CN106141576B - 一种轿车发动机用耐高温排气门 - Google Patents

Abstract

一种轿车发动机用耐高温排气门，其特征在于：采取熔炼铸造，锻造头部，调质热处理，切削加工，碳氮共渗热处理，锥面磨削加工，锥面堆焊，表面打磨，涂覆涂层的工艺步骤，本发明铁基合金材料可以充分满足气门主体材料的强度要求；对气门进行碳氮共渗热处理提高排气门的硬度及强度，避免出现腐蚀点。

Description

一种轿车发动机用耐高温排气门

技术领域

本发明涉一种轿车发动机用耐高温排气门，属于汽车发动机配件技术领域。

背景技术

气门是发动机的精密零件，用于封锁气流通道，控制内燃机的气体交换，工作时需承受较高的机械负荷和热负荷，同时还承受落座冲击负荷及燃气压力所给予的静负荷，现有的汽车发动机气门多采用金属或合金材料制成,当温度较高时易膨胀，而且气门使用一段时间后磨损严重，使用寿命短，如何创设一种坚固耐用、热胀冷缩系数小，使用寿命长，耐高温，耐摩擦的新的新型发动机气门，使汽车轻量化，最终实现绿色新型能源汽车产业化，成为业界急需改进的目标。

发明内容

一种轿车发动机用耐高温排气门，其特征在于：采取熔炼铸造，锻造头部，调质热处理，切削加工，碳氮共渗热处理，锥面磨削加工，锥面堆焊，表面打磨，涂覆涂层的工艺步骤，其中：

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 3.7%，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1060℃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11微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约5微米，得到排气门。

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气门主体材料的强度要求；2）对气门进行碳氮共渗热处理提高排气门的硬度及强度，避免出现腐蚀点； 3）通过堆焊处理使得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。

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

一种轿车发动机用耐高温排气门，其特征在于：采取熔炼铸造，锻造头部，调质热处理，切削加工，碳氮共渗热处理，锥面磨削加工，锥面堆焊，表面打磨，涂覆涂层的工艺步骤，其中：

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 3.7%，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1060℃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11微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度约5微米，得到排气门。

Claims (1)

1.一种轿车发动机用耐高温排气门，其特征在于：采取熔炼铸造，锻造头部，调质热处理，切削加工，碳氮共渗热处理，锥面磨削加工，锥面堆焊，表面打磨，涂覆涂层的工艺步骤，其中：

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%，Si 3.7%，Mo 2.5%，W 1.5%，Mn 0.9%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti 2.5%，Cr 12.5%， Ni3%，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1060℃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%，C 0.1%，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11微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度5微米，得到排气门。