]实施例3
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.2%，Si 3.6%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P^0.035%，S^0.035%，Ti 2.5%，Cr 12.5%，Ni 3%，Co 1.1%，V 0.45%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1070°C保温1s后水淬，470°C回火；然后990°C保温1s后油淬，435°C回火；最后960°C保温1s后油淬，390°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制 在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0025]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 33%，Mo 4.5%，Cr 1.5%，Ni 0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C
0.1%，余量为W ； 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约10微米，得到排气门。
[0026]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，T1:5.5%，Mn:2.5 %，N1:0.85 %，Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 % , Zr:0.025 %，Ce:0.015 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度7微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0027]实施例4
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.15%，Si 3.5%，Mo 2.3%，W 1.4%，Mn 0.83%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.2%，Cr 12.3%，Ni 2.9%，Co 1.05%，V 0.43%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1055°C保温1s后水淬，453°C回火；然后985°C保温1s后油淬，433°C回火；最后954°C保温1s后油淬，384°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0028]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 31%，Mo 4.2%，Cr 1.3%，Ni 0.69%，B 0.23%，Ta 0.24%，Sn 0.52%，Gd 0.14%，C0.07%，余量为W ； 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约9微米，得到排气门。
[0029]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.3 %，T1:5.2% ,Mn:2.1 % ,Ni:0.84 % , Zn:0.62 % ,Fe:0.33 %，W:0.22 % , Cr:0.11 % ,Co:0.083 %，Mg:0.054 % , Zr:0.023 %，Ce:0.013 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度6微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0030]实施例5
一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹費座圈，
制造所述排气门具体步骤为:
按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C
0.25%，Si 3.9%，Mo 2.8%，W 1.7%，Mn 0.93%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.7%，Cr 12.7%，Ni 3.1%，Co 1.15%，V 0.48%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1075°C保温1s后水淬，495°C回火；然后1005°C保温1s后油淬，437°C回火；最后968°C保温1s后油淬，407°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?
1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟。
[0031]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 34%，Mo 4.7%, Cr 1.8%，Ni 0.93%, B 0.27%，Ta 0.57%，Sn 0.58%，Gd 0.24%，C0.11%，余量为W ; 对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约9微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约11微米，得到排气门。
[0032] 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.8 %，T1:5.7% ,Mn:2.6 % ,Ni:0.87 % , Zn:0.68 % ,Fe:0.39 %，W:0.28 % , Cr:0.17 % ,Co:0.086 %，Mg:0.056 % , Zr:0.027 %，Ce:0.017 %，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度9微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
【主权项】
1.一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈， 制造所述排气门具体步骤为:按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为:C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%, Mo 2-3%, W 1-2%, Mn 0.8-0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti2-3%，Cr 12-13%，Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为 Fe 及不可避免的杂质；将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s ； 锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080 °C保温1s后水淬，450-500 °C回火；然后980-1010°C保温1s后油淬，430-440°C回火；最后950_970°C保温1s后油淬，380-410°C 回火； 热处理后进行对工件切削加工， 切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h ;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温；扩散后进行淬火，淬火过程:在850°C进行油淬，油温控制在75°C ;清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度190°C，时间150-200分钟， 对工件锥面磨削加工， 锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却；堆焊层材料为:Co 30-35%，Mo 4-5%，Cr 1-2%, Ni 0.68-0.95%，B 0.2-0.3%，Ta 0.2-0.6%，Sn0.5-0.6%，Gd 0.12-0.26%，C 0.05-0.13%，余量为 W ； 对工件表面打磨， 工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钛涂层，涂层厚度约6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约8-12微米，得到排气门， 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8-9 %，Ti:5-6 %，Mn:2-3 % ,N1:0.8-0.9 % ,Zn:0.6-0.7 % ,Fe:0.3-0.4 %，W:0.2-0.3 % , Cr:0.1-0.2 %，Co:0.08-0.09 %，Mg:0.05-0.06 %，Zr:0.02-0.03 %，Ce:0.01-0.02 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质； 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至700°C，升温速率50°C /小时，保温4小时，后降温至550°C，降温速率150°C /小时，后再次降温至3000C，降温速率50°C /小时，保温3小时，后再次降温至150°C，降温速率60°C /小时，保温4小时，后空冷至室温， 之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氧化铝涂层，涂层厚度5-10微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。2.如权利要求1或2所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.13%，Si 3.4%，Mo 2%, W 1%, Mn 0.8%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2%, Cr 12%，Ni 2.8%，Co 1%，V 0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.27%，Si4%，Mo 3%，W 2%，Mn 0.95%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 3%，Cr 13%，Ni 3.24%，Co1.2%，V 0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质。4.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，排气门主体材料为:C0.2%，Si3.7%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P 彡 0.035%，S 彡 0.035%，Ti 2.5%，Cr 12.5%，Ni 3%，Co 1.1%，V 0.45%，余量为Fe及不可避免的杂质。5.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co30%，Mo 4%，Cr1%，Ni 0.68%，B 0.2%，Ta 0.2%，Sn 0.5%，Gd 0.12%，C 0.05%，余量为 W。6.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co35%,Mo 5%, Cr2%，Ni 0.95%，B 0.3%，Ta 0.6%，Sn 0.6%，Gd 0.26%，C 0.13%，余量为 W。7.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为:Co33%，Mo 4.5%, Cr1.5%，Ni 0.8%，B 0.25%，Ta 0.4%，Sn 0.55%，Gd 0.2%，C 0.1%，余量为 W。8.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8 %，Ti:5 %，Mn:2 %，Ni:0.8 %，Zn:0.6 %，Fe:0.3 %，W:0.2 %, Cr:0.1 %，Co:0.08 %，Mg:0.05 %，Zr:0.02 %，Ce:0.01 %，余量为 Cu 及不可避免的杂质。9.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1: 9 %，T1: 6 %，Mn: 3 %，N1: 0.9 %，Zn: 0.7 %，Fe:0.4 % , W: 0.3 % , Cr: 0.2 % , Co: 0.09 % , Mg: 0.06 % , Zr: 0.03 %，Ce: 0.02 %，余量为Cu及不可避免的杂质。10.如权利要求1所述的一种耐高温气缸排气门组，上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):A1:8.5 %，Ti:5.5 %，Mn:2.5 %，N1:0.85 %，Zn:0.65 %，Fe:0.35 %，W:0.25 %，Cr:0.15 %，Co:0.085 %，Mg:0.055 %，Zr:0.025 %，Ce:0.015%，余星为Cu及不可避免的杂质ο
【专利摘要】一种耐高温气缸排气门组，包括排气门和安装于排气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，制造所述排气门具体步骤为：按照排气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，排气门主体材料为：C 0.13-0.27%，Si 3.4-4%，Mo 2-3%，W 1-2%，Mn 0.8-0.95%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2-3%，Cr 12-13%， Ni 2.8-3.24%，Co 1-1.2%，V 0.4-0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质；通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能，气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【IPC分类】F01L3/04, F01L3/02, C22C38/52, C22C9/01, C23C8/34, B23P15/00, F01L3/10
【公开号】CN104895639
【申请号】CN201510265817
【发明人】王华美
【申请人】王华美
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月24日
最新回复(0)