CN111593259B - 一种气门钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种气门钢及其制备方法，气门钢包括C：0.28‑0.90％，Si：0.14‑0.43％，Mn：0.25‑0.62％，P：0.01‑0.03％，S：0.01‑0.03％，Cr：10.50‑14.57％，V：0.67‑1.15％，Mo：0.35‑0.75％，Ta:0.02‑0.05％，本发明制备的气门钢气门钢抗拉强度985‑1300Mpa，断后伸长率在9‑15％，断面收缩率为9‑19％，各项数据均优于市场的86Cr18W2VRe钢，对于钢材产业具有重大意义。

Description

一种气门钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温钢材，特别是一种气门钢及其制备技术领域。
背景技术
发动机进排气门控制着燃气室进气和排气，在很高的温度下工作，燃油燃烧产生的含有CO3 2-、SO4 2-和Cl-等腐蚀性较强的离子，从而形成一种腐蚀性很强的环境。因此，气门材料必须具有很高的高温强度和硬度以避免蠕变现象的发生，同时还必须具有较高的抗拉强度和断后伸长率，近年来，由发动机向高转速、大功率和低燃油耗等方向发展，随着汽车使用寿命要求不断提高，废气排放标准的不断提升对气门材料要求越来越高，因此发动机气门的高温疲劳强度、抗磨损、以及气门材料显微结构组织等要求都有显著提高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种气门钢及其制备方法。
具体技术方案是：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.28-0.90％，Si：0.14-0.43％，Mn：0.25-0.62％，P：0.01-0.03％，S：0.01-0.03％，Cr：10.50-14.57％，V：0.67-1.15％，Mo：0.35-0.75％，Ta:0.02-0.05％。
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.31-0.80％，Si：0.23-0.36％，Mn：0.30-0.57％，P：0.01-0.02％，S：0.01-0.02％，Cr：11.00-13.25％，V：0.92-0.99％，Mo：0.44-0.68％，Ta:0.03-0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，C为0.54％，Si为0.29％，Mn：0.44％，P：0.02％，S：0.02％，Cr为12.54％，V：0.95％，Mo：0.52％，Ta：0.03％。
进一步的，本发明提供一种气门钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)冶炼：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；
(2)锻造：锻造时加热的温度为1000-1050℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；
(3)正火处理：正火处理时的正火温度为1300-1450℃，时间1-3h，获得正火钢锭；
(4)回火处理：将正火钢锭进行回火处理，先在640-830℃保温1-3h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
优选的，锻造时加热的温度为1050℃。
优选的，正火处理时的正火温度为1350℃，时间2.5h。
优选的，回火处理时，先在640℃保温2h。
本发明获得的有益效果：
(1)本发明实施例一至实施例五制备的气门钢抗拉强度985-1300Mpa，断后伸长率在9-15％，断面收缩率为9-19％，各项数据均优于市场的86Cr18W2VRe钢。
(2)本发明实施例三的提供的气门钢抗拉强度最高达到1300Mpa，断后伸长率在15％，断面收缩率为9％。
(3)本发明在现有气门钢的基础上进行改进，在配方中加入了Cr：14.57％，V：1.15％，Mo：0.75％，Ta:0.05％，各组分相互融合，能够明显提高了气门钢的各项性能。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例一：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.28％，Si：0.14％，Mn：0.25％，P：0.01％，S：0.01％，Cr：10.50％，V：0.67％，Mo：0.35％，Ta:0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中，气门钢制备方法，具体步骤如下：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；锻造时加热的温度为1000℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；正火处理时的正火温度为1300℃，时间1h，获得正火钢锭；将正火钢锭进行回火处理，先在640℃保温1h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
实施例二：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.31％，Si：0.23％，Mn：0.30％，P：0.01％，S：0.01％，Cr：11.00％，V：0.92％，Mo：0.44％，Ta:0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中，气门钢制备方法，具体步骤如下：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；锻造时加热的温度为950℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；正火处理时的正火温度为1380℃，时间2.3h，获得正火钢锭；将正火钢锭进行回火处理，先在750℃保温2h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
实施例三：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C为0.54％，Si为0.29％，Mn：0.44％，P：0.02％，S：0.02％，Cr为12.54％，V：0.95％，Mo：0.52％，Ta：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中，气门钢制备方法，具体步骤如下：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；锻造时加热的温度为1050℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；正火处理时的正火温度为1350℃，时间2.5h，获得正火钢锭；将正火钢锭进行回火处理，先在640℃保温2h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
实施例四：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分C：0.80％，Si：0.36％，Mn：0.57％，P：0.02％，S：0.02％，Cr：13.25％，V：0.99％，Mo：0.68％，Ta:0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中，气门钢制备方法，具体步骤如下：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；锻造时加热的温度为1040℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；正火处理时的正火温度为1400℃，时间2.5h，获得正火钢锭；将正火钢锭进行回火处理，先在810℃保温2.5h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
实施例五：
一种气门钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.90％，Si：0.43％，Mn：0.62％，P：0.03％，S：0.03％，Cr：14.57％，V：1.15％，Mo：0.75％，Ta:0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中，气门钢制备方法，具体步骤如下：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；锻造时加热的温度为1050℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；正火处理时的正火温度为1450℃，时间3h，获得正火钢锭；将正火钢锭进行回火处理，先在830℃保温3h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
实施例六：
将本发明实施例制备的气门钢与市场的86Cr18W2VRe钢进行性能测试，测试结果情况见表1。
表1：各实施例气门钢性能测试结果
序号 抗拉强度Rm(MPa) 断后伸长率A(％) 断面收缩率Z(％)
实施例一 985 9 19
实施例二 990 12 12
实施例三 1300 15 9
实施例四 1050 12 11
实施例五 1100 11 12
86Cr18W2VRe钢 1000 7 12
由表1可知，本发明实施例一至实施例五制备的气门钢抗拉强度985-1300Mpa，断后伸长率在9-15％，断面收缩率为9-19％，各项数据均优于市场的86Cr18W2VRe钢，可见本发明对于钢材产业具有重大意义。
本发明实施例三的提供的气门钢抗拉强度最高达到1300Mpa，断后伸长率在15％，断面收缩率为9％。

Claims (4)

1.一种气门钢，其特征在于：以质量百分比计，具有如下组分，C：0.54％，Si：0.29％，Mn：0.44％，P：0.02％，S：0.02％，Cr：12.54％，V：0.95％，Mo：0.52％，Ta：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；所述的气门钢的制备方法具体步骤如下：
（1）冶炼：按气门钢所含组分的质量百分比进行配料，冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成钢锭；
（2）锻造：锻造时加热的温度为1000-1050℃，然后随炉冷却至室温，获得锻后钢锭；
（3）正火处理：正火处理时的正火温度为1300-1450℃，时间1-3h，获得正火钢锭；
（4）回火处理：将正火钢锭进行回火处理，先在640-830℃保温1-3h，然后出炉空冷至100℃以下，制成气门钢。
2.根据权利要求1所述的一种气门钢，其特征在于：所述锻造时加热的温度为1050℃。
3.根据权利要求1所述的一种气门钢，其特征在于：所述正火处理时的正火温度为1350℃，时间2.5h。
4.根据权利要求1所述的一种气门钢，其特征在于：所述回火处理时，先在640℃保温2h。
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