[發(fā)明專利]一種潔凈燃料發(fā)動機粉末冶金高速鋼閥座及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710464874.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107267877B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 羅成;肖紫圣
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業(yè)學院
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C22C38/30;C22C38/20;C22C38/38;C22C38/04;C22C38/60;C22C38/24;C22C33/02;B22F1/00;C21D1/18;C21D9/00;B22F3/02;B22F3/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明公開了一種潔凈燃料發(fā)動機粉末冶金高速鋼閥座及其制備工藝，以W6Mo5Cr4V2高速鋼粉末為基體材料，添加有Cu、Co?Cr?Mo和Fe?Mo硬質(zhì)顆粒；成分質(zhì)量百分比為W6Mo5Cr4V2為45％～57％；Co?Cr?Mo為13％～17％；Fe?Mo為4％～7％；Cu為17％～22％；固體潤滑劑和易切削成分為2％～3％。本發(fā)明采用熔滲燒結和熱處理技術降低提升粉末冶金高速鋼閥座密度、硬度和耐磨性等，一方面能得到穩(wěn)定的合金回火馬氏體和細小彌散二次合金碳化物。另一方面，基體和硬質(zhì)顆粒結合更加牢固，摩擦磨損時不容易從基體上剝落。通過熔滲燒結和熱處理工藝提升了材料密度、硬度和耐磨性等性能。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種潔凈燃料發(fā)動機粉末冶金高速鋼閥座及其制備工藝。

背景技術

氣門閥閥座是發(fā)動機上的重要部件，與氣門配合控制燃氣和廢氣的進出，其性能的好壞直接影響發(fā)動機的功率和經(jīng)濟性。原燃油閥座長期工作在高溫、高沖擊載荷、熱腐蝕氣氛等環(huán)境下，工況十分惡劣。進入21世紀以來，發(fā)動機采用CNG、LPG等潔凈燃料成為我國新能源戰(zhàn)略重點扶持方向，但發(fā)動機使用CNG、LPG等潔凈燃料后，燃料潤滑成分減少，氣門與閥座直接接觸；燃燒時間延長，燃燒溫度升高，閥座紅硬性下降；富含有H₂S氣體等雜質(zhì)，S含量較高，容易發(fā)生硫化腐蝕。因此，原燃油閥座磨損嚴重，不能滿足潔凈燃料發(fā)動機使用要求。

W6Mo5Cr4V2高速鋼具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性強，而且在550～600℃仍可保持高硬度和高耐磨性，是常用的耐磨材料。但W6Mo5Cr4V2高速鋼硬度高，切削加工困難，而且有些情況下材料并不需要太高硬度，如氣門閥座、氣門導管和襯套等。

目前，現(xiàn)有粉末冶金高速鋼閥座制備大多采用鐵基或鐵基合金材料為基體粉末，并添加一定量的Co、Cr、Mo、Ni、C、Si等元素，燒結后形成碳化物彌散鑲嵌在基體中，起到提高粉末冶金高速鋼閥座硬度和耐磨性作用。中國專利(公開號CN102994917A，公開日2013.03.27)公開了一種乙醇燃料發(fā)動機氣門座圈及其制備方法，其材料為C：1.1-1.6％；Cr：6.0-8.0％；Mo：6.0-8.0％；Co：10.0-13.0％；N：i2.0-4.0％；Mn：0.9-1.7％；S：0.7-1.5％；其它不可避免的雜質(zhì)1.0％以下，余量為Fe。添加合金粒子Cr、Mo、Co，輔以MnS作潤滑劑。制備特征為：燒結溫度為1090～1110℃，燒結時間為14～16min。在熱水蒸氣中處理40～60min，其中，溫度為540～560℃，表面生成厚度為3-4μm的Fe₃O₄氧化膜，以提高粉末冶金高速鋼閥座耐磨和耐腐蝕性。中國專利(公開號CN102996196A，公開日2013.03.27)公開了一種發(fā)動機氣門座圈及其制造方法，主要組分的鐵(Fe)；約0.6～1.2wt％的碳(C)；約1.0～3.0wt％的鎳(Ni)；約8.0～11.0wt％的鈷(Co)、約3.0～6.0wt％的鉻(Cr)；約4.0～7.0wt％的鉬(Mo)；約0.5～2.5wt％的鎢(W)；約1.0～3.0wt％的錳(Mn)；約0.2～1.0wt％的鈣(Ca)；和其他不可避免的雜質(zhì)。沖壓該金屬粉末混合物以形成密度為約6.85g/cm³或更高的致密結構；以及在約1130～1180℃的氮氛下燒結所述致密結構，省略浸滲或熱處理。

上述方法存在有如下不足：

①粉末冶金高速鋼閥座基體材料中添加的合金元素主要以固溶和碳化物形式存在才能有效提高材料性能，而上述專利采用的高碳、高合金材料沒有合理配比碳化物的形成所需要的一定比例的C和合金元素，即使通過經(jīng)驗公式進行配比，燒結時也難以控制，并且與基體結合較差；

②采用鐵基或鐵基合金材料為基體，添加大量合金元素而不進行或熱處理溫度低，很難得到高合金組織和細小彌散碳化物，在氣缸內(nèi)氣體燃燒時(約600℃左右)不能保持高硬度，耐磨性大大降低，同時，不進行或熱處理溫度低，得到珠光體等較軟組織，而硬質(zhì)顆粒硬度較高，這種硬度差別會造成基體和硬質(zhì)顆粒剝落。