[發明專利]一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉

在審

• 申請號: 201410322740.7
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104096989A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 朱明生;丁立平
• 申請（專利權）人: 博睿泰達科技(北京)有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，屬于高溫耐磨領域。

背景技術

氣門與氣門座是發動機中工作條件最苛刻的一對摩擦副，它們在工作時受到高溫、機械磨損和腐蝕的綜合作用，在高溫、強腐蝕及頻繁沖擊條件下工作的各類發動機進、排氣門，經常因盤錐面的破壞而早期失效，目前我國每年報廢的發動機氣門在四萬只以上。目前國內外氣門材料大致經歷了鉻鋼、硅鉻鋼、鉻基奧氏體鋼和鐵錳奧氏體鋼幾個階段，我國排氣門用鋼主要是4Cr9Si2、4Cr10Si2Mn和21-4N，而這些鋼國內只能滿足40％，60％需要進口，且鑄造加工性能較差，壽命也不長。為了有效提高錐面的抗磨損能力和抗腐蝕性能以滿足工作狀態的需求，在很多氣門上采用涂覆強化合金的方法。采用合理的堆焊方法和堆焊材料修復發動機氣門盤錐面可有效延長氣門的服役壽命，每年可以節省優質鋼材上萬噸，加之設備、能源、工時等，其經濟效益十分客觀。

目前氣門錐面合金強化是增強其承受高溫和腐蝕作用而獲得滿意的耐久性和價格的一種常用方法。目前一般對氣門錐面堆焊Stellite-6高溫耐磨合金進行強化處理。Stellite-6是鈷基錐面強化合金，能大大的提高氣門錐面的耐磨性能，同時合金中添加了Cr元素增加了耐腐蝕性能。鈷金屬是一種稀缺并昂貴資源，我國是一個鈷資源缺乏的國家，每年有半數需要進口，大大限制了其使用。同時Stellite-6在堆焊前需要對基體進行預熱，才能保證堆焊焊層不開裂。

資源的缺乏、工藝性能的不足以及高昂的價格促使我們尋找低價格高性能優良工藝的替代材料，以滿足氣門錐面堆焊的技術要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，其特征在于可以堆焊于發動機氣門的錐面增加耐磨性和耐腐蝕性。為實現上述目的，本發明的發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉含有下列質量比的化學成分：

25至32％?鉻，

2至5％?鉬，

1.3至3％?硼，

0.5至5％?錳，

11至16％?鎳，

0.1至0.3％?氮，

0.5至3％?鈦，

0.04至4％硅，

小于0.1％的碳，

余量為不小于40％的鐵。

上述一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，其特征在于所述的噴焊粉的組份按重量百分比優選為，鉻為26-30％，鉬為3-4.5％，硼為1.3-3％，錳為0.5-3.5％，鎳為12-15％，氮為0.1-0.3％，鈦為0.5-2％，硅為0.04-4％，碳小于0.1％。

上述一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，可以進一步加入重量百分比不大于2％的鎢。

上述一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，還可以進一步加入重量百分比不大于4％的鋁。

上述一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，其特征在于重量百分比不大于4％的鈮。

本發明的一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉是奧氏體加少量鐵素體的組織，以硼化物、鈦化物硬質相保證材料的硬度。本發明的發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，加入25-32％的鉻。金屬鉻與氧的親和力大，Fe-Cr合金在空氣中高溫氧化時，首先在表面形成Cr2O3膜。該氧化膜結構致密，和基體的黏合力強，可以將內部材料保護起來，具有高耐高溫性能，本材料選取20％-32％的鉻，鉻的最小含量高于20％，使得表面能夠形成非常完整致密的保護性Cr2O3膜，在這種情況下，當膜厚增加、破裂露出基體時，基體有足夠的鉻重新形成氧化膜。

本發明的一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，加入2-5％的鉬，鉬可降低材料的過熱傾向性，提高強度、硬度、熱穩定性。同時鉬和鉻共同作用，改進材料的耐腐蝕性能。

本發明的一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，加入1.3-3％的硼，該材料因為硼的加入，形成細微的硼碳化合物，能大幅度提高材料在高溫下的耐磨性能。

本發明的一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，加入11-16％的鎳元素和0.5-5％的錳。Ni的晶格常數與γ-鐵相近，所以可成連續固溶體，促進奧氏體的穩定性。錳也是奧氏體化元素，鎳、錳、碳、氮錳與鐵固溶起強化的作用，提高基體的硬度和強度。

本發明的一種發動機氣門堆焊用鐵基噴焊粉，加入了0.1-0.3％的氮。氮是強烈的奧氏體形成元素，減少了材料中碳的用量，降低堆焊時產生Cr7C3，Cr23C6的風險，減少晶間腐蝕。N在產品中借氮化物的析出而產生彌散硬化。提高材料的高溫穩定性，增強耐腐蝕性能。