CN104895639B - 一种耐高温气缸排气门组 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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
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%，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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1050-1080℃保温10s后水淬，450-500℃回火；然后980-1010℃保温10s后油淬，430-440℃回火；最后950-970℃保温10s后油淬，380-410℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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）：Al：8-9﹪，Ti：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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
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%，W1%，Mn 0.8%，P≤0.035%，S≤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。
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≤0.035%，S≤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。
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。
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。
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。
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。
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）：Al：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。
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）：Al： 9﹪，Ti： 6﹪，Mn： 3﹪，Ni： 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。
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）：Al：8.5﹪，Ti：5.5﹪，Mn：2.5﹪，Ni：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。
上述发明内容相对于现有技术的有益效果在于：1）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
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。
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%，Si 3.4%，Mo 2%，W 1%，Mn 0.8%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2%，Cr 12%， Ni2.8%，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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1050℃保温10s后水淬，450℃回火；然后980℃保温10s后油淬，430℃回火；最后950℃保温10s后油淬，380℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，C0.05%，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。
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）：Al：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；
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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
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 0.27%，Si 4%，Mo 3%，W 2%，Mn 0.95%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 3%，Cr 13%， Ni3.24%，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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1080℃保温10s后水淬， 500℃回火；然后1010℃保温10s后油淬，440℃回火；最后970℃保温10s后油淬， 410℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，C0.13%，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。
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）：Al： 9﹪，Ti： 6﹪，Mn： 3﹪，Ni： 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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
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 0.2%，Si 3.6%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2.5%，Cr12.5%， 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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1070℃保温10s后水淬，470℃回火；然后990℃保温10s后油淬，435℃回火；最后960℃保温10s后油淬，390℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，C0.1%，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。
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）：Al：8.5﹪，Ti：5.5﹪，Mn：2.5﹪，Ni：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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
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 0.15%，Si 3.5%，Mo 2.3%，W 1.4%，Mn 0.83%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2.2%，Cr12.3%， 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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1055℃保温10s后水淬，453℃回火；然后985℃保温10s后油淬，433℃回火；最后954℃保温10s后油淬，384℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，C 0.07%，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。
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）：Al：8.3﹪，Ti：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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
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 0.25%，Si 3.9%，Mo 2.8%，W 1.7%，Mn 0.93%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2.7%，Cr12.7%， 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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1075℃保温10s后水淬，495℃回火；然后1005℃保温10s后油淬，437℃回火；最后968℃保温10s后油淬，407℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，C 0.11%，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。
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）：Al：8.8﹪，Ti：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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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。
Claims (7)
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：C0.2-0.27%，Si 3.4-4%，Mo 2.5-3%，W 1.5-2%，Mn 0.9-0.95%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti2.5-3%，Cr 12.5-13%， Ni 3-3.24%，Co 1.1-1.2%，V 0.45-0.5%，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℃，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为10mm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺：在1050-1080℃保温10s后水淬，450-500℃回火；然后980-1010℃保温10s后油淬，430-440℃回火；最后950-970℃保温10s后油淬，380-410℃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℃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℃，保温3h，降温至820-850℃，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℃进行油淬，油温控制在75℃；清洗过程：去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在55℃；回火：进行低温回火，控制炉温度190℃，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℃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%，Sn 0.5-0.6%，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6-10微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度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：Al：8-9﹪，Ti：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℃，升温速率50℃/小时，保温4小时，后降温至550℃，降温速率150℃/小时，后再次降温至300℃，降温速率50℃/小时，保温3小时，后再次降温至150℃，降温速率60℃/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所述的一种耐高温气缸排气门组，堆焊层材料为：Co 30%，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。
3.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：Co 35%，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。
4.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：Co 33%，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。
5.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：Al：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。
6.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：Al： 9﹪，Ti： 6﹪，Mn： 3﹪，Ni： 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。
7.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：Al：8.5﹪，Ti：5.5﹪，Mn：2.5﹪，Ni：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。
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Effective date of registration: 20180207 Address after: 312500, Shizhu village, 133 Star Street, Xinchang County, Zhejiang, Shaoxing Applicant after: XINCHANG QINMIAN TRADE CO.,LTD. Address before: Henan, Luoshan, Xinyang (District, county) righteousness Avenue 65 Applicant before: Wang Huamei |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191031 Address after: Jiaxing City, Zhejiang province 314500 Tongxiang Puyuan sweater City Industrial Park Patentee after: Zhejiang Zhongxin dyeing and Finishing Technology Co.,Ltd. Address before: 312500 Shizhuwan Village, Qixing Street, Xinchang County, Shaoxing City, Zhejiang Province, No. 133 Patentee before: XINCHANG QINMIAN TRADE CO.,LTD. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180316 |