TW305011B - - Google Patents

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經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 A7 __B7 _ 五、發明説明（/ ) 本發明係關於在内燃引擎，待別是大型二衝程十字頭 引擎，如閥、座部份、活塞或缸髅内襯之缸體.此構件 具有抗熔焊高溫腐蝕護面合金，並且醑於錁基護面合金 ，其可，例如，熔焊於此缸體構件。 在内燃引擎之排氣閥用之許多不同護面合金為已知的 。例如.W092/13179敘述錁基合金（Alloy 50)鈷基合金 (Stellite 6)及最重要之合金成份為20 -24%之Cr、0.2-0.55%之C與4-7%之A1之錁基合金的用途。 ΕΡ-Α-0 521 821專利敘述由具有Inconel 625熔焊層之 Ninonic製成，或以不進一步解釋之方法而具有一層 Inconel 671.其除了不可避免之雜質，包括0.04-0.05% 之C、47 -49%之Cr、0.3-0.40%之Ti、及其餘為Hi之閥 。其提及合金Inconel 671不提供如Inconel 625—樣好 之抗腐蝕性，其特別含20-22%之C「、8.0-9.5%之Mo、 3.15-4.15% Hb + Ta 及其餘為 Ni。 DT-0S24 46 517專利敘述核反應器用之護面合金，唯 試拜由最大0.05%之C、1.0-5.0%之Si、最大1.0%之Μη 、20-5 0 %之0、0.5-3.0%之8、最大3.0%之（：11、最大 5.0%之Fe及其餘為Νί,其中％Cr在l〇x + 所組成之 熔焊合金，而避免結晶間之腐蝕。具龌實例提及具有範 園為1.13至2.86%之Β含董的合金。 SE-B-422 338專利敘述具有含鉻錁合金基體之内燃引 擎用之閥，其在超過30001C之溫度塗以含鉻合金，於是 構件在高於作業溫度之溫度接受機械機製及老化，此目 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 备 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 3〇5〇ii A7 __B7 _ 五、發明説明（> ) 的為安定合金之结構與大小.並且抵消结晶間之腐蝕。 DK-B-1 65 1 25專利敘述内燃引擎用之排氣閥，其具有包 含 13-17% 之 C「、2-6% 之 A1、0.卜 8% 之 Mo、1.5-3.5% 之B、0.5-3%之Ti、4-7%之Co及其餘為Ni之抗高溫腐 蝕護面合金。 用於内燃引擎之排氣閥之許多其他護面合金，由論文 ”目前閥材料之操作經驗之複習"（Review of operating ι· experience with current valve materials ), 1 9 90 年 出販於來自倫教海洋工程師協會之軎本"重燃料操作用 之柴油引擎燃燒槽材料”（Diesel engine coebustion chamber materials for heavy fuel operation)而為 已知的。 其中，己知閥護面之目的為在具有優異之抗高溫腐蝕 性之構件提供表面，使得此物質在重燃油柴油引擎不被 离腐蝕琛境腐蝕，及在座匾域之情形，提供离硬度之表 面，而抵消稠密標記之形成，同時沈積乏物質具有在物質抵消 冷裂解之形成之高延性。 在已知之閥合金中，護面之硬度主要藉由在基本基質 之硪化物網路、硼化物及/或中間金屬，如Hi3Al(7 ’） 、《-相、σ-相或Laves-相，及籍由溶液硬化而提供。 已知之熔焊護面合金在熔焊物質時，於熔焊後之冷卻非 常暴露於冷裂解，即，熔焊结束後立邸出現裂解。冷裂 -4 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） i I I 裝 I 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貞工消费合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（+ ) 解需要除去或以融焊護面修理。冷裂解之問題待別在於 已知含硼護面合金，因為逭些已知合金具有非常低之延 性。B在此用於硼化物之沈澱，以增加合金之硬度及抗 磨損性。 在》模構件之情形，為了得到良好之抗离溫腐蝕性， 持別是在含有得自重燃油燃燒産物之硫與釩之環境，已 知使用50%Cr50%Ni型式之合金，或由48-52%之Cr、 1.4-1.7% 之 Nb、最大 0.1% 之 C、最大 0.16% 之 Ni、最 大0.2%之C + N、最大0.5%之Si、最大1.0%之Fe、最大 0.3%之Mg及其餘為Ni所組成之IN657型式之合金。鋳模 後，合金包含富錁7-相與富鉻ct-相，其中視合金之精 確分析而定，兩相可组成主要枝 狀晶鼸结構。已知這 些合金在超過700Ό之操作溫度老化硬化，其造成在室 溫小於4%延性之脆化待激。由於逭些相當不良之強度 性質，合金己不用於待別需要強度之鑄楔構件。 EP-A-0529208專利敘述在汽車引擎之閥，熔焊於閥座 區域用之鉻基硬面合金。合金含有30 -48%之Ni、1.5-1 5 %之W及/或1.0-6.5%之Ho及其餘為至少40%之Cr。熔 焊藉雷射熔焊而實行，而且在固化含鉻α-相之冷卻時 ,含錁相沈澱。W與Mo對合金具有溶液增強效果，並且 非常地有助於其強度。C可以0.3-2.0%之量加入，以 藉硪化物之形成而增加硬度。而且B可以0.1-1.5%之 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Μ规格（210X297公釐） ^ 裝 訂 「線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 五、發明説明（ 4 ) 1 1 ft 加 入 • 以 m 硼 化 鉻 之 形 成 而 增 加 硬 度 * Nb可 以 1 . 0- 1 1 4 . 〇%之量加入， 以形成硬度增加金颶間化合物及磺化 - 1 I 物 與 硼 化 物 〇 因 此 • 在 藉 m 化 物 網 > 硼 化 物 及 / 或 中 間 S 1 I 請· 1 金 靥 在 合 金 含 鉻 基本基質 之 沈 澱 及 m 由 在 以 上 合 金 溶 液 先 閲 1 I 1 硬 化 等 而 熔 焊 時 • 立 即 産 生 合 金 之 硬 度 〇 結 果 • 必 須 應 背 Si 1 1 用 大 量 之 注 意 及 待 別 之 熔 焊 方 法 • 如 雷 射 熔 焊 t 以 避 免 之 注 1 I 意 I 在 與 熔 焊 方 法 之 立 即 連 接 時 之 裂 解 〇 在 大 型 構 件 之 熔 焊 事 項一 1 再 • 如 大 型 船 用 引 擎 用 之 缸 觴 構 件 9 其 中 • 例 如 • 閥 可 具 填 1 有 直 徑 300- 500毫米之碟， 使用此己知合金幾乎無法適合 窝 本 頁 裝 1 商 業 化 〇 1 I 本 發 明 之 巨 的 為 缸 龌 構 件 提 供 及 護 面 合 金 f 其 對 在 存 1 | 在 於 内 燃 引 擎 作 業 槽 之 琿 境 的 熱 腐 蝕 具 有 离 抗 性 > 同 時 • 1 1 m 於 熔 焊 之 裂 解 危 險 遠 比己知合 金 為 低 t 使 得 可 使 用 具 有 訂 | 適 當 高 熔 化 速 率 之 熔 焊 方 法 9 而 以 商 業 基 礎 熔 焊 合 金 於 1 大 型 構 件 0 1 1 蘭 於 此 百 的 • 依 照 本 發 明 之 缸 體 構 件 特 微 為 熔 焊 合 金 1 、| 之 硬 度 藉 由 基 於 固 態 相 變 換 之 沈 澱 硬 化 機 構 而 增 加 t 其 線 I 活 化 沈 澱 硬 化 機 構 之 溫 度 高 於 合 金 之 操 作 溫 度 * 而 且 其 1 1 沈 澱 硬 化 機 構 缓 慢 地 作 用 » 使 得 合 金 在 缸 體 構 件 之 熔 焊 1 I 時 實 質 上 不 硬 化 9 但 是 在 高 於 沈 澱 硬 化 機 構 之 活 化 溫 度 - 1 1 之 溫 度 的 以 後 之 熱 處 理 時 硬 化 〇 1 1 m 由 主 要 在熔 擇 m 面 合 金 之 固 化 後 * 經 物 質 之 熱 處 理 1 I 之 固 態 相 變 換 而 引 發 合 金 之 硬 度 9 已 使 用 固 化 時 實 質 上 I 1 bb 已 知 合 金 較 小 之 共 熔 物 6 沈 澱 及 硬 相 而 得 到 所 需 硬 度 〇 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） A7 B7 經濟部中夬橾準局負工消费合作社印製 五、發明説明（ r ) 1 1 如 此 增 強 主 要 枝 狀 晶 體 沈 m 物 間 之 互 相 鍵 結 > 其 抵 消 熱 1 1 裂 解 〇 I 熔 焊 後 之 冷 裂 解 已 極 佳 地 避 免 » 因 為 缓 慢 作 用 硬 化 機 請 1 1 構 僅 在 合 金 已 應 力 釋 放 後 • 於 以 後 之 熱 處 理 增 加 合 金 之 先 閲 1 I 讀 1 硬 度 • 如 以 下 所 詳 細 說 明 0 直 到 構 件 在 兀 成 機 械 機 製 後 背 1 1 ' 之 1 之 熱 處 理 f 熔 焊 之 護 面 合 金 維 持 9 例 如 » 2596之高延性 注 I 意 I * 其 防 止 對 合 金 之 生 産 應 力 之 熔 焊 後 之 殘 餘 應 力 産 生 事 項 I 再 I 裂 解 〇 上 述 型 式 之 護 面 合 金 之 生 産 應 力 隨 合 金 之 增 加 硬 填 1 度 而 增 加 • 恰 如 得 到 應 力 釋 放 之 溫 度 亦 增 加 〇 加 熱 至 硬 寫 本 頁 裝 1 化 機 構 用 之 活 化 溫 度 時 » 熔 焊 、 仍 非 常 延 性 之 合 金 變 成 1 1 暴 η 於 籍 應 力 禪 放 而 釋 放 殘 餘 應 力 之 溫 度 程 度 0 硬 化 前 I 之 低 合 金 硬 度 造 成 應 力 快 速 而 且 在 低 溫 釋 放 0 1 為 了 得 到 固 態 相 變 換 • 合 金 組 成 物 必 須 選 擇 使 得 在 所 訂 I m 分 析 之 區 域 附 近 » 在 相 FED BSI 所 述 合 金 之 主 要 元 素 對 兩 値 1 I 不 同 相 匾 域 間 之 平 衡 狀 態 呈 現 傾 斜 分 割 線 • 其 中 • 例 如 1 1 • 一 値 相 區 域 可 含 晶格形式BCC(體心立方 ), 另- -値含 1 BCC與所諝FFC形式 (面心立方）之混合物 〇 至 於 另 一 實 例 線 I 可提及兩個具有互相偏向侧面長度之FFC形式。 在熔焊 1 1 池 之 快 速 固 化 及 以 後 之 冷 卻 9 合 金 不 具 有· 白 我 調 整 成 平 1 I 衡 狀 態 之 時 間 9 即 9 關 於 平 衡 狀 態 而 判 定 合 金 具 有 — 太 1 I 大 比 例 之 相 〇 在 以 後 高 於 硬 化 溫 度 之 加 熱 > 底 下 出 現 之 1 相 點 沈 m 於 上 面 出 現 之 相 * 其 産 生 具 有 結 晶 變 形 之 内 部 1 I 應 力 而 防 止 經 結 晶 顆 粒 之 變 色 • 而 使 合 金 得 到 高 硬 度 1 1 1-1 至 另 相 之 變 換 經 合 金 7 成 份 之 擴 散 而 發 生 « 而 且 發 1 1 1 1 1 1 本紙法尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X 297公釐) 3〇5〇Jj A7 _B7_ 五、發明説明（各） 生相當小之點沈鎩物，其橄細分布使得生成之合金具有 非常均勻之徹硬度。此固態相變換本身由其他合金而得 知，但是對本發明之重要特點為，對於所選之護面合金 之分析.變換發生太長，使其在通過之時間未變成活性 ,直到熔焊物質已冷卻至怡低於硬化溫度。因為熔焊物 質雒持高延性直到硬化，缸體構件可暴露於最終幾何之 機械櫬製，於是霣行硬化而無問題。 缸體構件較佳為具有主要在奧氏相熔焊時固化之護面 合金，其部份在离於沈澱硬化機構用之活化溫度之溫度 變換成紅鋁鐵相。此紅鋁鐵質BCC形式在奥氏FCC形式之 沈澱對於得到高硬度為有利的，而且鼷於一般含有鏍與 鉻之面心合金相當適合，因為二元Cr-Ni相圖具有待激 ，在奧氏富錁相與更窖絡相區域間之稍撤S -形分割線。 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 合金之沈澱硬化用之活化溫度在550至110〇υ間為適 當的，較佳為700至8 5 0 t：,沈澱硬化機構之活化需要該 活化溫度同時超過大於40秒，大於20分鐘為適當的。使 用此硬化機構，缸體構件之護面合金待別適於熔焊方法 ，其具有對於構件之製造為有利地高之熔化速率，及在 大型二衝程十字頭引擎發生於缸體構件之操作溫度。如 果缸體構件用於較小之引擎，可遴擇其他之溫度程度。 較佳為，以重量％表示而且除了常發生之雜質，缸饉 構件之護面合金包含40至51%之Cr、0至0.1%之C、小 於 1.0% 之 Si、0 至 5.0% 之 Μη、小於 1.0% 之 Mo、0.05 至小於0.5%之B、0至1.0%之A1、0至1.5%之Ti、0至 -8- 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS } A4規格（210X297公釐） A7 _ B7_ 五、發明説明（7 ) 0.2%之Zr、0.5至3.0%之Nb、最大5.0%之Co與Fe之凝 聚體含量、最大0.2%之0、最大0.3%之N及其餘為Ni。 在己知之方法中，高含量之Cr增進钂合金在相關操作 環境之腐蝕性質。熔焊合金在500至7001C之操作溫度具 有比缸體構件之己知硬護面較佳之腐蝕性質與較高之硬 度，及比以上鑄楔錁合金較佳之機械性質。在所述之Cr 含量間隔之外，固相變換無法以適當之方法得到，因為 在無法逹到較佳之Cr間隔限制時，活化溫度變成太低， '而且如果超過Cr*間隔上限，合金之固化間隔增加，而且 主要紅鋁鐵質沈澱於硬與脆相.生成不欲之延性下降。 其他合金成份之置決定分割線在相圖兩値相關相之間之 精確位置，其表示Cr之最適含量可藉由試驗而精細地調 整，而在其他合金成份為已知時，得到所需之硬化活化 溫度。 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填窵本頁) B之含量對於具有高Cr含量之錁合金之熔焊力具有令 人驚奇之決定性轉變。在如0.05%之少量，B造成熔化 物之固化由蜂嚴狀固化成為枝狀晶匾固化，其中枝狀晶 體分枝交錯並且産生結構成份之幾何交錯，而在最後固 化之熔化物避免較延伸及平面膜層。因此，B之含置實 質上有助於合金在熔焊時對高裂解之高抗性。B非常不 溶於7與《-相，而且其假定固化涉及具有許多硼化物 之共熔。至少0.5%及以上之B含置.共熔與伴随之硼化 物之量增至對合金之所需延性為破壊性之程度。高含量 之B亦造成不具有高強度之已知及不欲低熔共熔物之沈 —9· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印袈 五、發明説明（ 8 ) 1 1 澱 〇 1 1 Hb 影 固 相 變 換 而 提 供 球 狀 沈 澱 而 非 薄層 沈澱， 其增 1 I 加 熱 處 理 後 殘 留 之 合 金 之 延 性 〇 其 待 別 對操 作時暴 露於 /*—V 请 1 機 械 影 鬱 之 缸 體 構 件 具 有 重 要 性 〇 使 用 Ta. T i 與 Zr 可得 先 閱 1 I 讀 1 I 對 應 之 效 果 • 但 是 Ta 非 常 昂 贵 > 而 且 超 過1 . 5%之T i可 背 1 I ' 之 1 在 熔 焊 時 造 成 金 屬 間 沈 澱 製 造 及 合 金 部 份硬 化與變 脆， 注 | 意 I 而 且 超 過 0 . 2%之Ζ r含量造成在熔焊時不裂解。 事 項， 1 再 I 小 於 1 . 0%之Μ 0含董有肋於經溶液增強效果而強化奥 % 1 窝 本 裝 氏 相 • 其 給 予 合 金 較 大 之 張 力 強 度 〇 頁 1 Si 、 Μη 與 A 1 在 熔 焊 時 具 有 去 氣 化 效‘ 果 ,因 此，為 了避 1 1 免 熔 焊 效 果 » 在 熔 焊 時 為 使 用 之 填 料 物 質所 需之成 份。 I 雖 然 —— 些 去 氣 化 劑 在 熔 焊 時 燃 燒 • 部 份 殘留 於最終 之合 1 訂 1 金 〇 希 望 限 制 Si 至 少 於 196 , 因為S i降低B 之所需效 果 及 其 較 大 量 加 成 之 必 要 性 0 Μη 並 非 為 有效 之去氣 化劑 1 I 而 且 希 望 限 制 於 最 大 5%之量， 以不稀釋最終合金之 1 1 活 性 成 份 〇 超 過 1%之A 1含董可造成金腸間相Hi3 A 1之 1 不 欲 沈 澱 9 其 已 在 熔 焊 方 法 時 增 加 鍊 基 質之 硬度。 線 1 C 為 商 業 合 金 之 常 見 雜 質 9 而 且 兀 全 去除 C為昂 貴的 1 1 〇 C 含 悬 應 限 制 於 最 大 0 . 1%以避免或降低碩化物形成。 1 I 0 對 N 一 般 由 周 園 之 空 氣 沈 積 於 合 金 » 但是 其對所 需之 | 性 霣 沒 有 幫 助 〇 1 Co 與 Fe 亦 為 雜 質 • 其 希 望 限 制 於 最 大 5%之凝聚體含 1 I 量 〇 1 1 本 發 明 亦 關 於 錁 基 m 面 合 金 * 其 恃 徽 依照 相發明 為， 1 1 -10 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（ 9 ) 1 1 以 重 量 % 表 示 而 且 除 了 常 發 生 之 雜 質 » 其 包含 40 至 51 % 1 1 之 Cr 0 至 0 . 1%之C 、 小 於 1 . 〇% 之 si、 0 至5 .096 之 Μη 1 | 小 於 1 . 0%之Μ 0 > 0 .0 5至小於0 .596 之 B、 0至1 .0% 之 請 1 ! A 1 0 至 1 . 5%之T i、 0 至0 .296 之 Zr 、 0 . 5至3 .096 之 Nb 先. 閲 1 I 讀 1 Λ 最 大 5 . 0%之C 〇與F e之凝聚體含量、 最大0.2% 之 0、 背 Λ 1 I 最 大 0 . 3%之N 及其餘為N i 〇 如上所述， 此合金在非常 之 注 1 | 意 I 良 好 之 抗 高 溫 腐 姓 性 及 非 常 熔 焊 性 而 無 任 何裂 解 之 危 險 事 項 1 | 再- -si I * 而 且 對 於 • 例 如 在 650 - 8 0 0 ¾之溫度之高硬度， 具 填 1 寫 本 裝 有 延 性 保 留 而 可 熱 處 理 • 其 促 進 合 金 在 機 械負 擔 構 件 之 頁 1 使 用 • 而 有 所 區 別 〇 艏 別 成 份 在 合 金 性 質 之影 m 如 上 所 1 1 述 〇 1 I 蘭 於 確 定 合 金 在 熔 焊 後 之 高 延 性 * 較 佳 為， A 1 之 含 量 1 訂 1 最 大 為 0 . 1% , 而且T i之含量較佳為最大0 .196 Ο 此 低 含 量 之 A 1 與 T i 在 硬 度 增 加 與 如此 延 性 降 低 金 屬間 相 N i 3 A 1 1 I (Τ η 之 熔 焊 時 抑 制 沈 澱 〇 1 1 合 金 之 Cr 含 置 可 適 當 地 在 45 至 50% 之 間 隔〇 最 小 45% 1 1 之 C r 含 量 提 供 沈 澱 硬 化 機 構 以 較 控 制 之 方 法及 在 較 高 活 旅 1 化 溫 度 而 發 生 之 優 點 • 其 部 份 表 示 合 金 在 熔焊 時 快 速 地 1 1 冷 卻 至 低 於 活 化 溫 度 部 份 表 示 構 件 對 最 终幾 何 之 以 後 1 1 機 製 可 無 需 考 量 構 件 藉 機 製 之 加 熱 而 發 生 〇 50% 之 上 限 1 1 對 於 硬 與 脆 主 要 紅 鋁 鐵 質 相 之 形 成 提 供 適 當之 確 定 〇 1 1 在 較 佳 之 具 體 實 施 例 » 合 金 含 0 . 15 至 0 . 40% 之 B , 較 1 I 佳 為 0 . 25% 之 B 〇 0 .496 之 B 之 上 限 提 供 適 當之 確 定 » 使 1 1 硬 度 增 加 之 硼 化 物 在 合 金 LL- 固 化 時 不 以 太 大 量而 沈 澱 1 而 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΙΟΧ 297公釐〉 3C5011 A7 B7 五、發明説明（^ ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 且0.15%之下限確定在熔焊物質以構件基本物質之稀釋 時，硼含量在局部區域不變成低至易於發生裂解。硼在 合金産生所需枝狀晶體結構之能力在合金之低CR含量時 降低。在小於45%之Ο含量，B之含量因此較佳為0.20 至0.30%。0.25%之較佳上限在具有至少45%之Cr之合 金為適嘗的。 為了避免加入較大量之B至合金，Si在熔焊合金之含 董較佳為最大0.03%,而且因為如上所述，Μη之含量具 有稀釋效果，Μη含量可適當地限制於最大0.5%。因為 相同之理由，最大0.5%之Mo含量，及/或最大1.096之 Co與Fe之凝聚醱含量及最大0.02%之0與最大0.02¾之 N較佳。 如果Nb之含量最大1.0%,隨球狀沈澱而發生硬化機 構之有利改變增強，而且為了經濟之理由，相當昂貴之 Nb之含量可適當地限制於2.0%,至於較高含置之Nb通 常實質上未改良合金之性質。在熔焊時熱裂解之危險可 藉由加入最大0.02%之Zr於合金而適當地限制。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 現在，本發明合金之實例在以下參考圔式而詳細説明 ，其中 圈1顯示二元Cr-Ηί条統之相圖， 圖2與1 0為具有4 8 %之C r*及其餘為N i之參考合金之穿 透試驗，及研磨與抛光樣本之放大500倍之照Η , 圖3-6與11-14為顯示硼對合金熔焊力之影響之對應照 Η , 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 圖7-9與15-17為顯示矽對合金熔焊力之影遒之對應照； H, 丨 圖18與24為具有48%之Cr及其餘為Ni之參考合金之對 應照Η . 圖19-23與25-29為硼對此合金熔焊力之影鬱之對應照 Μ ,及 圖30-32為依照本發明之三種合金之研磨與拋光樣本 放大1 000倍之照Η。 圖1所示之二元相圈顯示在平衡相7與7-α之間之 稍撤S -形分割線。分割線在約13451C之溫度由約47%之 Cr之點開始，並且傾斜地向下至在50〇υ之溫度約38%之 Cr之點。酋上述區域之Ni-Cr合金熔焊時，熔焊池之固 化及以後之冷卻快速地發生，而形成主要奧氏錁相γ。 在以後之硬化，紅鋁鐵霣α-相如非常細微分布之球狀 沈澱物而沈澱於錁相。對於具有其他合金成份之合金， 分剌線之確實位置視所有合金成份之型式與量而定。 因為合金之熔焊力為本發明之重要持擞，已進行許多 試驗。以了解Β與例如Si之去氣化成份之加成如何影堪 熔焊力。試驗以電漿轉移®弧熔焊（PTAW)在直徑135毫 米與厚度30毫米之無合金鋼碟進行。熔焊參數為30伏持 之霣弧電壓及160安培之霣流密度。熔焊速度為60*米 /分鐘，而且熔化速率為1.6公斤/小時。熔焊之携件 塗以紅色穿透液體，其在構件之擦拭後殘留於任何裂解 •而可目視檢査裂解。自各構件取一脑樣品，並且研磨 及抛光及在顯徹鏡照相。試驗之結果示於圖式。 -13- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-------「威------------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 I 具 有 高 含 量 之 Cr 之 錁 合 金 百 刖 由 於 熱 裂 解 之危 險 而被 1 I 視 為 非 常 難 以 熔 焊 9 其 在 兩 値 參 考 試 驗 證 實 。在 圖 2與 1 1 11 • 看 見 由 於 熱 裂 解 之 已 知 強 烈 裂 解 〇 圖 10與24顯 示固 V I 請 1 1 化 蜂 m 式 地 發 生 * 暗 區 延 伸 結 晶 _ 粒 間 之 平 面膜 層 〇 先 閲 I 硼 對 熱 裂 解 之 顯 著 影 堪 由 睡 圖 3- 6與画19 -2 3而明顯。 讀 背 1 1 面 I 在 各 具 有 48¾ 之 C r 及 0 . 06¾ 0 . 12% 0 . 23%與 0 . 40¾ 1 I * 1 1 之 B 含 量 之 合 金 可 見 到 長 期 熱 裂 解 已 在 少 至。‘ 06%之 事 1 項 1 B 之 加 成 後 消 失 而 且 具 有 0 . 4%之B 之樣品完全未裂 再 解 〇 各 具 有 4396 之 Cr 及 0 . 15% 、 0 . 1%、 0 .3%、 0 . 4% 寫 本 頁 裝 1 與 0 . 596 之 B 含量之合金， 在0 • 1 5%之Β 顯示熱裂解之 1 I 戯 劇 性 減 少 • 但 是 熱 裂 解 僅 在 0 . 2%之Β 完全去除， 其 1 1 表 示 合 金 必 須 在 C r 含 量 較 低 時 » 具 有 較 大 含 量之 B〇 圖 1 I 11 -1 4顯示B 使合金以枝狀晶體結構固化。 圖25顯示相同 訂 I 之 效 果 • 但 是 僅 在 圖 26完 全 得 到 〇 1 1 I GHt _ 7- 9 與 15- 17 顯 示 各 以 0 . 09% 、 0 . 1796 \ 與0 . 33%之 1 1 量 具 有 Si 加 成 » 而 且 各 具 有 0 . 06% 、 0 . 11 % 與0 . 21%之 1 伴 随 B 含 量 之 合 金 〇 可 見 到 Si 降 低 Β 産 生 枝 狀晶 體 固化 I 結 構 之 能 力 〇 1 1 V 例 1 1 I 製 備 依 照 本 發 明 之 合 金 t 其 具 有 以 下 之 分 析： 48 .6% 1 I 之 Cr 1 . 5% 之 Nb、 0 .67% 之 Μ η、 0 .39% 之 S i、0 • 1 %之 1 1 B, 0 • 0 12% 之 C 及 其 餘 為 N i 〇 合 金 以 如 上 所 述之 相 同方 | 法 而 熔 焊 於 構 件 t 僅 兩 個 熔 焊 顆 粒 應 用 於 彼 此之 頂 部。 1 I 熔 焊 後 並 未 觀 察 到 裂 解 〇 熔 焊 後 * 合 金 在 20 V之 硬 度測 1 1 I 14- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 經濟部中央揉準局負工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（） 董為200HV20。構件然後在7001之溫度熱處理72小時。 熱處理後，亦未觀察到裂解。藉由測1：方法HBW 3000/ 15/10,合金之硬度在5001C測量為511HV20與460HBW, 其顯示合金在高溫雒持相當有利之高硬度。樣品以一般 之方法切割、研磨及抛光。圈30顳示合金之照H,而且 可立即見到硬化合金之结構非常细微.雖然經高倍之放 大値別結構成份幾乎無法區別。 奮施例2 : 如上以下列分析之合金進行對應試驗：48.6%之Cr、 0.5% 之 Nb、0.67% 之 Μη、0.39% 之 Si、0.1% 之 B、 0.012%之C、0.24%之Co + Pe及其餘為Ni。並未觀察到 裂解.不論在熱處理之前或之後。熱處理前，硬度測董 為220HV20.而且在熱處理後，硬度在20 =測量為551HV2 0 與4 6 0 Η B W ,及在5 0 0 C為4 1 5 Η B W。合金之照片示於圖3 1。 實例3 : 如上以下列分析之合金進行對應試驗：48 6%之Cr、

1.5% 之 Kb、0.67% 之 Μη、0.39% 之 Si、. 0.1¾ 之 B、 0.012%之C、0.24%之Co + Fe及其餘為（U。並未觀察到 裂解.不論在熱處理之前或之後。熱處理前硬度測量 為210HV20,而且在熱處理後，硬度在2〇<c測董為467HV 2 0與4 5 1 Η B W，及在5 0 0七為4 0 1 Η B W。合金之照片示於圖 32。 -15- 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） ---^------1 装------訂------{ (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) S〇5〇jj A7 B7 五、發明説明（） 實例顯示合金在熔焊後之非常低硬度與必然之高延性 ，及硬度之大量增加而在硬化時無裂解。合金可如腐蝕 保護性護面而熔焊於接觸引擎内燃槽的琛境之表面。此 外，高溫硬度非常高，使得依照本發明之合金非常適合 作為閥座區域用之熔焊硬面合金， 在以上之説明，依照本發明之合金之成份均以重量％ 而敘述^ n^i ^^^^1 ^^^^1 tuf n-ϋ —4. nn flu— nn I TJ ^ ;v* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作杜印製 — 16 — 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 第84112476號"一種缸髓構件及錁基_面合金”專利案 08 年 5 8 正一 修 月 經濟部中央揉準局工消費合作社印裝 i、申請專利範圍 &一年1月)。日 1 . 一種缸《構件，如在内燃引擎之閬、座部份、活塞或 缸腥内襯，待別是大型二衝程十字頭引擎，此構件具 有抗熔焊离溫腐蝕護面合金，其特激為熔焊合金之硬 度藉由基於固態相受換之沈澱硬化機構而增加，其中 活化沈澱硬化機構之溫度髙於合金之操作溫度，及沈 澱硬化櫬構作用缓慢到合金在熔焊於缸龌質上不 硬化，但是僅在离於沈澱硬化機構活化溫度之溫度之 以後加熱®理時硬化。 2. 如申諳專利範園第1項之缸鱷構件，其持歡為護面合 金主要在奧氏相（7)熔焊時固化.其部份在离於沈澱 硬化機構甩之活化溫度的溫度變換成紅鋁鐵相（cc )。 3. 如申諝專利範圍第1或2項之缸《構件.其待戡為合 金之沈毅硬化用之活化溫度在550至1100¾間為適當 的.較佳為700至850 t：,而且沈澱硬化機構之活化需 要該活化溫度超過大於40秒，大於20分鐘為適當的。 4 .如申請專利範圔第1或2 項中1 (ΐ ^费之缸體構件，其 待徽為以重置百分比表示而且除了常發生之雜質，缸 龌構件之護面合金包含40至51%之Cr、0至0.1%之C 、小於1.09051、0至5.0%»41»、小於1.0%14〇、0.05至 小於 0.596B、0 至 1.096A1、0 至 1.5%Ti、0 至 0.2% Zr、0. 5至3.0%Nb、最大5.0%之Co與Fe凝聚儷含置 、最大0 . 2 90 0、最大0 . 3 % N、及其餘為N i。 5.—種錁基護面合金，其特微為以重量百分比表示而且 除了常發生之雜質，其包含40至51%0、0至0.1%C -17- 本紙法尺度遑用中國國家標準（(：1«)八4洗格（210父297公釐） -------rI—f I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂 線 AS B8 C8 D8 M濟部中央橾準局只工消费合作社印製 ~、申請專利範圍 、小於 1.0%Si、0 至 5·0%Μη、小於 1.0%M〇、0.05 至小於 0.5%B、0至 1.0%A1、0至 1.5%Ti、0至 0.2% Zr、0.5至3.0%Hb、最大5.0%之Co與Fe凝聚龌含S、 最大0.2%0、最大0.3% N 、及其餘為Ni。 6. 如申請專利範園笫5項之護面合金，其持擞為A1之含 量最大為0.1%,而且Ti之含量最大為0.1%。 7. 如申請專利範臞第5或6項之護面合金.其待微為該 合金含有45至50%Cr。 8 .如申請專利範園第5或6項：率_=領之護面合金，其特 »為該合金含有0.15至0.40%B,較佳為最大0.25¾ B0 9 .如申請專利範匾第5或6項·=^~ · 一項之護面合金，其特 擻為該合金含有最大0.03%Si.及較佳為最大0.5% Η η 〇 I 0 ·如申請專利範園第5或6項象费.尹領之護面合金，其待 微為該合金含有最大0.5%Μ〇。 II .如申請專利範園窠5或6項 中任一項之護面合金，其 待為合金含有1 . 0至2 . 0 % H b ,及較佳為最大0 . 0 2 Z r。 12. 如申請專利範園第5或6項命养-項之護面合金，其 特擻為該合金之Co與Fe之凝聚體含量為最大1.0% , 而且該合金適當地含有最大0. 02% 0與0 . 02% N。 13. 如申讅專利範園第5或6項之護面合金.其 待微為其用以在大型二衝程内燃引擎熔焊於缸龌構件 .如铢氣待別是在船或固定霣力産生引擎之推進 引擎。 — 18 — ------」|丨裝--------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS M4洗格（210X297公釐）