CN112301286A - 一种汽车发动机排气门材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车发动机排气门材料为：碳0.25％～0.85％、铬8.50％～10.00％、硅3.50％～5.00％、锰≤0.50％、磷≤0.035％、钴1.00～1.50％、钼2.00～3.50％、矾0.65～0.80％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质；该制备方法包括以下步骤：原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨；采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，得到坯料；将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；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，之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，得到排气门；本发明生产的排气门能满足不同工况发动机的使用要求，从而提高该产品的使用范围；能很好的适用高温的情况，不易出现表面裂纹的情况，从而延长排气门的使用寿命，保证使用质量和效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机排气门制作技术领域，特别涉及一种汽车发动机排气门材料及其制备方法。
背景技术
气门是发动机的关键零件之一，它是用来打开或关闭进、排气道的直接零件。气门是发动机工作过程中密封燃烧室和控制发动机气体交换的密封件，是保障发动机动力性、经济性、可靠性的重要部件。气门分为进气门与排气门，空气通过进气门进入发动机气缸内与燃料混合燃烧，燃烧后产生的废气通过排气门排出气缸，从而实现新鲜空气进入气缸燃烧产生车辆行驶的动力并排除废气。气门的工作条件恶劣，进气门的工作温度可达600度左右；排气门的工作温度可达800度左右。进气门主要承受启闭过程中的反复冲击负荷，排气门除了承受反复冲击的机械符合之外，还承受高温氧化气体的腐蚀及热应力、锥面热箍应力和燃烧时气体压力等共同作用时，气门在落座时承受由惯性引起的冲击交变载荷及弹簧压力，高温腐蚀气体的高速冲刷等，对排气门的材料要求更为严格，要求排气门具有足够的热强度、良好的耐磨性和使用寿命、良好的抗氧化性能。
现有的排气门不能满足不同工况发动机的使用要求且该材料存在高温稳定性不好、使用寿命不长、坯料容易出现表面裂纹导致成材率低等问题。
发明内容
发明的目的在于提供一种汽车发动机排气门材料及其制备方法，解决了现有的排气门不能满足不同工况发动机的使用要求且该材料存在高温稳定性不好、使用寿命不长、坯料容易出现表面裂纹导致成材率低等问题的问题。
本发明是这样实现的，一种汽车发动机排气门材料，该排气门材料为：碳0.25％～0.85％、铬8.50％～10.00％、硅3.50％～5.00％、锰≤0.50％、磷≤0.035％、钴1.00～1.50％、钼2.00～3.50％、矾0.65～0.80％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的进一步技术方案是：该排气门材料为：碳0.50％～0.80％、铬9.00％～10.00％、硅4.00％～5.00％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.00～1.50％、钼2.50～3.00％、矾0.70～0.75％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车发动机排气门材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨1.5～2.0小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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5-8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度8-10微米，得到排气门。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1600～1700℃，熔炼1～2小时。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.05～0.06MPa，充型速度为30～40mm/s，充型增压0.01～0.02MPa，保压时间8～10s，轧制3～5次。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤三中锻造温度为800～900℃，锻造变形量控制在60％～88％，镦粗速度为8～12mm/s。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤三中调质热处理工艺为：在1050～1150℃保温30～60分钟后水淬，400～480℃回火；然后950～1000℃保温30～60分钟后油淬，350～380℃回火；最后900～920℃保温30～60分钟后油淬，280～320℃回火。
本发明的有益效果：本发明采用的材料配合合理的制备方法，使得本发明生产的排气门能满足不同工况发动机的使用要求，从而提高该产品的使用范围；能很好的适用高温的情况，不易出现表面裂纹的情况，从而延长排气门的使用寿命，保证使用质量和效果。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种汽车发动机排气门材料，该排气门材料为：碳0.25％～0.85％、铬8.50％～10.00％、硅3.50％～5.00％、锰≤0.50％、磷≤0.035％、钴1.00～1.50％、钼2.00～3.50％、矾0.65～0.80％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
该排气门材料为：碳0.50％～0.80％、铬9.00％～10.00％、硅4.00％～5.00％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.00～1.50％、钼2.50～3.00％、矾0.70～0.75％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车发动机排气门材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨1.5～2.0小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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5-8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度8-10微米，得到排气门。
所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1600～1700℃，熔炼1～2小时。
所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.05～0.06MPa，充型速度为30～40mm/s，充型增压0.01～0.02MPa，保压时间8～10s，轧制3～5次。
所述步骤三中锻造温度为800～900℃，锻造变形量控制在60％～88％，镦粗速度为8～12mm/s。
所述步骤三中调质热处理工艺为：在1050～1150℃保温30～60分钟后水淬，400～480℃回火；然后950～1000℃保温30～60分钟后油淬，350～380℃回火；最后900～920℃保温30～60分钟后油淬，280～320℃回火。
实施例一：
一种汽车发动机排气门材料，该排气门材料为：碳0.500％、铬9.00％、硅4.00％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.00％、钼2.50％、矾0.70％、钛1.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车发动机排气门材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨1.5小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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6微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度8微米，得到排气门。
所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1600℃，熔炼1小时。
所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.05MPa，充型速度为30mm/s，充型增压0.01MPa，保压时间8s，轧制3次。
所述步骤三中锻造温度为800℃，锻造变形量控制在60％，镦粗速度为8mm/s。
所述步骤三中调质热处理工艺为：在1050℃保温30分钟后水淬，400℃回火；然后950℃保温30分钟后油淬，350℃回火；最后900℃保温30分钟后油淬，280℃回火。
经过检测，本发明的抗拉强度：985MPa；屈服强度：228MPa；冲击强度：41J。
实施例二：
一种汽车发动机排气门材料，该排气门材料为：碳0.70％、铬9.50％、硅4.50％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.20％、钼2.80％、矾0.70％、钛1.80％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车发动机排气门材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨1.5小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度10微米，得到排气门。
所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1680℃，熔炼2小时。
所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.06MPa，充型速度为40mm/s，充型增压0.02MPa，保压时间10s，轧制5次。
所述步骤三中锻造温度为900℃，锻造变形量控制在80％，镦粗速度为10mm/s。
所述步骤三中调质热处理工艺为：在1100℃保温45分钟后水淬，450℃回火；然后980℃保温45分钟后油淬，360℃回火；最后920℃保温45分钟后油淬，300℃回火。
经过检测，本发明的抗拉强度：988MPa；屈服强度：232MPa；冲击强度：44J。
实施例三：
一种汽车发动机排气门材料，该排气门材料为：碳0.80％、铬10.00％、硅5.00％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.50％、钼3.00％、矾0.75％、钛2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车发动机排气门材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨2.0小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度10微米，得到排气门。
所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1700℃，熔炼2小时。
所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.06MPa，充型速度为40mm/s，充型增压0.02MPa，保压时间10s，轧制5次。
所述步骤三中锻造温度为900℃，锻造变形量控制在88％，镦粗速度为12mm/s。
所述步骤三中调质热处理工艺为：在1150℃保温60分钟后水淬，480℃回火；然后1000℃保温60分钟后油淬，380℃回火；最后920℃保温60分钟后油淬，320℃回火。
经过检测，本发明的抗拉强度：986MPa；屈服强度：230MPa；冲击强度：42J。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种汽车发动机排气门材料，其特征在于：该排气门材料为：碳0.25％～0.85％、铬8.50％～10.00％、硅3.50％～5.00％、锰≤0.50％、磷≤0.035％、钴1.00～1.50％、钼2.00～3.50％、矾0.65～0.80％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气门材料，其特征在于：该排气门材料为：碳0.50％～0.80％、铬9.00％～10.00％、硅4.00％～5.00％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、钴1.00～1.50％、钼2.50～3.00％、矾0.70～0.75％、钛1.50～2.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1-2任意一项所述一种汽车发动机排气门材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
步骤一、原料处理：将原料混合后加入到球磨机中球磨，用惰性气体作为保护气氛，球磨1.5～2.0小时后过300目筛；
步骤二、采用真空感应炉进行熔炼，后进行低压铸造，控制最后一次轧制的变形量在35％以上，得到坯料；
步骤三、将坯料采用电热镦锻造，锻造后进行调质热处理工艺；
步骤四、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5-8微米；之后在碳化钛涂层外涂覆氮化钛涂层，涂层厚度8-10微米，得到排气门。
4.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气门材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中真空感应炉熔炼的温度控制在1600～1700℃，熔炼1～2小时。
5.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气门材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中低压铸造的为：充型压力0.05～0.06MPa，充型速度为30～40mm/s，充型增压0.01～0.02MPa，保压时间8～10s，轧制3～5次。
6.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气门材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中锻造温度为800～900℃，锻造变形量控制在60％～88％，镦粗速度为8～12mm/s。
7.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气门材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中调质热处理工艺为：在1050～1150℃保温30～60分钟后水淬，400～480℃回火；然后950～1000℃保温30～60分钟后油淬，350～380℃回火；最后900～920℃保温30～60分钟后油淬，280～320℃回火。
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