一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.6-0.9、硅0.2-0.3、錳3.3-3.5、鉻0.4-0.5、鉬0.03-0.05、釩0.004-0.005、Ti0.06-0.08、Ni2.3-2.5、Sb0.01-0.03、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用銻等原料組合，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有高強度、高硬度、耐磨性好、韌性好、耐高溫腐蝕性、抗氧化等特點，適用于內燃機氣閥，氣密度高；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質量穩(wěn)定均一；通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料及其制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應用，主要有以下類型:調質鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術得到很大發(fā)展，但是，仍有很多問題存在，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性、成本等不能兼顧，在很多場合還不能滿足生產的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發(fā)展提供保障，為社會發(fā)展提供動力，任務還很艱巨。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性和硬度，抗氧化性，耐高溫腐蝕性。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:
一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.6-0.9、硅 0.2-0.3、錳 3.3-3.5、鉻 0.4-0.5、鑰 0.03-0.05、釩 0.004-0.005、Ti0.06-0.08、Ni2.3-2.5、Sb0.01-0.03、P ≤ 0.030、S ≥ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(I)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻、Ni ; (2 )錳、釩、Sb ;
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時速率升溫至925_945°C，保溫3-4小時；再以140-160°C/小時速率降溫至620-630°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 10-12、石灰石3-4、海泡石2-3、氟硅酸鈉2-3、硝酸鈉1-2、蛭石5-6、碳化硅9_11、鈦白粉2_3、瑩石6_8、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用銻等原料組合，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有高強度、高硬度、耐磨性好、韌性好、耐高溫腐蝕性、抗氧化等特點，適用于內燃機氣閥，氣密度高；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質量穩(wěn)定均一。
[0009]本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0010]一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.6-0.9、硅 0.2-0.3、錳 3.3-3.5、鉻 0.4-0.5、鑰 0.03-0.05、釩 0.004-0.005、Ti0.06-0.08、Ni2.3-2.5、Sb0.01-0.03、P ≤0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0011]所述的內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的生產方法為:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻、Ni;(2)錳、釩、Sb ；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時速率升溫至935°C，保溫3.5小時；再以150°C /小時速率降溫至625°C，保溫40分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.6小時，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉4、粘土 10、石灰石3、海泡石2、氟硅酸鈉2、硝酸鈉2 、蛭石5、碳化硅9、鈦白粉2、瑩石8、氫氧化鋁8、玉石粉3、蒙脫石2 ;制備方法是將各原 料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2%的硅烷偶聯劑KH-550、1%的納米碳粉，混合均勻后，在12-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0014]本發(fā)明內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1298MPa，屈服強度954MPa，延伸率12.5 %，斷面收縮率25 %，沖擊吸收功52J，沖擊韌性64J/cm2，硬度287HB。
【權利要求】
1.一種內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.6-0.9、硅 0.2-0.3、錳 3.3-3.5、鉻 0.4-0.5、鑰 0.03-0.05、釩0.004-0.005、Ti0.06-0.08、Ni2.3-2.5、Sb0.01-0.03、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻、Ni;(2)錳、釩、Sb ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時速率升溫至925-945°C，保溫3-4小時；再以140-160°C /小時速率降溫至620-630°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的內燃機氣閥用馬氏體合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 10-12、石灰石3-4、海泡石2-3、氟硅酸鈉2-3、硝酸鈉1-2、蛭石5-6、碳化硅9_11、鈦白粉2_3、瑩石6_8、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C38/60GK103614664SQ201310498142
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權日:2013年10月22日
【發(fā)明者】黃浩 申請人:蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司