CN1150344C - 一种发动机气门挺柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机气门挺柱，它由钛，铜，铬等元素组成，该气门挺柱的重量百分比为：C：2.2-3.7%，Si：2.2-2.8%，Mn：0.6-0.85%，Cr：0.4-0.8%，Mo：0.4-0.8%，Ni：0.5-0.9%，Cu 0.4-0.6%，Ti：0.1-0.5%，B：0.001-0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。在生产合金挺柱时加入适量的钛和硼，挺柱在铸态情况下，硬度可达到HRC48-65度。通过热处理淬火，基本能满足目前各类车船发动机使用。用本配方生产的气门挺柱，具有铸造性能良好，耐磨及抗冲击性好的优点。

Description

一种发动机气门挺柱
                        技术领域
本发明涉及发动机气门挺柱的配方，属金属铸造类。
                        技术背景
气门挺柱是燃油发动机内的重要零件，它分菌状和筒状两种，它的耐磨性和可抗冲击性直接影响其使用寿命。现在国内各大发动机厂均采用有一定韧性，耐磨，价廉等适用性强的激冷铸铁合金挺柱，配置在发动机上，在长期的生产实践中，我们深深地感受到目前的激冷铸铁合金配方，根本满足不了目前的发动机高质量的需求，激冷铸铁菌状挺柱目前主要运用在小型四缸发动机内，其致命弱点是韧性不足，在底盘与杆部结合部发生脆断，有的发动机厂家就因为菌状激冷铸铁挺柱易脆断而放弃使用激冷铸铁材料，而选用合金钢材料。
筒状激冷铸铁挺柱目前主要运用在大功率，高转速的燃油发动机内，其致命的弱点是抗冲击能力不足，不耐磨，极易发生早期磨损。山东省一家大型发动机厂就因为激冷铸铁筒状气门挺柱质量达不到设计要求，而选用优质合金钢Cr12W代替，价格十分昂贵。
针对激冷铸铁气门挺柱的薄弱环节(易脆断、不耐磨)我们参阅了大量资料。发现金属钛的作用十分理想，还有硼元素。钛在合金铸铁里可以作为一种稳定剂，使碳化合成稳定的碳化物，抑制碳化铬的生成。合金铸铁里加入钛后晶体组织更细化，韧性明显提高，材料表面更加耐磨。在生产筒状激冷铸铁挺柱时，加入适量的硼能有效的提高白口层的质量，增大白口层的深度，提高激冷面的硬度，对白口层的组织有显著的提高。
                        发明内容
本发明的目的是：克服目前激冷铸铁气门挺柱韧性差，不耐磨的不足，为大家提供一种生产铸铁气门挺柱的配方。
本发明公开了生产激冷钛合金铸铁气门挺柱各成分重量百分比为：
C：2.2-3.7％；   Si：2.2-2.8％；  Mn：0.6-0.85％；  Cr：0.4-0.8％；    Mo：0.4-0.8％；
Ni：0.5-0.9％；  Cu：0.4-0.6％；  Ti：0.1-0.5％；   B：0.001-0.05％；
其余为Fe和国标中不可避免的杂质。
在生产激冷合金铸铁筒状挺柱时加入适量的钛和硼，挺柱在铸态情况下，硬度可达到HRC48-56度。通过热处理淬火，硬度可达到HRC58-65度。基本能满足目前各类车船发动机使用的需要。
用该配方制成的气门挺柱可在激冷的基础上再进行整体或局部淬火处理。白口硬度可达到HRC60-65度。使挺柱抗冲击性能增强，韧性好，更加耐磨。目前钛合金激冷铸铁气门挺柱已在我国几家柴油机厂试用，效果十分理想，前景非常诱人。
举例：山东省一家大型柴油机厂生产6170型，6180型和615(斯太尔)柴油机发动机。月生产量约4500台，每台12只气门挺柱，共需要54000只，目前采用合金钢材料每只约70元人民币每月需要资金370万元人民币。如改用激冷钛合金铸铁气门挺柱每只35元人民币，每月可以节约189万人民币。如果国内各大厂家均采用此项技术，发动机价格将向下浮动，利润大幅上升，将为国家节约大批原材料。
                        具体实施方式
在生产激冷合金铸铁筒状挺柱时加入适量的钛和硼，挺柱在铸态情况下，硬度可达到HRC48-56度。通过热处理淬火，硬度可达到HRC58-65度。基本能满足各类车船用发协机使用的需要。
实施例1：激冷钛合金菌状气门挺柱重量百分比为：
C：2.2-2.4％；     Si：2.2-2.5％；    Mn：0.6-0.7％；    Cr：0.25-0.5％；
Mo：0.4-0.6％；    Ni：0.5-0.6％；    Cu：0.4-0.5％；    Ti：0.1-0.4；    B：0.001；
其余为Fe和不可避免的杂质。
去应力回火温度550度，保温2小时出炉空冷。菌状挺柱球坑淬火用高频机床实施，温度840-880度，匀速转动工件温度，均匀后在硝酸钾，硝酸盐和硝酸锌加水的溶液中冷却，回火温度380-420度，时间1小时，HRC46度。
实施例2：激冷钛合金铸铁筒状小型气门挺柱重量百分比为：
C：2.4-3.2％；    Si：2.3-2.5％；     Mn：0.65-0.75％；  Cr：0.35-0.55％；
Mo：0.5-0.7％；   Ni：0.65-0.75％；   Cu：0.45-0.55％；  Ti：0.1-0.2％；
B：0.001-0.002％；其余为Fe和不可避免的杂质。
去应力回火温度580度，保温2小时出炉空冷。不经过热处理，淬火硬度HRC53度-58度。
实施例3：激冷钛合金铸铁筒状气门挺柱重量百分比为：
C：3-3.5％；      Si：2.4-2.8％       Mn：0.7-0.85％；   Cr：0.4-0.8％；
Mo：0.6-0.8％；   Ni：0.6-0.8％；     Cu：0.5-0.6％；    Ti：0.2-0.5％；
B：0.002-0.02％；其余为Fe和不可避免的杂质。
去应力回火温度550度-600度，保温2小时出炉空冷，热处理淬火温度860度-900度，保温10分钟，放入有流动功能的油槽内冷却，回火温度400度-420度，时间1小时，激冷面硬度HRC58度-61度。

Claims (3)

1、一种发动机气门挺柱，其特征是：该气门挺柱重量的百分比为：
C：2.2-3.7％；   Si：2.2-2.8％；    Mn：0.6-0.85％；  Cr：0.4-0.8％；   Mo：0.4-0.8％；
Ni：0.5-0.9％；  Cu：0.4-0.6％；    Ti：0.1-0.5％；   B：0.001-0.005％；
其余为Fe和不可避免的杂质。
2、根据权利要求1所述的发动机气门挺柱，其特征是：各成分重量百分比为：
C：2.2-2.4％；   Si：2.2-2.5％；    Mn：0.6-0.7％；   Cr：0.25-0.5％；
Mo：0.4-0.6％；  Ni：0.5-0.6％；    Cu：0.4-0.5％；   Ti：0.1-0.4％；   B：0.001％；
其余为Fe和不可避免的杂质。
3、根据权利要求1所述的发动机气门挺柱，其特征是：各成分重量百分比为：
C：3-3.5％；     Si：2.4-2.8％；    Mn：0.7-0.85％；  Cr：0.4-0.8％；
Mo：0.6-0.8％；  Ni：0.6-0.8％；    Cu：0.5-0.6％；   Ti：0.2-0.5％；
B：0.002-0.02％；其余为Fe和不可避免的杂质。
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