CN108431258B - 包含新型合金的废气门部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮增压器的废气门部件，其包含合金，合金包含约30至约42重量％的Ni、约15至约28重量％的Cr、约1至约5重量％的Cr、约1至约4重量％的Ti和至少约20重量％的Fe，并且涉及用于制备这种废气门部件的方法。

Description

包含新型合金的废气门部件
技术领域
本发明涉及涡轮增压器领域，特别是用于内燃机的涡轮增压器。
发明背景
涡轮增压器用于增加燃烧空气产量和密度，从而提高内燃机的功率和效率。涡轮增压器的设计和功能在现有技术中详细描述，例如，美国专利号4705463和5399064，其公开内容在此引入作为参考。
用于生产涡轮增压器的材料必须满足严格的性能要求。例如，当暴露于温度高达约1050℃的排气时，材料必须具有足够耐腐蚀。此外，这些材料必须满足机械要求，例如在这些高温下的强度、韧性和摩擦要求。特别是在双涡管涡轮增压器设计中，排气压力变化的高频率导致对废气门材料的拉伸强度、LCF性能和摩擦性质的高要求。
镍铬合金Inconel 713C符合这些高要求，并且在商业上用于废气门部件。Inconel713C具有以下代表性组成：0.2重量％的C、最多1.0重量％的Mn、最多0.015重量％的S、最多1.0重量％Si、最多11.0-14.0重量％的Cr、3.5-5.5重量％的Mo、0.25-1.25重量％的Ti、5.5-6.5重量％的Al、最多5.0重量％的Fe、1.0-3.0重量％的Nb和Ta，余量为Ni。然而，作为含有大量镍的合金，Inconel 713C相对昂贵。
期望具有较低比例的镍的合金代替Inconel 713C，同时保持至少相似的性能。特别地，废气门部件的LCF和微振磨损性能应该是类似的。
发明内容
本发明涉及一种用于涡轮增压器的废气门部件，其包含合金，合金包含约30至约42重量％的Ni、约15至约28重量％的Cr、约1至约5重量％的Cr、约1至约4重量％的Ti和至少约20重量％的Fe，并且涉及用于制备这种废气门部件的过程。
在第一方面中，本发明涉及用于涡轮增压器的废气门部件，其包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％。
在另一方面中，本发明涉及一种用于制备用于涡轮增压器的废气门部件的方法，涡轮增压器包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％；
其中合金经受固溶热处理，随后进行沉淀硬化，并且其中沉淀硬化依次包括以下步骤：
i.在约700至约750℃、特别是约720至约730℃下回火合金；
ii.在约600至约640℃、特别是约615至约625℃下回火合金。
在又一方面中，本发明涉及一种修改用于涡轮增压器的废气门部件的表面的方法，涡轮增压器包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％；
其中废气门部件的表面用平均直径在约100和约2000μm之间的基本球形的丸粒材料进行喷丸硬化。
附图说明
图1是具有表面刻痕的废气门主轴的放大图，其可通过用具有约400μm直径的基本球形丸粒介质对主轴进行喷丸而获得。放大倍数是100倍。
图2是图1所示废气门主轴的另一放大图。放大倍数是250倍。
具体实施方式
在第一方面中，本发明涉及一种用于涡轮增压器的废气门部件，其包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％。
根据本发明第一方面的合金包含约30至约42重量％的Ni。有利地，合金包含约32至约39重量％、特别是约34至约38重量％的Ni。合金进一步包含约15至约28重量％的Cr。有利地，合金包含约17至约26重量％、特别是约19至约24重量％的Cr。合金进一步包含约1至约5重量％的Co。有利地，合金包含约1至约5重量％、特别是约1.5至约4.5重量％的Co。合金进一步包含约1至约5重量％的Ti。有利地，合金包含约1.5至约3.5重量％、特别是约2.0至约3.0重量％的Ti。发现这种类型的合金提供了用作涡轮增压器的废气门部件所需的机械、摩擦和耐腐蚀性质的平衡混合。另外，与Inconel 713C相比，由于高铁含量和低镍含量，合金相对便宜。
合金可以任选地含有一种或多种其它元素以调节其性质。特别地，合金可以任选地包含选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素。有利地，所述元素可以以下列量使用：
约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo，
约0.1至约2重量％、特别是约0.3至约0.8重量％的Al，
约0.1至约3重量％、特别是约0.5至约2.5重量％的Mn，
约0.1至约3重量％、特别是约0.5至约2.5重量％的W，
约0.5至约4重量％、特别是约0.6至约2.4重量％的Si，以及
约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb。
除了Mo、Al、Mn、W、Si和Nb之外，合金还可以含有少量的其它元素，这些量累加的总量小于约2重量％。这些其它元素通常是从原材料或在合金制备期间引入的杂质。然而，只要与杂质总量一起的它们的总量少于约2重量％，那么有目的地添加少量其它元素以细调合金性质也旨在被包括在该定义中。可以少量添加以细调合金性质的元素的实例包括镧系元素、硼或锆。与杂质组合的这些元素有利地累加至小于约1.5重量％、更具体地小于约1重量％并且特别是小于约0.5重量％的总量。
合金可以包含量为约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb，和/或量为约0.1至约3重量％特别是约0.5至约2.5重量％的W，和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo，以及量小于约0.1重量％、特别是约0.02至约0.09重量％的C。不希望受理论束缚，认为Nb、Mo和W与碳化物形成中的Cr竞争。除了提供它们自身的潜在益处，例如提高合金的强度、耐磨性和热气体耐腐蚀性外，因此认为添加Nb、Mo和/或W会减少铬碳化物形成。与合金中相对少量的碳相组合，添加Nb、Mo和/或W可以在合金表面上释放出Cr，然后当暴露于排气时Cr可以形成铬氧化物。氧化铬顶端涂层进而可以减少滑动磨损并且提高抗氧化性。
有利地，合金包含约1重量％至约10重量％的选自Mn、Al和Si的一种或多种元素。更具体地，合金可以含有量为约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb、量为约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo、量为约0.1至约3重量％、特别是约0.5至约2.5重量％的W以及量小于约0.1重量％、特别是量为约0.02至约0.09重量％的C。特别地，合金可以包含量为约1.7至约2.5重量％的Nb、量为约1.0至约3.0重量％的Mo、量为约0.5至约2.5重量％的W以及量为约0.02至约0.09重量％的C。
合金还可以包含约0.5至约10重量％的选自Mn、Al和Si的一种或多种元素。有利地，合金包含量为约0.1至约3重量％、特别是约0.5至约2.5重量％的Mn，和/或量为约0.1至约2重量％、特别是约0.3至约0.8重量％的Al，和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约0.6至约2.4重量％的Si，条件是这些元素的总量累加至约0.5和约10重量％。特别地，合金可以包含量为约0.5至约2.5重量％的Mn、量为约0.3至约0.8重量％的Al和量为约0.6至约2.4重量％的Si。不希望受理论束缚，Mn、Al和Si被认为起到脱氧元素的作用并且可以有助于高温强度和韧性。另外，Al和Si进一步增加抗结垢性，因此可以提高高温耐腐蚀性和耐磨性。
本发明合金中相对高量的铬已经提供了抗氧化性和耐腐蚀性。Al和Si的添加可以用于进一步调节高温抗氧化性和耐腐蚀性。在这种情况下，本发明特别还涉及一种用于涡轮增压器的废气门部件，其包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Mn、W和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、以及约1至约4重量％的Nb，
f)量为约0.5至约10重量％的Al和/或Si，
g)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
h)余量为铁，但量为至少20重量％，
其中合金在约920℃的温度下暴露于具有约4重量％的添加水的柴油排气约360小时的时间段后具有小于约50μm的表面材料的厚度的损失。
合金可以包含约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si、约1至约4重量％的Nb以及小于约0.1重量％的C。合金还可以包含约1.0至约3.0重量％的Mo、约0.3至约0.8重量％的Al、约0.5至约2.5重量％的Mn、约0.5至约2.5重量％的W、约0.6至约2.4重量％的Si、约1.7至约2.5重量％的Nb以及约0.02至约0.09重量％的C。
有利地，合金包含约34至约38重量％的Ni、约19至约24重量％的Cr、约1.5至约4.5重量％的Co、约2.0至约3.0重量％的Ti、约1.0至约3.0重量％的Mo、约0.3至约0.8重量％的Al、约0.5至约2.5重量％的Mn、约0.5至约2.5重量％的W、约0.6至约2.4重量％的Si、约1.7至约2.5重量％的Nb以及约0.02至约0.09重量％的C。
从纯度角度来看，所有上述合金有利地含有小于约0.1重量％的C、小于约0.05重量％的P、小于约0.05重量％的S和/或小于约0.04重量％的N。
根据本发明的合金可以具有良好的机械、化学和摩擦性质，特别是在高温下。合金可以被赋予优良的维氏硬度、极限拉伸强度、伸长率、极限伸长率、屈服强度、蠕变率、耐盐水腐蚀性和氧化稳定性。特别地，由合金制备的废气门部件可以具有与由Inconel 713C制备的相似部件类似的耐疲劳性。耐疲劳性可以例如通过根据德国达姆施塔特的弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所(Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und
Figure BDA0001699744830000071
)LBF的VB101和/或VB102的耐疲劳性测试，在约950℃的温度下测试。
合金可以进一步具有包含第二相颗粒或所述第二相颗粒的聚集体的奥氏体微观结构，其中所述颗粒具有小于约5μm、特别是小于约2μm的平均尺寸。在这种情况下，平均尺寸是指在合金表面上测量/确定的平均尺寸或者在基本平行于合金表面的切割平面上测量/确定的平均尺寸。平均粒径可以例如通过使用根据例如ASTME1245(2008)的自动图像分析来确定。
用于本发明的废气门部件的合金可以进行固溶热处理、沉淀硬化或两者。特别地，发现下面描述的处理可用于制备本发明的废气门部件：
在第二方面中，本发明涉及一种用于制备用于涡轮增压器的废气门部件的方法，涡轮增压器包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％；
其中合金经受固溶热处理，随后进行沉淀硬化，并且其中沉淀硬化依次包括以下步骤：
i.在约700至约750℃、特别是约720至约730℃下回火合金，
ii.在约600至约640℃、特别是约615至约625℃下回火合金。
根据上述方法待处理的合金可以是本发明第一方面中公开的任何合金。
根据上述方法的沉淀硬化有利地在约700至约750℃、特别是约720至约730℃下进行至少约4小时、特别是约6至约12小时、更具体地约7至约9小时，然后在约600至约640℃、特别是约615至约625℃下对合金进行回火至少约4小时、特别是约6至约12小时、更具体地约7至约9小时。温度和时间的这些指示可以涉及回火合金工件的表面温度，或者在温度调节时段期间在表面和芯部之间可能存在温度梯度的非常大的工件的情况下，任选地涉及芯部或最需要响应于温度调节的位置的任何其它位置的温度。
上述方法中的固溶热处理在一定温度下并且在一段时间内进行，以确保合金元素在合金中的基本均匀分布。合适的条件可以包括将合金加热至约950℃以上至少约1小时，特别是将合金加热至约980至约1050℃约3小时或更长时间。
在固溶热处理与沉淀硬化的上述步骤之间，合金可以进一步进行再结晶退火。再结晶退火可以在约830至约890℃、特别是约840至约880℃的温度下执行至少约4小时、特别是约6至约12小时。
通过本发明的第二方面的上述方法可获得的合金可以特征在于奥氏体微观结构，包含细第二相颗粒和改善的机械性质，特别是改善的拉伸强度。特别地，上述方法提供了包含具有以下组成的合金的废气门部件：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％，
其中在约25℃下，在至少约950MPa、特别是约1000至约1200MPa的；并且在约900℃下，在至少约450MPa、特别是约460MPa至约620MPa，合金具有根据例如ISO6892-1和/或ISO6892-2的拉伸强度。
在第三方面中，本发明涉及一种修改用于涡轮增压器的废气门部件的表面的方法，涡轮增压器包含具有以下组成的合金：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si、约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％；
其中废气门部件的至少部分表面用平均直径在约100和约2000μm之间的基本球形的丸粒材料来进行喷丸硬化。
根据上述方法待处理的合金可以是本发明第一方面中公开的任何合金。
根据本发明的第三方面的方法通过在废气门部件的表面上产生多个表面刻痕来修改废气门部件的表面。图1和图2中示出了这种表面刻痕的实例。这些表面刻痕可以具有约20至约70μm、特别是约25至约55μm的平均深度。表面刻痕的平均深度可以例如通过基于约100个相邻刻痕计算平均深度来确定。单个刻痕的深度可以通过光学、光谱或其它方式来确定。表面刻痕可以特征在于根据DIN EN ISO 4287和/或4288测量的表面刻痕，其由小于约25μm、特别是小于约15μm、更具体地小于约10μm、或者在约2和约25μm之间、更具体地在约5至约15μm之间的Rz值限定。Ra值可以在约1至约5μm之间、特别是在约2和约4μm之间。
发现多个表面刻痕可以改善废气门部件的摩擦性能。由于涡轮增压器的废气门部件响应于控制输入而移动或旋转，因此其部件的摩擦性能的改善也降低了控制废气门的滞后。因此，如上所述，其中废气门部件的表面的至少部分进行喷丸硬化的废气门部件也可以具有改进的控制质量。有利地，喷丸硬化的废气门部件特别包含主轴。
在通过喷丸硬化改善摩擦性能的改善的情况下，使用本发明的第一方面的合金可能是特别有利的，合金可以包含量为约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb，和/或量为约0.1至约3重量％特别是约0.5至约2.5重量％的W，和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo，以及量小于约0.1重量％、特别是约0.02至约0.09重量％的C。如上所解释的，据信添加Nb、Mo和/或W可以在合金表面上释放Cr，Cr然后可以形成铬氧化物，这又可以减少滑动磨损并且提高抗氧化性。减少滑动磨损可能会进一步提高控制质量。提高抗氧化性可以帮助保持废气门部件的表面质量较长时间段，并且因此可以进一步改善长期控制质量。
在通过喷丸硬化改善摩擦性能的情况下，使用本发明第一方面的合金也可能是有利的，合金包含约0.6至约6重量％的一种或多种选自Al和Si的元素。有利地，合金包含量为约0.1至约2重量％、特别是约0.3至约0.8重量％的Al和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约0.6至约2.4重量％的Si。如上所解释的，据信添加Si和/或Al可以提高高温耐腐蚀性和耐磨性，并且因此可以进一步改善短期和长期控制质量。
根据上述方法的喷丸硬化步骤有利地用基本球形的丸粒材料执行。这种基本球形的丸粒介质可以商业获得，例如作为适用钢切丝丸。通过将钢丝切割成圆柱形颗粒来制备钢切丝丸，使得颗粒的相应长度与丝的直径基本相同。通过使圆柱体边缘变圆，形成适用颗粒，分类为颗粒形状G1(圆形边缘)、G2(几乎球形颗粒)和G3(球形颗粒)。基本球形的丸粒材料是G2和G3类型的材料。有利地，基本球形的丸粒材料是G3适用钢切丝丸材料。然而，其它喷丸材料也可以是合适的，例如基本球形的矿物丸粒介质，例如玻璃或陶瓷珍珠介质。有利地，基本球形的丸粒材料选自形成适用钢切丝丸、玻璃珍珠、陶瓷珍珠、铜丸和黄铜丸组成的组。基本球形的丸粒材料特别选自适用钢切丝丸、细丸、玻璃珍珠和陶瓷珍珠。
基本球形的丸粒材料适于使废气门部件的表面变形并且可以比所述表面更硬。喷丸硬化材料的维氏硬度可以为约450至约850HV、特别是约670至约730HV。基本球形的丸粒材料的平均直径可以在约100μm与约2000μm之间、更具体地在约200与约800μm之间、特别是在约300与约600μm之间。
有利地，基本球形的丸粒材料是维氏硬度在约670至约730HV之间并且平均直径在约200至约800μm之间、特别是约300至约600μm的适用钢切丝丸介质。
根据本发明的废气门部件可以如下进行喷丸硬化：诸如废气门主轴的废气门部件使用具有一个直径约10mm的空气喷嘴和约2巴的压力的喷枪、使用具有约670至约730HV的维氏硬度和约400μm之间的平均直径的适用钢切丝丸介质通过空气喷射系统(例如来自德国的罗斯勒表面技术(
Figure BDA0001699744830000121
GmbH)的喷射室STD 1400PS)来喷丸硬化。工件与喷嘴之间的距离约为80mm，喷嘴的倾斜角度约为45°。工件以约48rpm的速度旋转，并且喷嘴以约10mm/s的速度在工件上移动4次。
废气门部件的喷丸硬化表面可以任选地进行一个或多个进一步的喷丸硬化。进一步的喷丸硬化可以使通过第一喷丸硬化获得的刻痕边缘变平滑。可以使用相同的、较硬或较软的硬化材料、相同或较小或较大尺寸的材料或其任何组合来执行一个或多个进一步的喷丸硬化。有利地，使用比第一硬化材料更软和/或更小的硬化材料对废气门部件进行至少一次进一步的喷丸硬化。例如，如果第一喷丸硬化材料是维氏硬度在约670至约730HV之间并且平均直径在约300至约800μm之间的适用钢切丝丸介质，则第二喷丸硬化材料可以是具有约5或约6、特别是约6的莫氏硬度和约20至约200μm的平均直径的玻璃珍珠，或具有约20至200μm、特别是约50μm至约150μm的颗粒尺寸的细丸介质。
例如，可以如下进行第二喷丸硬化：如上所述喷丸硬化的废气门部件使用具有约5或约6的布氏硬度和约150μm至约250μm之间的平均直径的玻璃珍珠或者使用约10mm直径和约2巴压力的喷枪的具有约50至约150μm之间的平均直径的细丸通过空气喷射系统(例如来自德国的
Figure BDA0001699744830000122
Figure BDA0001699744830000123
GmbH的喷射室STD1400PS)来第二次喷丸硬化。工件与喷嘴之间的距离约为80mm，喷嘴的倾斜角度约为45°。工件以约48rpm的速度旋转，并且喷嘴以约10mm/s的速度在工件上移动4次。
根据本发明的第三方面的方法提供了一种包含具有以下组成的合金的废气门部件：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％，
其中废气门部件的表面的至少一部分具有多个刻痕。特别地，这些表面刻痕可以具有约20至约70μm、特别是约25至约55μm的平均深度。表面刻痕可以特征在于根据DINENISO4287和/或4288测量的表面刻痕，其由小于约25μm、特别是小于约15μm、更具体地小于约10μm、或者在约2和约25μm之间、更具体地在约5至约15gm之间的Rz值限定。Ra值可以在约1至约5μm之间、特别是在约2和约4μm之间。
如所指示的，上述废气门部件可以进一步表征为根据本发明的第一方面的废气门部件。更具体地，组合本发明的第一、第二和第三方面以共同改进废气门部件的性能可能是有利的。特别地，本发明涉及一种包含具有以下组成的合金的废气门部件：
a)约30至约42重量％的Ni，
b)约15至约28重量％的Cr，
c)约1至约5重量％的Co，
d)约1至约4重量％的Ti，
e)任选地选自由Mo、Al、Mn、W、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素，特别是以下量的一种或多种元素：约0.5至约4重量％的Mo、约0.1至约2重量％的Al、约0.1至约3重量％的Mn、约0.1至约3重量％的W、约0.5至约4重量％的Si以及约1至约4重量％的Nb，
f)任选地总量小于约2重量％的其它元素(杂质)，
g)余量为铁，但量为至少20重量％，
其中在约25℃下，在至少约950MPa、特别是约1000至约1200MPa；并且在约900℃下，在至少约450MPa、特别是约460MPa至约620MPa，合金具有根据例如ISO6892-1和/或ISO6892-2的拉伸强度，并且其中废气门部件的表面的至少一部分具有多个刻痕。特别地，这些表面刻痕可以具有约20至约70μm、特别是约25至约55μm的平均深度。表面刻痕可以特征在于根据DINENISO4287和/或4288测量的表面刻痕，其由小于约25μm、特别是小于约15μm、更具体地小于约10μm、或者在约2和约25μm之间、更具体地在约5至约15μm之间的Rz值限定。Ra值可以在约1至约5μm之间、特别是在约2和约4μm之间。
可能进一步有利的，所述废气门部件的合金包含量为约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb，和/或量为约0.1至约3重量％特别是约0.5至约2.5重量％的W，和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo，以及量小于约0.1重量％、特别是约0.02至约0.09重量％的C。
所述废气门部件的合金包含约0.6至约6重量％的选自Al和Si的一种或多种元素可能是进一步有利的。有利地，合金包含量为约0.1至约2重量％、特别是约0.3至约0.8重量％的Al和/或量为约0.5至约4重量％、特别是约0.6至约2.4重量％的Si。
最后，可能进一步有利的，所述废气门部件的合金包含量为约1至约4重量％、特别是约1.7至约2.5重量％的Nb、量为约0.5至约4重量％、特别是约1.0至约3.0重量％的Mo、量为约0.1至约3重量％特别是约0.5至约2.5重量％的W以及量小于约0.1重量％、特别是约0.02至约0.09重量％的C。特别地，合金可以包含量为约1.7至约2.5重量％的Nb、量为约1.0至约3.0重量％的Mo、量为约0.5至约2.5重量％的W以及量为约0.02至约0.09重量％的C。
上述讨论的第三方面的喷丸硬化方法也适用于其它合金。因此，通常还提供了一种修改用于涡轮增压器的废气门部件的表面的方法，其中废气门部件的至少部分表面用平均直径在约100和约2000μm之间的基本球形的丸粒材料来进行喷丸硬化。喷丸硬化过程可以进一步如本发明第三方面所述的进行表征。
本专利申请中提到的合金可以通过冶金学中熟知的常规方法制备。
另外其它实施例在以下权利要求的范围内。

Claims (13)

1.用于涡轮增压器的废气门部件，其包含具有以下组成的合金：
a)34至38重量％的Ni，
b)19至24重量％的Cr，
c)1.5至4.5重量％的Co，
d)2.0至3.0重量％的Ti，
e)0.1-3重量％的W，
f)0.5至4重量％的Mo，
g)如下地选自由Al、Mn、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素：0.1至2重量％的Al、0.1至3重量％的Mn、0.5至4重量％的Si以及1至4重量％的Nb，
h)总量小于2重量％的其它元素，
i)余量为Fe，但量为至少20重量％。
2.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金包含量为1至4重量％的Nb，并且所述合金中的C小于0.1重量％。
3.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金包含0.1至2重量％的Al以及0.1至3重量％的W。
4.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金包含0.1-2重量％的Al、0.1-3重量％的Mn、0.5-4重量％的Si以及1-4重量％的Nb。
5.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金包含1.0-3.0重量％的Mo、0.3-0.8重量％的Al、0.5-2.5重量％的Mn、0.5-2.5重量％的W、0.6-2.4重量％的Si以及1.7-2.5重量％的Nb。
6.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述其它元素包含小于0.1重量％的C、小于0.05重量％的P，小于0.05重量％的S，以及小于0.04重量％的N。
7.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金进行固溶热处理、沉淀硬化或两者。
8.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述合金具有奥氏体微观结构并且包含第二相颗粒，其中，所述颗粒具有小于5μm的平均粒径。
9.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述部件的表面的至少一部分通过用直径在100和2000μm之间的基本球形的丸粒材料喷丸强化所述表面来制备。
10.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述部件的表面的至少一部分具有多个刻痕。
11.如权利要求1所述的废气门部件，其中，所述部件是瓣板或主轴。
12.一种用于制备用于涡轮增压器的废气门部件的方法，所述废气门部件包含具有以下组成的合金：
a)34至38重量％的Ni，
b)19至24重量％的Cr，
c)1.5至4.5重量％的Co，
d)2.0至3.0重量％的Ti，
e)0.1-3重量％的W，
f)0.5至4重量％的Mo，
g)如下地选自由Al、Mn、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素：0.1至2重量％的Al、0.1至3重量％的Mn、0.5至4重量％的Si以及1至4重量％的Nb，
h)总量小于2重量％的其它元素，
i)余量为Fe，但量为至少20重量％；
其中，所述合金经受固溶热处理，随后进行沉淀硬化，并且其中所述沉淀硬化依次包括以下步骤：
i.在700至750℃下回火所述合金；
ii.在600至640℃下回火所述合金。
13.一种修改用于涡轮增压器的废气门部件的表面的方法，所述废气门部件包含具有以下组成的合金：
a)34至38重量％的Ni，
b)19至24重量％的Cr，
c)1.5至4.5重量％的Co，
d)2.0至3.0重量％的Ti，
e)0.1-3重量％的W，
f)0.5至4重量％的Mo，
g)如下地选自由Al、Mn、Si和Nb组成的组中的一种或多种元素：0.1至2重量％的Al、0.1至3重量％的Mn、0.5至4重量％的Si以及1至4重量％的Nb，
h)总量小于2重量％的其它元素，
i)余量为Fe，但量为至少20重量％；
其中废气门部件的所述表面用直径在100和2000μm之间的基本球形的丸粒材料进行喷丸强化。
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