CN112974794B - 粉末冶金气门导管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金气门导管及制备方法，其原料以质量分数计包括：石墨粉0.6‑0.9％，镀铜石墨粉1.5‑4.0％，WC 0.5‑5％，二硫化钼0.8‑1.5％，石蜡0.5‑1.0％，扩散粘结铁粉10‑30％，其余为雾化铁粉。制备方法包括混粉、成型、烧结和浸油。本发明通过混入1.5‑4.0％镀铜石墨粉来作为增碳剂，可以有效地控制基体含碳量和游离石墨粒径，从而减少甚至消除网状渗碳体，提高了材料压溃强度等性能。加入的碳化钨微粉，可有效地提高材料的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及气门导管及制备，具体涉及一种粉末冶金气门导管及制备方法。
背景技术
气门导管是汽车发动机气门的导向装置，对气门起导向作用，并使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。
现有利用粉末冶金技术制造气门导管存在基体中渗入的碳不易控制，易出现因控制不当而造成网状渗碳体，造成气门导管的压溃性能偏低，现有技术中为避免过量的碳渗入基体，采用的石墨粒度偏大和烧结温度偏低，会造成对基体强度的减弱作用也增大，造成气门导管耐磨性能不足。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种粉末冶金气门导管及制备方法，解决现有技术存在的渗入碳不易控制，其造成气门导管的压溃性能偏低，及珠光体基体存在的耐磨性能不足的技术问题。
技术方案：本发明所述的粉末冶金气门导管，其原料以质量分数计包括：石墨粉0.6-0.9％，镀铜石墨粉1.5-4.0％，WC 0.5-5％，二硫化钼0.8-1.5％，石蜡0.5-1.0％，扩散粘结铁粉10-30％，其余为雾化铁粉。
其中，所述镀铜石墨粉的铜含量为50％±10％，所述扩散粘结铁粉的铜含量为10-25％。
其化学成分包括C1.2—3.2％，Cu2.0—6.0％，S 0.2—0.8％，Mo 0.4％—1.0％，W:≤5％。
其金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率。
本发明所述的粉末冶金气门导管，其制备方法包括以下步骤：
(1)先将原料中一半的雾化铁粉和扩散粘结粉混合，依次加入一半的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，再依次加入剩余的雾化铁粉和扩散粘结粉，最后依次加入剩余的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，混制30-60min，混合均匀同时保证混合好的成品粉流动性能≤45s/50g，松装密度2.7-3.5g/cm3；
(2)使用压机将混合的原料装入模具中压制成所需形状，然后进行脱蜡、烧结和冷却，脱蜡温度为650-800℃，烧结的温度为1085-1120℃，烧结的保护气氛为90％N2+10％H2，脱蜡时间：30-60min；烧结时间30-60min；
(3)将烧结好的气门导管放入真空浸油机中浸油，即完成粉末冶金气门导管的制备。
有益效果：本发明使用镀铜石石墨粉进行烧结，可通过调节烧结温度来保证石墨处于游离状态，避免过量的碳扩散进入基体，从而达到控制渗碳体生成量，避免过量网状渗碳体生成的目的，提高了导管的压溃强度。同时，在材料中加入适量的碳化钨作为硬质相，改善了基体的耐磨性能，从而延长气门导管的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
粉末冶金气门导管按照质量百分比计，包括以下组分:石墨粉：0.65％，镀铜石墨粉：1.5％，二硫化钼：1.0％，WC:3-5％，石蜡：0.6％，扩散粘结粉10-30％，余量为雾化铁粉，镀铜石墨粉的铜含量为50％±10％，扩散粘结铁粉的铜含量为10-25％。化学成分包括C1.2-1.6％，Cu 3-5％，S 0.4-0.8％，Mo 0.4％—0.8％，W:≤5％)。气门导管材料的金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率，材料性能为：密度6.5-7.0g/cm3；压溃强度：650-1000MPa；硬度：65-100HRB。
实施例2
粉末冶金气门导管按照质量百分比计，包括以下组分：石墨粉：0.7％，镀铜石墨粉：2％，二硫化钼：1.0％，WC:3-5％，石蜡：0.6％，扩散粘结粉：10-30％，余量为雾化铁粉。化学成分包括C1.5—2.0％，Cu 3.0—5.0％，S 0.4—0.8％，Mo 0.4％—0.8％，W:≤5％)。，气门导管材料的金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率，材料性能为：密度6.5-7.0g/cm3；压溃强度：600-900MPa；硬度：65-100HRB。
实施例3
粉末冶金气门导管按照质量百分比计，包括以下组分：石墨粉：0.8％，镀铜石墨粉：2.5％，二硫化钼：1.0％，WC:3-5％，石蜡：0.6％，扩散粘结粉：10-30％，余量为雾化铁粉。化学成分包括C1.8—2.5％，Cu3—5.0％，S 0.4—0.8％，Mo 0.4％—0.8％，W:≤5％)。气门导管材料的金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率，材料性能为：密度6.5-7.0g/cm3；压溃强度：550-900MPa；硬度：65-100HRB。
实施例4
粉末冶金气门导管按照质量百分比计，包括以下组分：石墨粉：0.6％，镀铜石墨粉：3.5％，二硫化钼：1.0％，WC:4-5％，石蜡：0.6％，扩散粘结粉：10-30％，余量为雾化铁粉。化学成分包括C 2.0—3.0％，Cu3.0—6.0％，S 0.4—0.8％，Mo 0.4％—1.0％，W:≤5％)。气门导管材料的金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率，材料性能为：密度6.5-7.0g/cm3；压溃强度：550-900MPa；硬度：65-100HRB。
实施例5
粉末冶金气门导管按照质量百分比计，包括以下组分：石墨粉：0.8％，镀铜石墨粉：1.5％，二硫化钼：1.0％，WC:3-4％，石蜡：0.6％，扩散粘结粉：10-30％，余量为雾化铁粉。化学成分包括C1.2—1.8％，Cu 3.0—6.0％，S 0.4—0.8％，Mo 0.4％—1.0％，W:≤5％)。气门导管材料的金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5％，10-25％的孔隙率，材料性能为：密度6.5-7.0g/cm3；压溃强度：600-900MPa；硬度：65-100HRB。
制备实施例1-5的气门导管的方法包括以下步骤：
先将原料中一半的雾化铁粉和扩散粘结粉混合，依次加入一半的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，再依次加入剩余的雾化铁粉和扩散粘结粉，最后依次加入剩余的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，混制30-60min，混合均匀同时保证混合好的成品粉流动性能≤45s/50g，松装密度2.7-3.5g/cm3；
(2)使用压机将混合的原料装入模具中压制成所需形状，然后进行脱蜡、烧结和冷却，脱蜡温度为650-800℃，烧结的温度为1085-1120℃，烧结的保护气氛为90％N2+10％H2，脱蜡时间：30-60min；烧结时间30-60min；
(3)将烧结好的气门导管放入真空浸油机中浸油，即完成粉末冶金气门导管的制备。
本发明通过混入1.5-4.0％镀铜石墨粉来，可以有效地控制基体含碳量和游离石墨粒径，从而减少甚至消除网状渗碳体，提高了材料压溃强度等性能，加入的碳化钨微粉，可有效地提高材料的耐磨性能，本发明中化学成分中碳含量大于1％，主要是利用游离石墨作为润滑相，加入Cu主要是促进珠光体组织生成，加钼则除了促进珠光体生成外，还有促进贝氏体组织生成的作用，其主要目的均是强化材料强度，增加耐磨性。加入S，则利用S与Mo、Cu、Fe生成硫化物润滑相。同时，Mo还与碳生成钼的碳化物，从而形成硬质相，W主要是通过碳化钨加入的，在基体中，碳化钨作为硬质相存在，主要用于增加耐磨性能。本发明的贝氏体+珠光体的金相组织有较好的综合性能，硫化物主要是作为固体润滑相，提高耐磨性能；碳化物含量太多时，材料的韧性下降，脆性增加，故需控制在5％以下；10-25％的孔隙率则是保证粉末冶金材料贮油和润滑的主要功能。
Claims (3)
1.一种粉末冶金气门导管，其特征在于，其原料以质量分数计包括：石墨粉 0.6-0.9%，镀铜石墨粉1.5-4.0%，碳化钨0.5-5%，二硫化钼0.8-1.5%，石蜡 0.5-1.0%，扩散粘结铁粉10-30%，其余为雾化铁粉，其化学成分包括C 1.2-3.2%，Cu 2.0-6.0%，S 0.2-0.8%，Mo0.4%-1.0%，W≤5%，
所述气门导管的制备方法包括以下步骤：
（1）先将原料中一半的雾化铁粉和扩散粘结粉混合，依次加入一半的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，再依次加入剩余的雾化铁粉和扩散粘结粉，最后依次加入剩余的石墨粉、镀铜石墨粉、碳化钨、二硫化钼和石蜡，混制30-60min，混合均匀同时保证混合好的成品粉流动性能≤45s/50g，松装密度2.7-3.5g/cm3；
（2）使用压机将混合的原料装入模具中压制成所需形状，然后进行脱蜡、烧结和冷却，脱蜡温度为650-800℃，烧结的温度为1085-1120℃，烧结的保护气氛为90%N2+10%H2，脱蜡时间：30-60min；烧结时间30-60min；
（3）将烧结好的气门导管放入真空浸油机中浸油，即完成粉末冶金气门导管的制备。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金气门导管，其特征在于，所述镀铜石墨粉的铜含量为50%±10%，所述扩散粘结铁粉的铜含量为10-25%。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金气门导管，其特征在于，其金相组织为贝氏体+珠光体+铁素体组织，硫化物、游离铜均匀分布，碳化物≤5%，10-25%的孔隙率。
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