CN108868941B - 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车 - Google Patents

醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车 Download PDF

Info

Publication number
CN108868941B
CN108868941B CN201810678681.5A CN201810678681A CN108868941B CN 108868941 B CN108868941 B CN 108868941B CN 201810678681 A CN201810678681 A CN 201810678681A CN 108868941 B CN108868941 B CN 108868941B
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve seat
percent
seat ring
alcohol fuel
fuel engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810678681.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108868941A (zh
Inventor
卢瑞军
蔡文远
康世邦
苏茂辉
张志东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchong Geely Commercial Vehicle Research Institute Co ltd
Tianjin Alcohol Hydrogen Research And Development Co ltd
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Zhejiang Geely New Energy Commercial Vehicle Group Co Ltd
Geely Sichuan Commercial Vehicle Co Ltd
Zhejiang Geely Remote New Energy Commercial Vehicle Group Co Ltd
Original Assignee
Nanchong Geely Commercial Vehicle Research Institute Co ltd
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Geely Sichuan Commercial Vehicle Co Ltd
Zhejiang Geely New Energy Commercial Vehicle Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchong Geely Commercial Vehicle Research Institute Co ltd, Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd, Geely Sichuan Commercial Vehicle Co Ltd, Zhejiang Geely New Energy Commercial Vehicle Co Ltd filed Critical Nanchong Geely Commercial Vehicle Research Institute Co ltd
Priority to CN201810678681.5A priority Critical patent/CN108868941B/zh
Publication of CN108868941A publication Critical patent/CN108868941A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108868941B publication Critical patent/CN108868941B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/30—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车，发动机气门座圈的进气门座圈包括：C0.7‑1.3％、Si0.3‑1.0％、S0.1‑0.5％、Cr1.0‑4.0％、Mo5.0‑10.0％、Co17.0‑21.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量Fe，且不包括Cu；排气门座圈包括：C0.7‑1.3％、Si0.3‑1.0％、S≤0.04％、Cr3.0‑6.0％、Mo6.0‑9.0％、Co17.0‑21.0％、W1.5‑3.0％、其它杂质≤2.0％，余量Fe，且不包括Cu。本发明气门座圈具有良好的高温力学性能，硬度抗高温衰减性好，对醇类燃料的耐腐蚀性好。

Description

醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、 汽车
技术领域
本发明涉及汽车发动机气门座圈技术领域，具体而言，涉及一种醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车。
背景技术
气门座圈主要作用是密封气门和承受高速冲击。传统发动机的气门座圈如图1所示，气门座圈3压装在缸盖1合件上，并进一步铰钻，保证和气门2的密封，防止发动机气门/气门座圈的密封失效，密封失效会导致发动机燃气漏气、动力不足，整机的可靠性寿命难以提高等问题。
柴油机的气门座圈由于燃烧产生的油烟对气门和气门座圈的配合具有润滑作用，一定程度地改善了座圈磨损情况，设计时一般对气门和气门座圈的硬度匹配，同时对气门座圈的金相组织做一般要求：石墨形态和分布、合金碳化物的分布和数量做好规定。采用的材料和技术要求一般参考JB/T9769-1999中的QZ1～QZ6材料。
近几年CNG(压缩天然气)/LNG(液化天然气)燃料的发动机的气门座圈的粉末冶金材料一般采用基体强化性材料，在烧结铁基合金中，添加一定量的Cr、Ni、Co、Cu、P等固溶强化元素，增加材料的密度，达到强化基体的目的。同时增加在座圈表面渗铜工艺，改善气门和气门座圈的润滑情况。
但是，由于醇类燃料(例如甲醇、乙醇)是清洁燃料，发动机燃烧没有碳烟，对气门和座圈的工作起不到润滑作用；同时醇类燃料具有强烈的腐蚀性，气道喷射的醇类直接冲刷气门座圈，造成气门座圈表面腐蚀；醇类燃料的发动机的燃烧温度相对柴油机高，材料高温硬度衰减性快。解决醇类发动机的气门座圈的耐磨性、耐腐蚀和材料高温硬度衰减，是保证发动机的工作过程的可靠性密封以及提高发动机整机的可靠性寿命的重要前提。
基于以上原因，针对醇类燃料发动机对气门座圈的耐磨性、抗腐蚀性以及材料高温环境下的硬度衰减性提出了更高的要求。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种醇类燃料发动机气门座圈，该气门座圈的化学成分不含Cu，避免对Cu元素的腐蚀，提高耐磨性，在基体合金中添加一定量的合金元素Cr、Co、Mo，烧结或者热处理过程中一方面反应生成一定的硬质相(如Cr-Co-Mo等碳化物)强化合金，起到强化烧结气门座圈基体的作用，另一方面起到固溶强化作用，同时座圈密度可达到7.2g/cm3以上，提高气门座圈的压溃强度。
本发明的目的之二在于提供一种上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，具有与上述醇类燃料发动机气门座圈相同的优势。
本发明的目的之三在于提供一种包括上述醇类燃料发动机气门座圈或上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法制成的气门座圈的醇类燃料发动机。
本发明的目的之四在于提供一种包括上述醇类燃料发动机的汽车。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种醇类燃料发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；
进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.7-1.3％、Si 0.3-1.0％、S0.1-0.5％、Cr 1.0-4.0％、Mo 5.0-10.0％、Co 17.0-21.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.7-1.3％、Si 0.3-1.0％、S≤0.04％、Cr 3.0-6.0％、Mo 6.0-9.0％、Co 17.0-21.0％、W 1.5-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
优选地，在本发明技术方案的基础上，进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-1.0％、S 0.1-0.3％、Cr 1.0-3.0％、Mo 6.0-10.0％、Co 18.0-21.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
优选地，进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-0.8％、S 0.1-0.2％、Cr 2.0-3.0％、Mo 6.0-8.0％、Co 18.0-20.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
优选地，在本发明技术方案的基础上，排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-1.0％、S≤0.04％、Cr 3.0-5.0％、Mo 6.0-9.0％、Co 17.0-20.0％、W 1.5-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
优选地，排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-0.8％、S≤0.04％、Cr 3.0-5.0％、Mo 6.0-8.0％、Co 18.0-20.0％、W 2.0-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
优选地，在本发明技术方案的基础上，醇类燃料发动机气门座圈包括进气门座圈和排气门座圈；
进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S 0.3％、Cr2.5％、Mo 8.0％、Co 20.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S≤0.04％、Cr4.5％、Mo 7.5％、Co 20.0％、W 2.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
优选地，在本发明技术方案的基础上，醇类燃料包括甲醇和/或乙醇。
优选地，在本发明技术方案的基础上，其它杂质包括P、Mn、Ni、V、Pb、Ca或F中的一种或几种。
第二方面，提供了一种上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，采用粉末冶金加工方法制成。
优选地，在本发明技术方案的基础上，所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法包括以下步骤：
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照所述化学成分配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
优选地，在本发明技术方案的基础上，进气门座圈和排气门座圈压制后独立地形成密度7.2-7.8g/cm3的致密结构。
优选地，在本发明技术方案的基础上，烧结工艺参数包括：烧结温度1130-1180℃；和/或，烧结时间60-100min；
优选地，热处理工艺参数包括：加热温度880-960℃；和/或，回火温度550-640℃；和/或，稳定处理温度620-880℃。
第三方面，提供了一种醇类燃料发动机，包括上述醇类燃料发动机气门座圈或上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法制成的气门座圈。
第四方面，提供了一种汽车，包括上述醇类燃料发动机。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明进、排气门座圈的材料采用硬质相粒子强化型材料，在烧结的基体合金(C、Si等)中添加特定含量的合金元素Cr、Co、Mo，Cr与C反应形成碳化物以提高耐磨性，并在基体中固相分散以改进耐热性；Mo在基体中固相分散以改进耐热性和淬硬性，并以Fe-Mo的形式加入来形成复碳化物或金属间化合物以改善耐磨性；Co的扩散而大大增加基体与硬质颗粒之间的结合力，防止硬质颗粒的分离，降低气门座圈的总的磨损损耗。这些元素烧结或者热处理过程中一方面反应生成一定的硬质相粒子(如Cr-Co-Mo碳化物)强化合金，起到强化烧结气门座圈基体的作用；另一方面起到固溶强化作用，提高了座圈的硬度，此外，Cr、Co、Mo元素能够提高润滑性能，提升耐磨性；同时使座圈密度达到7.2g/cm3以上，提高气门座圈的压溃强度。
(2)本发明改变以前的在座圈表面渗铜粉的工艺方面，不采用Cu元素，避免了甲醇对Cu元素的腐蚀而破坏座圈和气门的密封锥面。
(3)经试验，本发明化学成分的进、排气门座圈具有良好的高温力学性能，高温环境下硬度衰减性小；硬度高，进气门座圈的洛氏硬度在27-42，压溃强度为700MPa以上，排气门座圈的洛氏硬度在35-50，压溃强度为700MPa以上，耐磨性好，磨损量小；经过显微观察进、排气门座圈具有稳定的微观组织，能够保证发动机的工作过程的可靠性密封以及提高发动机整机的可靠性寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统发动机气门座圈的截面图；
图2为本发明一种实施方式的进气门座圈的显微结构照片；
图3为本发明一种实施方式的排气门座圈的显微结构照片。
图标：1-缸盖；2-气门；3-气门座圈；4-回火马氏体；5-Cr-Co-Mo系金属间化合物。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了一种醇类燃料发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；
进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.7-1.3％、Si 0.3-1.0％、S0.1-0.5％、Cr 1.0-4.0％、Mo 5.0-10.0％、Co 17.0-21.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.7-1.3％、Si 0.3-1.0％、S≤0.04％、Cr 3.0-6.0％、Mo 6.0-9.0％、Co 17.0-21.0％、W 1.5-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
优选醇类燃料包括甲醇和/或乙醇。
典型但非限制性的醇类燃料发动机例如为甲醇发动机或乙醇发动机。
甲醇或乙醇等醇类燃料是清洁燃料，发动机燃烧不产生碳烟，对气门和座圈的工作起不到润滑作用；同时醇类燃料具有强腐蚀性，气道喷射的醇类燃料直接冲刷气门座圈，造成气门座圈表面腐蚀；醇类燃料发动机的燃烧温度相对柴油机高，材料高温硬度衰减性快。基于以上原因，本发明提出了一种适用性针对醇类燃料发动机的气门座圈。
进气门座圈
进气门座圈化学成分包括0.7-1.3wt％的C、0.3-1.0wt％的Si、0.1-0.5wt％的S、1.0-4.0wt％的Cr、5.0-10.0wt％的Mo、17.0-21.0wt％的Co、0.04wt％以下的W、1.0wt％以下的其它杂质以及余量的Fe，且不包括Cu。
碳(C)的量典型但非限制性的例如为0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％或1.3wt％。
硅(Si)的量典型但非限制性的例如为0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1.0wt％。
硫(S)的量典型但非限制性的例如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％或0.5wt％。
铬(Cr)的量典型但非限制性的例如为1.0wt％、2.0wt％、3.0wt％或4.0wt％。
钼(Mo)的量典型但非限制性的例如为5.0wt％、6.0wt％、7.0wt％、8.0wt％、9.0wt％或10.0wt％。
钴(Co)的量典型但非限制性的例如为17.0wt％、18.0wt％、19.0wt％、20.0wt％或21.0wt％。
钨(W)的量很低，这里可以当成不可避免的杂质考虑。
其它杂质主要是原材料(粉末冶金材料)中自带的成分，典型但非限制性的例如为磷(P)、锰(Mn)、镍(Ni)、钒(V)、铅(Pb)、钙(Ca)或氟(F)等合金成分，可能是其中的一种或几种，也可能包含别的成分，将上述成分控制在重量百分比1.0％以下即可。
进气门座圈化学成分中不含铜(Cu)，所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
余量为铁(Fe)，指化学成分中除去C、Si、S、Cr、Mo、Co、W以及其它不可避免的杂质之外的余量为Fe，Fe与C、Si、S、Cr、Mo、Co、W以及其它不可避免的杂质的重量百分含量之和为100％。
排气门座圈
排气门座圈化学成分包括0.7-1.3wt％的C、0.3-1.0wt％的Si、0.04wt％以下的S、3.0-6.0wt％的Cr、6.0-9.0wt％的Mo、17.0-21.0wt％的Co、1.5-3.0wt％的W、2.0wt％以下的其它杂质以及余量的Fe，且不包括Cu。
碳(C)的量典型但非限制性的例如为0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％或1.3wt％。
硅(Si)的量典型但非限制性的例如为0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1.0wt％。
硫(S)的量很低，这里可以当成不可避免的杂质考虑。
铬(Cr)的量典型但非限制性的例如为3.0wt％、4.0wt％、5.0wt％或6.0wt％。
钼(Mo)的量典型但非限制性的例如为6.0wt％、7.0wt％、8.0wt％或9.0wt％。
钴(Co)的量典型但非限制性的例如为17.0wt％、18.0wt％、19.0wt％、20.0wt％或21.0wt％。
钨(W)的量典型但非限制性的例如为1.5wt％、2.0wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％或3.0wt％。
其它杂质主要是原材料(粉末冶金材料)中自带的成分，典型但非限制性的例如为磷(P)、锰(Mn)、镍(Ni)、钒(V)、铅(Pb)、钙(Ca)或氟(F)等合金成分，可能是其中的一种或几种，也可能包含别的成分，将上述成分控制在重量百分比2.0％以下即可。
排气门座圈化学成分中不含铜(Cu)，所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
余量为铁(Fe)，指化学成分中除去C、Si、S、Cr、Mo、Co、W以及其它不可避免的杂质之外的余量为Fe，Fe与C、Si、S、Cr、Mo、Co、W以及其它不可避免的杂质的重量百分含量之和为100％。
碳(C)可以在基体中以固相状态分散(固相分散)(solid-dispersed)来加固基体，并可以与铬(Cr)、钴(Co)、钼(Mo)等共同形成硬质相粒子Cr-Co-Mo碳化物来改善耐磨性。优选碳(C)以基于组分总量的约0.7-1.3wt％的量加入。当碳(C)的量小于0.7wt％时，无法获得所期望的耐磨性改进；当碳(C)的量大于1.3wt％时，碳化铁在基体中形成，并在烧结过程中形成液相，因此使得基体的稳定性变差。
铬(Cr)与碳反应形成碳化物以提高耐磨性，并在基体中固相分散以改进耐热性。
钼(Mo)在基体中固相分散以改进耐热性和淬硬性，并以Fe-Mo的形式加入来形成复碳化物或金属间化合物以改善耐磨性。钼(Mo)加入过量时，气门座圈的强度变差，并容易引起气门磨损。
钴(Co)在基体中以硬质颗粒的形式固相分散，以改进强度和高温耐磨性。此外，当钴(Co)以金属间化合物的形式包括在硬质颗粒中时，可以在基体和硬质颗粒之间提供增加的接触力，防止由于硬质颗粒分离的气门座圈的磨损。本发明将钴(Co)含量控制在17.0-21.0wt％，最终能够获得耐磨性十分优秀的气门座圈。
本发明气门座圈化学成分中不含Cu，避免醇类燃料燃烧后生成的乙酸对铜的腐蚀作用。
本发明的进、排气门座圈的材料采用硬质相粒子强化型材料，在烧结的基体合金(C、Si等)中添加特定含量的合金元素Cr、Co、Mo，这些元素烧结或者热处理过程中一方面反应生成一定的硬质相粒子(如Cr-Co-Mo碳化物)强化合金，起到强化烧结气门座圈基体的作用；另一方面起到固溶强化作用，提高了座圈的硬度，此外，Cr、Co、Mo元素能够提高润滑性能，提升耐磨性；同时使座圈密度达到7.2g/cm3以上，提高气门座圈的压溃强度。同时本发明改变以前的在座圈表面渗铜粉的工艺方面，不采用Cu元素，避免了甲醇对Cu元素的腐蚀而破坏座圈和气门的密封锥面。
因此，本发明化学成分的进、排气门座圈具有良好的高温力学性能，高温环境下硬度衰减性小；硬度高，进气门座圈的洛氏硬度在27-42，压溃强度可达700MPa以上，排气门座圈的洛氏硬度在35-50，压溃强度可达700MPa以上，耐磨性好，磨损量小；经过显微观察进、排气门座圈具有稳定的微观组织，能够保证发动机的工作过程的可靠性密封以及提高发动机整机的可靠性寿命。
在一种优选的实施方式中，进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-1.0％、S 0.1-0.3％、Cr 1.0-3.0％、Mo 6.0-10.0％、Co18.0-21.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
优选地，进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si0.5-0.8％、S 0.1-0.2％、Cr 2.0-3.0％、Mo 6.0-8.0％、Co 18.0-20.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
通过进一步优化进气门座圈的化学成分，能够获得硬度以及耐磨性能更好的进气门座圈。
在一种优选的实施方式中，排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si 0.5-1.0％、S≤0.04％、Cr 3.0-5.0％、Mo 6.0-9.0％、Co17.0-20.0％、W 1.5-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
优选地，排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 0.8-1.2％、Si0.5-0.8％、S≤0.04％、Cr 3.0-5.0％、Mo 6.0-8.0％、Co 18.0-20.0％、W 2.0-3.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
通过进一步优化排气门座圈的化学成分，能够获得硬度以及耐磨性能更好的排气门座圈。
优选作为一种具体的实施方式，醇类燃料发动机气门座圈包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S 0.3％、Cr2.5％、Mo 8.0％、Co 20.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S≤0.04％、Cr 4.5％、Mo7.5％、Co 20.0％、W 2.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
该优选的化学组成成分的进、排气门座圈的硬度、耐磨性能、抗腐蚀性能以及高温下硬度衰减性能均达到较佳水平。
根据本发明的第二个方面，提供了一种上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，采用粉末冶金加工方法制成。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成型和烧结，制造金属基材料制品的工艺技术。
本发明的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法工艺容易控制，具有与上述醇类燃料发动机气门座圈相同的优势。
优选地，醇类燃料发动机气门座圈的制造方法包括以下步骤：
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照所述化学成分配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
首先，将原料粉末(铁(Fe)、碳(C)、硅(Si)、钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)等)混合均匀获得上述的最终粉末混合物。随后，在合适的压力(例如，约7～9吨/cm2的压力、于室温下)冲压粉末混合物来形成致密结构，得到的气门座圈的密度是约7.2g/cm3或更大，优选地，进气门座圈和排气门座圈压制后独立地形成密度7.2-7.8g/cm3的致密结构。
高硬度颗粒、中硬度颗粒、和/或低硬度颗粒可以适当地分散在基体中，从而为气门座圈提供所期望的密度。
然后，烧结致密结构。优选地，烧结工艺参数包括：烧结温度1130-1180℃；和/或，烧结时间60-100min。
烧结温度典型但非限制性的例如为1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃或1180℃。
烧结时间典型但非限制性的例如为60min、70min、80min、90min或100min。
最后，进行热处理，从而形成气门座圈。优选地，热处理工艺参数包括：加热温度880-960℃；和/或，回火温度550-640℃；和/或，稳定处理温度620-880℃。
加热温度典型但非限制性的例如为880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃或960℃。回火温度典型但非限制性的例如为550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃或640℃。稳定处理温度典型但非限制性的例如为620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃、750℃、760℃、780℃、800℃、820℃、850℃或880℃。
如图1、图2所示，热处理后的气门座圈可见回火马氏体4，基体中分散有Cr-Co-Mo系金属间化合物5的硬质颗粒。
根据本发明的第三个方面，提供了一种醇类燃料发动机，包括上述醇类燃料发动机气门座圈或上述醇类燃料发动机气门座圈的制造方法制成的气门座圈。
醇类燃料发动机通过采用本发明硬度、强度和耐磨性高的气门座圈，能够保证发动机的工作过程的可靠性密封以及提高发动机整机的可靠性寿命。
根据本发明的第四个方面，提供了一种汽车，包括上述醇类燃料发动机。
汽车具有与上述醇类燃料发动机相同的优势，在此不再赘述。
下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1150℃，烧结时间为80min；热处理工艺的加热温度为900℃，回火温度为600℃，稳定处理温度为750℃。
实施例2
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1130℃，烧结时间为100min；热处理工艺的加热温度为880℃，回火温度为550℃，稳定处理温度为620℃。
实施例3
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1180℃，烧结时间为60min；热处理工艺的加热温度为960℃，回火温度为640℃，稳定处理温度为880℃。
实施例4
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1140℃，烧结时间为70min；热处理工艺的加热温度为900℃，回火温度为620℃，稳定处理温度为800℃。
实施例5
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1160℃，烧结时间为90min；热处理工艺的加热温度为920℃，回火温度为580℃，稳定处理温度为820℃。
实施例6
一种甲醇发动机气门座圈，包括进气门座圈和排气门座圈；进气门座圈和排气门座圈的化学成分配方见表1。
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照表1中的化学成分进行配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
其中，烧结工艺的烧结温度为1150℃，烧结时间为80min；热处理工艺的加热温度为900℃，回火温度为600℃，稳定处理温度为700℃。
表1
Figure BDA0001710411420000141
对比例1
专利CN 103216288B中实施例2的气门座圈，化学成分具体为：主工作区域的化学成分(重量百分比)为：C 1.2％、Ni 2.0％、Mo 8.0％、Cr 5.0％、Co 8.0％、Cu 0.5％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe；次工作区域的化学成分(重量百分比)为：C 1.2％、Cr 1.0％、Cu2.5％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe。主工作区域为进排气门座圈与汽车气门相接触的下半段区域。次工作区域为进排气门座圈与汽车气门相接触的上半段区域。
采用常规方式配料、压制、烧结和热处理得到。
对比例2
专利CN 101358548A中实施例2的汽车发动机气门座圈，化学成分具体为C 1.2％、Si 1.0％、Mn 0.8％、Cr 7.5％、Mo 1.8％、V 2.0％、余量为Fe。
采用常规方式配料、压制、烧结和热处理得到。
对比例3
专利CN 102330583B中实施例2的汽车发动机气门座圈，化学成分具体包含：C1.2％、Si 0.8％、Mn 1.3％、P 0.01％、S 0.03％、Cr 8.5％、Mo 1.6％、Re 0.3％、Fe86.26％。
浇铸工艺参数为：熔化温度1450℃，始浇温度1450℃，终浇温度1300℃；开包温度180℃。热处理工艺参数为：加热温度980℃，回火温度600℃，稳定处理温度800℃。
对比例4
专利CN 102996196B中实施例1的发动机气门座圈，具体其包含：C 1.0％、Ni2.0％、Cr 1.0％、Mo 0.3％，余量为Fe，硬质颗粒A+B+T1 25％，其中，A：Fe-40wt％Cr-20wt％W-10wt％Co；B：Fe-60wt％Mo；T1：60wt％Co-30wt％Mo-8wt％Cr(通过喷水法(waterinjection)制备，具有200目或更小的粒度)，制造法采用1次冲压1次烧结。
对比例5
专利CN103912332A中实施例3的内燃机气门座圈，由粉末金属材料制成，粉末金属材料的重量百分比含量组成为：C 1.2％、Mo 3％，Co 5.2％，Mn 1.2％，Cr 3％、P 0.6％、V0.3％、S 0.058％、Ni 1.1％、余量为Fe。
对比例6
专利CN 104630659B中实施例1的替代燃料发动机的气门座圈，其化学成份(重量百分比)为：C 1％，Si 0.9％，Mn 0.5％，S 0.7％，Ni 6％，Cr 5％，Mo 12％，Co 23％，余量Fe。该气门座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空环境中进行，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
试验例
实施例1-6和对比例1-6得到的气门座圈的密度、表观硬度、压溃强度如表2所示。
使用形状与真实发动机相似的磨损试验机测量实施例1-6和对比例1-6的气门座圈磨损损耗，测试方法：转速3000rpm、气门座圈温度400℃、测试时间15小时，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0001710411420000161
Figure BDA0001710411420000171
由表2可以看出，本发明进、排气门座圈密度在7.2-7.8g/cm3，硬度高，进气门座圈的洛氏硬度在27-42，压溃强度可达700MPa以上，排气门座圈的洛氏硬度在35-50，压溃强度可达700MPa以上，具有良好的高温力学性能，高温环境下硬度衰减性小，耐磨性好，磨损量小，能够保证发动机的工作过程的可靠性密封以及提高发动机整机的可靠性寿命。
对比例1在于提高Ni含量，Co含量较低，气门座圈硬度和耐磨性不如本发明。对比例2座圈成分中无Co，Cr、Mo成分含量于本发明不同，得到的气门座圈性能不同。对比例3合金成分于本发明不同，不含Co，其它成分特别是Cr、Mo含量不同，并加入了微量的稀土元素Re，气门座圈的硬度和耐磨性不如本发明。对比例4合金成分中Cr、Mo、Co成分比例与本发明不同，本发明成分的气门座圈在硬度和耐磨性上更具优势。对比例5成分中Cr、Mo、Co成分比例与本方案不同，同时本发明针对甲醇发动机的，不含Cu，得到的气门座圈性能上有差异。对比例6中Cr、Mo、Co成分比例与本发明不同，Co含量高于本发明，气门座圈在硬度和耐磨性上也不能取得较好效果，这是由于在硬质颗粒中的Co的扩散可以大大增加基体与硬质颗粒之间的结合力，防止硬质颗粒的分离，降低气门座圈的总的磨损损耗，但Co含量过高对性能起到负面影响。由此可以看出，本发明通过在烧结的基体合金(C、Si等)中添加特定含量的合金元素Cr、Co、Mo硬质颗粒，获得的气门座圈在硬度、耐磨性能上能够获得较好效果。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种醇类燃料发动机气门座圈，其特征在于，包括进气门座圈和排气门座圈；
进气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S 0.3％、Cr 2.5％、Mo 8.0％、Co 20.0％、W≤0.04％、其它杂质≤1.0％，余量为Fe，且不包括Cu；
排气门座圈包括重量百分比的如下化学成分：C 1.2％、Si 0.8％、S≤0.04％、Cr4.5％、Mo 7.5％、Co 20.0％、W 2.0％、其它杂质≤2.0％，余量为Fe，且不包括Cu。
2.按照权利要求1所述的醇类燃料发动机气门座圈，其特征在于，醇类燃料包括甲醇和/或乙醇。
3.按照权利要求1所述的醇类燃料发动机气门座圈，其特征在于，其它杂质包括P、Mn、Ni、V、Pb、Ca或F中的一种或几种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，其特征在于，采用粉末冶金加工方法制成。
5.按照权利要求4所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
进气门座圈和排气门座圈分别独立地按照所述化学成分配料，并经压制、烧结和热处理后，得到进气门座圈和排气门座圈。
6.按照权利要求5所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，其特征在于，进气门座圈和排气门座圈压制后独立地形成密度7.2-7.8g/cm3的致密结构。
7.按照权利要求5所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，其特征在于，烧结工艺参数包括：烧结温度1130-1180℃；和/或，烧结时间60-100min。
8.按照权利要求5所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法，其特征在于，热处理工艺参数包括：加热温度880-960℃；和/或，回火温度550-640℃；和/或，稳定处理温度620-880℃。
9.一种醇类燃料发动机，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的醇类燃料发动机气门座圈或权利要求4-8任一项所述的醇类燃料发动机气门座圈的制造方法制成的气门座圈。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的醇类燃料发动机。
CN201810678681.5A 2018-06-27 2018-06-27 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车 Active CN108868941B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810678681.5A CN108868941B (zh) 2018-06-27 2018-06-27 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810678681.5A CN108868941B (zh) 2018-06-27 2018-06-27 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108868941A CN108868941A (zh) 2018-11-23
CN108868941B true CN108868941B (zh) 2020-04-17

Family

ID=64296049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810678681.5A Active CN108868941B (zh) 2018-06-27 2018-06-27 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108868941B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10767520B1 (en) 2019-08-19 2020-09-08 Caterpillar Inc. Valve seat insert for long life natural gas lean burn engines
CN110616382A (zh) * 2019-10-28 2019-12-27 山东华盛中天机械集团股份有限公司 一种燃气用发动机气门座圈材料
US10934902B1 (en) * 2019-11-06 2021-03-02 Caterpillar Inc. Valve seat insert for high power density and marine engines
CN113061817B (zh) * 2021-02-07 2022-05-10 浙江吉利控股集团有限公司 一种气门座圈、气门座圈的制备方法、甲醇发动机及汽车
CN113776693B (zh) * 2021-09-16 2024-08-30 浙江吉利控股集团有限公司 一种车辆电机的控制器温度估算方法、系统及汽车

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11209855A (ja) * 1998-01-26 1999-08-03 Mitsubishi Materials Corp 高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシート
US5960760A (en) * 1998-02-20 1999-10-05 Eaton Corporation Light weight hollow valve assembly
CN101906592B (zh) * 2010-08-05 2013-03-27 仪征宝泰合金有限公司 一种高耐磨低钴粉末冶金气门座
US8940110B2 (en) * 2012-09-15 2015-01-27 L. E. Jones Company Corrosion and wear resistant iron based alloy useful for internal combustion engine valve seat inserts and method of making and use thereof
CN102994917B (zh) * 2012-12-11 2015-07-15 奇瑞汽车股份有限公司 合金材料、气门座圈及其制备方法、气门座圈的安装方法
CN103216288B (zh) * 2013-03-28 2015-02-11 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 一种乙醇汽油发动机的进排气门座圈
CN103589967B (zh) * 2013-10-23 2016-08-31 安徽金亿合金新材料有限公司 一种含稀土粉末冶金天然气发动机气门座圈
CN104630659B (zh) * 2015-02-05 2017-01-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种替代燃料发动机的气门座圈
CN106282783B (zh) * 2016-10-18 2018-05-15 江苏上淮动力有限公司 发动机的进排气门座圈和进排气门组合

Also Published As

Publication number Publication date
CN108868941A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108868941B (zh) 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车
CN109402518B (zh) 用于发动机气阀机构应用的高性能基于铁的合金、其制备方法及其用途
US6139599A (en) Abrasion resistant iron base sintered alloy material for valve seat and valve seat made of iron base sintered alloy
KR101316474B1 (ko) 엔진밸브시트 및 그 제조방법
CN103589967B (zh) 一种含稀土粉末冶金天然气发动机气门座圈
JP4584158B2 (ja) 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート材
JP5551413B2 (ja) 粉末金属弁座インサート
JP2765811B2 (ja) 硬質相分散型鉄基焼結合金及びその製造方法
JP2005325436A (ja) 硬質粒子分散型鉄基焼結合金
JPH01201439A (ja) 耐熱・耐摩耗性鉄基焼結合金
US20040103753A1 (en) Hard particle, wear-resistant iron-base sintered alloy, method of manufacturing the same, and a valve seat
JP6929313B2 (ja) 高温耐摩耗用鐵系焼結合金
CN110747406A (zh) 一种含稀土粉末冶金天然气发动机气门导管及其制备方法
JP2007238987A (ja) 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法
CN111575605A (zh) 一种cng发动机用不锈钢基气门座圈材料及其制备方法
JPH0116905B2 (zh)
KR950014353B1 (ko) 밸브시트용 철계소결합금 및 그 제조방법
KR20120125817A (ko) 기체연료 자동차용 밸브시트의 제조방법
US20110284792A1 (en) Steel-base sintering alloy having high wear-resistance for valve seat of engine and manufacturing method thereof, and valve seat of engine
CN115323279B (zh) 一种水蒸气处理的硬质合金气门座圈材料及其制作工艺
KR890003408B1 (ko) 밸브 시이트용 내마모성 철계소결합금의 제조방법
KR20120131790A (ko) 고온 내마모용 철계 소결 합금 및 이를 이용한 밸브 시이트의 제조 방법
CN115584433A (zh) 可用于阀座嵌件的低碳铁基合金
KR100254820B1 (ko) 배기 밸브시이트용 내마모 소결합금
JPH0318604A (ja) バルブシート

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee after: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region after: China

Patentee after: Zhejiang Geely Remote New Energy Commercial Vehicle Group Co.,Ltd.

Patentee after: GEELY SICHUAN COMMERCIAL VEHICLE Co.,Ltd.

Patentee after: NANCHONG GEELY COMMERCIAL VEHICLE RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

Address before: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee before: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region before: China

Patentee before: ZHEJIANG GEELY NEW ENERGY COMMERCIAL VEHICLE GROUP Co.,Ltd.

Patentee before: GEELY SICHUAN COMMERCIAL VEHICLE Co.,Ltd.

Patentee before: NANCHONG GEELY COMMERCIAL VEHICLE RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

Address after: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee after: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region after: China

Patentee after: ZHEJIANG GEELY NEW ENERGY COMMERCIAL VEHICLE GROUP Co.,Ltd.

Patentee after: GEELY SICHUAN COMMERCIAL VEHICLE Co.,Ltd.

Patentee after: NANCHONG GEELY COMMERCIAL VEHICLE RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

Address before: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee before: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region before: China

Patentee before: ZHEJIANG GEELY NEW ENERGY COMMERCIAL VEHICLES Co.,Ltd.

Patentee before: GEELY SICHUAN COMMERCIAL VEHICLE Co.,Ltd.

Patentee before: NANCHONG GEELY COMMERCIAL VEHICLE RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240222

Address after: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee after: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region after: China

Patentee after: Zhejiang Geely Remote New Energy Commercial Vehicle Group Co.,Ltd.

Patentee after: Tianjin Alcohol Hydrogen Research and Development Co.,Ltd.

Address before: No.1760, Jiangling Road, Hangzhou, Zhejiang 310000

Patentee before: ZHEJIANG GEELY HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Country or region before: China

Patentee before: Zhejiang Geely Remote New Energy Commercial Vehicle Group Co.,Ltd.

Patentee before: GEELY SICHUAN COMMERCIAL VEHICLE Co.,Ltd.

Patentee before: NANCHONG GEELY COMMERCIAL VEHICLE RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.