CN113549845A - 一种高性能粉末冶金气门座圈材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能粉末冶金气门座圈材料，属于气门座圈材料，包含有以下质量配比的元素原料：C：0.5‑1.5％、W：1.5％‑4.5％、Mo：8％‑18％、Co：12％‑24％、V：0.5％‑3.0％、Cr：5％‑15％、Ni：8％‑18％、Ti：0.1％‑0.5％、Nb：0.5％‑3.0％、Mn：0.3％‑1.5％、Cu：10％‑25％、S：0.1％‑0.5％、Fe：余量。本发明所述高性能粉末冶金气门座圈材料有效的提高了粉末冶金座圈的耐磨耗性能，可以应对恶劣的发动机工况，同时很好的改善了加工性能，节省了刀具成本。
Description
技术领域
本发明涉及气门座圈材料领域，具体涉及一种高性能粉末冶金气门座圈材料。
背景技术
现有的粉末冶金气门座圈既要求耐磨性很高以满足发动机的要求，又要有一定的加工性以便与安装在缸盖后进行机加工，但是现有粉末冶金气门座圈材料大多使用纯铁粉制作或者在其中加入合金耐磨相，要么加工性很好，耐磨性不足，要么耐磨性很好、加工很差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其既能提高耐磨性又提高其加工性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高性能粉末冶金气门座圈材料，包含有以下质量配比的元素原料：C：0.5-1.5％、W：1.5％-4.5％、Mo：8％-18％、Co：12％-24％、V：0.5％-3.0％、Cr：5％-15％、Ni：8％-18％、Ti：0.1％-0.5％、Nb：0.5％-3.0％、Mn：0.3％-1.5％、Cu：10％-25％、S：0.1％-0.5％、Fe：余量。
优选地，还含有质量分数不大于4％的Si。
优选地，还含有质量分数不大于4％的P。
优选地，还含有质量分数不大于4％的O。
优选地，还含有质量分数不大于4％的Si、P和O。
优选地，还含有质量分数不大于4％的Si、P、O中的任意两种。
优选地，Mn和S全部以MnS的形式添加。
优选地，Mn和S部分以MnS的形式添加。
本发明的高性能粉末冶金气门座圈材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按比例将原材料粉末进行混合均匀；
(2)在压机上将混合好的粉末进行压制成型；
(3)将成型毛坯在烧结炉中进行高温烧结，同时进行渗铜处理；
(4)用液氮对烧结毛坯进行冷处理；
(5)在热处理炉中对冷处理毛坯进行热处理；
(6)机加工成成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明的材料替代了现有的纯铁粉，提高整个基体的耐磨性，同时添加Mo、Co等合金粒子进行弥散强化，合金粒子作为耐磨相提高耐磨性；
2)本发明通过添加Mn和S可以全部或部分以MnS的形式添加到本发明的新材料制备中，MnS可作为固体润滑剂改善加工性能，同时可以提高材料的自润滑性能，改善磨损环境，提高耐磨性；
3)本发明的气门座圈材料有效的提高了粉末冶金座圈的耐磨耗性能，可以应对恶劣的发动机工况，同时很好的改善了加工性能，节省了刀具成本。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
实施例1
本实施例气门座圈材料成分如下：
| 元素 | C | W | Mo | Co | V | Cr | Ni | Ti | Nb | Cu | Mn | S | 其它 | Fe |
| 含量wt％ | 0.6 | 2.5 | 13 | 19.1 | 1.82 | 9.8 | 14.5 | 0.33 | 1.22 | 18 | 0.7 | 0.2 | 4 | 余量 |
上表中，其他指Si、P和O中的任意一种或任意两种，且Mn和S全部以MnS的形式添加。制作工艺：粉末混合→压制成型→烧结(渗铜)→冷处理→热处理。制备方法具体如下：(1)按比例将原材料粉末进行混合均匀；(2)在压机上将混合好的粉末进行压制成型；(3)将成型毛坯在烧结炉中进行高温烧结，同时进行渗铜处理；(4)用液氮对烧结毛坯进行冷处理；(5)热处理炉中对冷处理毛坯进行热处理；(6)机加工成成品。
实施例2
本实施例气门座圈材料成分如下：
| 元素 | C | W | Mo | Co | V | Cr | Ni | Ti | Nb | Cu | Mn | S | 其它 | Fe |
| 含量wt％ | 0.9 | 3 | 12.5 | 18.2 | 1.73 | 10.5 | 13.3 | 0.35 | 1.05 | 18 | 0.8 | 0.3 | 4 | 余量 |
上表中，其他指Si、P和O中的任意一种或任意两种，且Mn和S全部以MnS的形式添加。本实施例制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例气门座圈材料成分如下：
| 元素 | C | W | Mo | Co | V | Cr | Ni | Ti | Nb | Cu | Mn | S | 其它 | Fe |
| 含量wt％ | 1.1 | 3.2 | 13.4 | 17.3 | 1.66 | 11.3 | 12.1 | 0.22 | 1.3 | 18 | 0.6 | 0.2 | 4 | 余量 |
上表中，其他指Si、P和O中的任意一种或任意两种，且Mn和S全部以MnS的形式添加。本实施例制备方法与实施例1相同。
取气门座圈基准材料V571作为对比例，将对比例和实施例1-3进行耐磨性试验和加工性试验。耐磨性试验的试验条件如下:温度300℃，转数2500rpm，试验时间10小时，气门座圈磨耗试验机。耐磨性试验的试验结果如下：
| 气门座圈材料 | 气门座圈磨损量mm | 气门磨损量mm | 总磨损量mm |
| 基准材料V571 | 0.082 | 0.011 | 0.093 |
| 实施例1材料 | 0.032 | 0.006 | 0.038 |
| 实施例2材料 | 0.029 | 0.004 | 0.033 |
| 实施例3材料 | 0.022 | 0.005 | 0.027 |
加工性试验的试验条件如下：CBN刀具，转数2000rpm，进给量0.1mm/r。
由试验数据可知，本发明的实施例1-3所得气门座圈材料有效的提高了粉末冶金座圈的耐磨耗性能，可以应对恶劣的发动机工况。由加工性试验可知，本发明在提高材料耐磨性的同时，同一刀具可加工本发明材料的数量与可加工的现有材料的数量在同一量级，因此，本发明并未影响加工性能，节省了刀具成本。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于，包含有以下质量配比的元素原料：C：0.5-1.5％、W：1.5％-4.5％、Mo：8％-18％、Co：12％-24％、V：0.5％-3.0％、Cr：5％-15％、Ni：8％-18％、Ti：0.1％-0.5％、Nb：0.5％-3.0％、Mn：0.3％-1.5％、Cu：10％-25％、S：0.1％-0.5％、Fe：余量。
2.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：还含有质量分数不大于4％的Si。
3.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：还含有质量分数不大于4％的P。
4.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：还含有质量分数不大于4％的O。
5.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：还含有质量分数不大于4％的Si、P和O。
6.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：还含有质量分数不大于4％的Si、P、O中的任意两种。
7.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：Mn和S全部以MnS的形式添加。
8.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金气门座圈材料，其特征在于：Mn和S部分以MnS的形式添加。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211026 |