CN1058650C - 粉末冶金阀座制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于用粉末冶金法制造铁类合金，具体地说是制造汽车发动机的阀座。本发明的方法是按重量计含有1～3%铜，0.2～1%钼，0.5～3%镍，0.5～2%二硫化钼，0.8～1.2%石墨，其余为铁的粉末混合物，在500MPa压力下压制成形，而后在分解氨气氛中，于1120～1250℃温度下烧结，本发明在粉末混合物中添加了0.2～0.6%的三氧化二镧，并将阀座预成形坯烧结冷却后再在1000～1200℃温度下加热，在800～900MPa压务下热锻成形。
Description
本发明属于用粉末冶金法制造铁类合金，具体地说是制造汽车发动机的阀座。
汽车发动机阀座是发动机中频繁受冲击，易磨损的关键零件，所述阀座一般工作温度为600～700℃，瞬时温度可达1000℃左右，承受200次/min的循环活塞挺杆冲击，并且是在压缩的燃烧气体腐蚀下工作，因此，阀座材质必须具备耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳性能。目前，阀座材质通常采用铬钼合金铸铁，其机械性能较好，但不足之处是生产成本高，材料利用率只有25～30％，能量消耗大，且铸造件的自润滑性差。因此铸造件阀座在采用无铅汽油的情况下，短时间内产生异常磨损，造成燃烧气体泄漏，致使发动机功率下降，并且污染环境。
发明专利CN 1007090公开了一种制造阀座圈的方法，该方法是将按重量计含有0.8～1.5％石墨，1.0～4％铅，0.5～5％镍，1.2～1.8％钼，9.6～14.4％钴，其余为铁的粉末混合物在40至60千牛顿/厘米压力下压成阀门密封环，使环在中性气氛中于1100℃到1200℃下烧结并在高于120千牛顿/厘米压力下最后压制，如果需要可进行热处理。此方法的粉末混合物添加了0.5～1.5重量％二硫化钼。上述发明存在的不足之处是制品的添加料中含有1.0～4重量％的铅粉。铅是对人体十分有害的物质，尤其是铅粉极易吸入人体内而不能排出，长期吸入可致人大脑损伤。另外，上述发明最后压制采用热复压方法，其变形只有轴向压缩，几乎没有横向流动，因此抗拉强度、冲击功、密度、硬度等项机械性能指标较低，金相组织珠光体量较低，导致产品的耐磨性和抗疲劳度较差。
本发明的目的是用粉末冶金方法制造一种综合机械性能好，生产操作无毒且成本低廉的发动机阀座。
本发明是这样实现的。一种采用粉末冶金制造阀座的方法，将按重量计含有1～3％铜，0.2～1％钼，0.5～3％镍，0.5～2％二硫化钼，0.8～1.2％石墨，其余为铁的粉末混合物，在400～500MPa压力下压制成阀座预成形坯，而后将阀座预成形坯在分解氨气氛中，于1120～1250℃(温度下烧结，本发明在粉末混合物中添加了0.2～0.6％(重量)的三氧化二镧(La2O3)，并且将阀座预成形坯烧结冷却后再在1000～1200℃温度下加热，在800～900MPa压力下，采用无飞边限模热锻成形。采用本发明制造阀座根据需要可对制件进行热处理。
与背景技术相比，本发明有以下有益效果。
1、采用本发明方法制造的粉末冶金零件与传统的不加三氧化二镧的粉末冶金工艺制造的零件相比，能细化晶粒，改变夹杂的形态和分布，形成新强化相和球化石墨，使制品主要机械性能大大提高。抗拉强度增大一倍，冲击功At增大2倍，锻态金相组织珠光体含量达90％以上，其它指标如伸长率、硬度HRC、密度(锻态)ρ都有明显提高。
2、传统的粉末冶金阀座制造方法是将铁基粉末混合物进行压制、烧结成形，其材料机械性能较差，特别是抗疲劳等性能较差。本发明最后一道工序采用粉末热锻技术，在1000～1200℃温度下加热，在800～900MPa压力下无飞边限模热锻成形，使制品的密度达到理论密度的98％，经相应的热处理后形成数量多，分布均匀，颗粒细小的碳化物(颗粒平均大小为0.12μm)，因此本发明的阀座具有很好的耐磨性和抗疲劳度。
3、与CN1007090相比，去掉了添加铅粉工艺，减少对环境的污染，而加入0.2～0.6％La2O3，可用于无铅汽油发动机，延长了阀座使用寿命。
4、与铸造方法制造阀座相比，本发明材料利用率可达95％以上，只需少量后序机加工，从而大大降低了生产成本。
以下结合实施例作进一步说明。
实施例1：
制造零件为东风140汽车发动机进气门阀座，零件尺寸：外径：Φ49.65mm，内径：Φ43.5mm，高6.5mm。
生产工艺
一、原料及配比(按重量计)
2％铜，0.8％钼，1％镍，1％二硫化钼，1％石墨，0.4％三氧化二镧，余量为铁粉。
二、压制预成形坯，压力450MPa。
三、烧结预成形坯，温度1120～1250℃，分解氨保护气氛中进行。
四、锻造加热，温度：1150±20℃，分解氨保护气氛中进行。
五、热锻，压力800～900MPa，采用无飞边限模锻造。
产品性能：
抗拉强度 σb 1280MPa
伸长率 δ 3.2％
冲击功 Ak 21J/cm2
硬度 HRC 36.8
密度(锻态) ρ 7.65克/厘米3
锻态金相组织 珠光体 90％
以下是在采用上述配方的情况下，未加三氧化二镧所加工的阀座零件的产品性能。
抗拉强度 σb 60MPa
伸长率 δ 1.5％
冲击功 Ak 8J/cm3
硬度 HRC 32
密度 ρ 7.6克/厘米3
金相组织 珠光体 40％
实施例2：
汽车发动机排气门阀座，零件尺寸：外径：Φ44.15mm，内径：Φ35.6mm，高10mm。
生产工艺
一、原料及配比(按重量计)
2％铜，0.8％钼，1.5％镍，1.5％二硫化钼，1％石墨，0.6％三氧化二镧，余量为铁粉。
二、压制预成形坯，压力500MPa。
三、烧结预成形坯，温度：1120～1250℃，分解氨气氛中进行。
四、锻造加热，温度：1150±20℃
五、热锻，压力900MPa，采用无飞边限模锻造。
实施例3：
制造零件为汽车发动机排气阀阀座，零件尺寸：外径：Φ44.15mm，内径：Φ35.6mm，高10mm。
一、原料及配(按重量计)
2.5％铜，0.5％钼，2％镍，1.6％二硫化钼，0.9％石墨，0.3％三氧化二镧，余量为铁粉。
二、压制预成形坯，压力470MPa。
三、烧结预成形坯，温度：1200℃，分解氨气氛中进行。
四、锻造加热，温度1100℃，分解氨保护气氛中进行。
Claims (1)
- 一种采用粉末冶金制造阀座的方法，将按重量计含有1～3％铜，0.2～1％钼，0.5～3％镍，0.5～2％二硫化钼，0.8～1.2％石墨，其余为铁的粉末混合物，在400～500MPa压力下压制成阀座预成形坯，而后将阀座预成形坯在分解氨气氛中，于1120～1250℃温度下烧结，其特征是在粉末混合物中添加了0.2～0.6％(重量)的三氧化二镧(La2O3)，并且将阀座预成形坯烧结冷却后再在1000～1200℃温度下加热，在800～900MPa压力下，采用无飞边限模热锻成形。
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