CN100360699C - 一种合金激冷铸铁气门挺柱 - Google Patents
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Abstract
本发明一种合金激冷铸铁气门挺柱涉及的是一种发动机气门挺柱及其配方，属金属铸造类。合金激冷铸铁气门挺柱由钛Ti、硼B、碳C、硅Si、锰Mn、铬Cr、铁Fe合金元素组成，其合金元素成份重量百分配比为：钛Ti 0.001～0.1%、硼B 0.0002～0.001%、碳C 1～2.2%、硅Si 1～2.2%、锰Mn 0.1～0.6%、铬Cr 0.1～0.4%、其余为铁Fe和不可避免的杂质。在生产的激冷铸铁气门挺柱，加入适量的钛、硼、锰、硅、铬、碳，挺柱在铸态情况下，硬度可达到HRC48-56度。通过热处理淬火，硬度可达到HRC58-65度。基本能满足目前各类车船发动机使用的需要。
Description
技术领域
本发明一种合金激冷铸铁气门挺柱涉及的是一种发动机气门挺柱及其配方，属金属铸造类。
背景技术
气门挺柱是燃油发动机内的重要零件，它分菌状和筒状两种，它的耐磨性和抗冲击性直接影响其使用寿命。现在国内各大发动机厂均采用有一定韧性、耐磨、价廉等适用性强的激冷铸铁合金挺柱，将其配置在发动机上，在长期的生产实践中，我们深深地感受到目前的激冷铸铁合金配方根本满足不了目前的发动机高质量的需求，激冷铸铁菌状挺柱目前主要运用在小型四缸发动机内，其致命弱点是韧性不足，在底盘与杆部结合部发生脆断，有的发动机厂家就因为激冷铸铁菌状挺柱易脆断而放弃使用激冷铸铁材料，而选用合金钢材料。
筒状激冷铸铁挺柱目前主要运用在大功率、高转速的燃油发动机内，其致命的弱点是抗冲击能力不足、不耐磨，极易发生早期磨损。山东省一家大型发动机厂就因为筒状激冷铸铁挺柱质量达不到设计要求，而选用优质合金钢Cr12w代替，价格十分昂贵。
最近两年，我国车船用发动机和发电机组用的发动机产量持续上升，在我国的国民经济中担任了非常重要的角色，而气门挺柱则是发动机内非常重要的一个零部件，我们曾发明了一种发动机气门挺柱“专利申请号02138382.0”，在目前的激冷铸铁气门挺柱领域里发挥了一定作用，但也存在一些不足之处，我们发现了一些急需改进的地方，例如，在小型发动机上采用“一种发动机气门挺柱”的配方生产，在合金配方材料上，有的合金不需要添加，例如钼Mo、镍Ni、铜Cu，如添加后会加大生产厂家的生产成本。目前国内几年所有发动机生产厂家的激冷铸铁气门挺柱都用钼铁、镍铁、铜铁等贵重金属，生产厂家的生产成本很高。在大马力、高转速的发动机上，现有的合金材料配方还不能满足生产工艺需要，还须改进有关配方。
发明内容
本发明针对上述不足之处提供一种合金激冷铸铁气门挺柱，更加合理地搭配各项合金成份在激冷铸铁气门挺柱中的比例，以降低生产成本，提高大功率、高转速发动机气门挺柱的工作质量，提高各发动机生产厂家的经济效益。
一种合金激冷铸铁气门挺柱是采取以下方案实现的：一种合金激冷铸铁气门挺柱由钛Ti、硼B、碳C、硅Si、锰Mn、铬Cr、铁Fe合金元素组成，在合金激冷铸铁气门挺柱中加入钛Ti、硼B其晶粒明显细化、更加抗冲击、耐磨，其合金元素成份重量百分比为：
钛Ti 0.001～0.5％ 硼B 0.001～0.05％ 碳C 1～5％
硅Si 1～2.8％ 锰Mn 0.1～0.85％ 铬Cr 0.1～0.9％
其余为铁Fe和国标中已经包含的不可避免的杂质。
一种合金激冷铸铁气门挺柱优选合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.001～0.1％ 硼B 0.001～0.05％ 碳C 1～2.2％
Si 1～2.2％ 锰Mn 0.1～0.6％ 铬Cr 0.1～0.4％
其余为铁Fe和不可避免的杂质。
一种合金激冷铸铁气门挺柱，其优选合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.1～0.5％ 硼B 0.001～0.05％ 碳C 2.2～5％
硅Si 2.2～2.8％ 锰Mn 0.6～0.85％ 铬Cr 0.4～0.9％
其余为铁Fe和不可避免的杂质。
在生产的激冷铸铁气门挺柱，加入适量的钛、硼、锰、硅、铬、碳，挺柱在铸态情况下，激冷面硬度可达到HRC48-56度，通过热处理淬火，激冷面硬度可达到HRC58-65度，基本能满足目前各类车船发动机使用的需要。用该配方制成的气门挺柱可在激冷的基础上再进行整体或局部淬火处理。白口硬度可达到HRC60-65度。使挺柱抗冲击性能增强韧性好，更加耐磨。目前激冷铸铁气门挺柱已在我国几家柴油机厂试用，效果十分理想。
用本发明配方生产的激冷铸铁气门挺柱，不需经热处理淬火工艺，硬度可达HRC50～60，通过热处理淬火，硬度可达HRC60～65，完全能满足目前各类发动机使用的需要。本发明配方不使用非常贵重的金属钼铁、镍铁、铜，用钛、硼来调节合金配比达到设计的各项要求，其晶粒明显细化、白口的组织更加抗冲击、更加耐磨，提高了激冷铸铁气门挺柱的硬度、耐磨性、韧性、抗冲击性能。由于合理地搭配各项合金成份在激冷铸铁气门挺柱中的比例，进一步降低生产成本，每只气门挺柱可以减少成本20％以上，保证发动机气门挺柱的工作质量，提高各发动机生产厂家的经济效益。
具体实施方式
实施例1 合金激冷铸铁气门挺柱
合金成份重量百分比为：
钛Ti 0.001％ 硼B 0.05％ 碳C 1％
硅Si 1％ 锰Mn 0.4％ 铬Cr 0.9％
其余为铁Fe和国标中已经包含的不可避免的杂质。
去应力回火温度550℃，保温2小时出炉空冷，挺柱球坑淬火温度840℃～880℃，回火温度380℃～420℃，保温1小时，硬度HRC46～50。
实施例2 合金激冷铸铁气门挺柱
合金成份重量百分比为：
钛Ti 0.5％ 硼B 0.0002％ 碳C 5％
硅Si 1.8％ 锰Mn 0.85％ 铬Cr 0.4％
其余为铁Fe和国标中已经包含的不可避免的杂质。
去应力回火温度580℃，保温2小时出炉空冷，不需经热处理淬火工艺，硬度可达HRC55～58。
实施例3 合金激冷铸铁气门挺柱
合金成份重量百分比为：
钛Ti 0.25％ 硼B 0.025％ 碳C 2.5％
硅Si 2.8％ 锰Mn 0.1％ 铬Cr 0.1％
其余为铁Fe和国标中已经包含的不可避免的杂质。
去应力回火温度550℃～600℃，保温2小时出炉空冷，热处理淬火温度860℃～950℃，保温15分钟，放入有流动功能的油内冷却，回火温度400℃～420℃，保温1小时，激冷面硬度HRC60～65。
实施例4合金激冷铸铁气门挺柱
合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.001～0.1％ 硼B 0.0002～0.001％ 碳C 1～2.2％
硅Si 1～2.2％ 锰Mn 0.1～0.6％ 铬Cr 0.1～0.4％
其余为铁Fe和不可避免的杂质。
去应力回火温度580℃，保温2小时出炉空冷，不需经热处理淬火工艺，硬度可达HRC55～58。
实施例5 合金激冷铸铁气门挺柱
合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.1～0.5％ 硼B 0.001～0.05％ 碳C 2.2～5％
硅Si 2.2～2.8％ 锰Mn 0.6～0.85％ 铬Cr 0.4～0.9％
其余为铁Fe和不可避免的杂质。
去应力回火温度550℃～600℃，保温2小时出炉空冷，热处理淬火温度860℃～950℃，保温15分钟，放入有流动功能的油内冷却，回火温度400℃～420℃，保温1小时，激冷面硬度HRC60～65。
Claims (2)
1、一种合金激冷铸铁气门挺柱，其特征在于它由钛Ti、硼B、碳C、硅Si、锰Mn、铬Cr、铁Fe合金元素组成，在合金激冷铸铁气门挺柱中加入钛Ti、硼B其晶粒明显细化、更加抗冲击、耐磨，其合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.001～0.1％ 硼B 0.0002～0.001％ 碳C 1～2.2％
硅Si 1～2.2％ 锰Mn 0.1～0.6％ 铬Cr 0.1～0.4％
其余为铁Fe和国标中已经包含的不可避免的杂质。
2、一种合金激冷铸铁气门挺柱，其特征在于它由钛Ti、硼B、碳C、硅Si、锰Mn、铬Cr、铁Fe合金元素组成，在合金激冷铸铁气门挺柱中加入钛Ti、硼B其晶粒明显细化、更加抗冲击、耐磨，其合金元素成份重量百分配比为：
钛Ti 0.1～0.5％ 硼B 0.001～0.05％ 碳C 2.2～5％
硅Si 2.2～2.8％ 锰Mn 0.6～0.85％ 铬Cr 0.4～0.9％
其余为铁Fe和不可避免的杂质。
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Citations (3)
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| JPH0257637A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-27 | Nippon Steel Corp | 高疲労強度ばねの製造方法及びそれに用いるばね用鋼線 |
| US6406565B1 (en) * | 1997-05-12 | 2002-06-18 | Nippon Steel Corporation | High toughness spring steel |
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2005
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| US6406565B1 (en) * | 1997-05-12 | 2002-06-18 | Nippon Steel Corporation | High toughness spring steel |
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