[发明专利]一种高耐磨低钴粉末冶金气门座

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别是一种高耐磨低钴粉末冶金气门座。

背景技术

气门座是汽车发动机的重要部件，它与气门组成一对重要密封磨擦付，发动机工作时，气门座圈受到气门冲击，高温(530～810℃)燃烧气体的冲刷、腐蚀、以及燃烧产物、空气中灰尘的磨损，另外还受到热冷应力交替作用，它极易产生变形、烧损，甚至断裂，因此不但要求气门座材料耐磨、耐腐蚀、抗高温，还要求一定经向压溃强度。

鉴于以上情况，国内外许多厂家，均采用高钴合金材料，其钴含量一般为5～10％，钴金属为稀有金属，价格昂贵，也是战备物资，但是由于价格过于昂贵，所以没有得到广泛的使用。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高耐磨低钴粉末冶金气门座。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高耐磨低钴粉末冶金气门座，化学成分及其含量为：C：0.8-1.2％，Cr：10-30％，Mo：2.0-4.0％，Ni：0.5-1.2％，Co：0.2-0.5％，Cu：12-30％，余量为Fe。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明通过改进高压水雾化制粉技术以及合理添加一定含量的Cr、Mo二种合金粉末，通过机械混合、压制、烧结。又由于铜溶浸工艺的采用，使气门座的导热性、热强度和耐磨性等物理性质和机械性能的得到了显著的改善。2)气门座坯经烧结的形成了在相对软的基体上镶嵌着硬质点的组织结构，明显地提高气门座的耐磨性、高温稳定性。经过整机厂配套使用和333小时台架试验，使用无铅汽油为燃料，其密度达到7.8g/cm³，硬度达到HRB108-111；金相组织为Cr、Mo为马氏体、贝氏体、索氏体及均匀分布在基体的合金碳化物。合金碳化物的显微硬度HV800-1100，采用低钴合金材料研制的MR479QA和JL376QE等粉末冶金气门座，即耐磨、耐热又耐冲击，不仅大量应用轻载和中载无铅汽油汽车发动机，而且能日益广泛于轿车(汽车)高功率密度的发动机。3)本发明的气门座是用低钴合金材料，满足气门座恶劣工况，降低生产成本。该粉末冶金材料与其他材料相比具有特殊的竞争力。

具体实施方式

本发明的一种高耐磨低钴粉末冶金气门座，化学成分及其含量为：C：0.8-1.2％，Cr：1.0-3.0％，Mo：2.0-4.0％，Ni：0.5-1.2％，Co：0.2-0.5％，Cu：12-30％，余量为Fe。

其中优选含量为：C：1-1.2％，Cr：20-3.0％，Mo：3.0-4.0％，Ni：1-1.2％，Co：0.3-0.5％，Cu：12-20％，余量为Fe。

本发明的高耐磨低钴粉末冶金气门座，在制造的时候首先将基础铁粉采用水雾化制成的低合金粉末，之后配入一定量的二种(Cr、Mo)高合金粉末；压制后将烧结坯置于推捍式烧结炉，在氨分解气氛中，温度在1100～1150℃进行烧结。气门座烧结坯硬度大于HB108，其金相组织(马氏体+贝氏体+索氏体+合金碳化物)，密度≥7.8g/cm³。烧结后可获得强劲的合金基体上，均匀分布的硬质相，极大地提高产品的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性及经向压溃强度。

本发明的关键为：1)选用的基础粉末，它须具备一定耐磨、耐热、耐腐蚀，且有较高强度的低合金材料。2)选用能形成硬质相的高合金材料，它须具备较高耐磨、耐热、耐腐蚀性能，同时要求它和基础粉末有较好的亲和性和熔合界面，通过烧结，能够牢固地结合在一起，当气门座受到冲击时，硬质相又不会脱落。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例1：

基础粉采用水雾化制备的低合金粉末+二种(Cr、Mo)高合金粉+1.2％石墨+0.8％硬脂酸锌混合40分钟，在制压后，用推捍式烧结炉，氨分解气氛，温度1120℃，烧结40分钟，检测烧坯硬度HRB108～110；金相组织：马氏体+贝氏体+索氏体+合金碳化物；径向压溃强度：840N/mm²；密度7.8g/cm³；化学成份C：0.91，Cr：1.28，Mo：2.68，Ni：0.48，Co：0.24，Cu：1396，其余Fe。

按照超速耐久试验规范，将上述研制的气门座产品在试验台架上全速全负荷(额定转速6000r/min，额定功率69KW，最大扭矩128N.m)，累计运行333小时(其中磨合22小时20分钟，外特性试验1小时40分钟，强化试验309小时)。经折机检测，气门座尺寸全部在公差范围内，未见磨损，气门没有下沉，使用情况良好。