[发明专利]具有改善的压缩屈服强度的铁-铬合金及其制造与使用方法

权利要求书

1.一种铬-铁合金，按重量计包含：

1至3%的C；

1至3%的Si；

至多3%的Ni；

25至35%的Cr；

1.5至3%的Mo；

至多2%的W；

2.0至4.0%的Nb；

至多3.0%的V；

至多3.0%的Ta；

至多1.2%的B；

至多1%的Mn；

43至64%的Fe。

2.权利要求1的铬-铁合金，按重量计包含：

1.5至2.3%的C；

1.6至2.3%的Si；

0.2至2.2%的Ni；

27至34%的Cr；

1.7至2.5%的Mo；

0.04至2%的W；

2.2至3.6%的Nb；

至多1%的V；

至多1.0%的Ta；

至多0.7%的B；

0.1至0.6%的Mn；

43至64%的Fe。

3.权利要求1的铬-铁合金，进一步包含Al、As、Bi、Cu、Ca、Ce、Co、Hf、Mg、N、P、Pb、S、Sn、Ti、Y和Zn的一种或多种的偶存杂质，而偶存杂质总含量为1.5重量%或更少。

4.权利要求1的铬-铁合金，包含具有遍及铁素体-碳化物基质分布的球形和/或多面体形颗粒的铁素体-碳化物基质。

5.权利要求1的铬-铁合金，其中所述铁素体-碳化物基质包含具有针状显微组织的一次碳化物相和具有半针状显微组织的铁素体相；所述球形和/或多面体形颗粒是沿所述一次碳化物相与所述铁素体相的相界分散的金属碳化物、金属氮化物和/或金属碳氮化物。

6.权利要求5的铬-铁合金，其中所述一次碳化物相是富铬的和富钼的；所述铁素体相是富铬的；并且所述一次碳化物相与所述铁素体相的所述相界是富硼的。

7.权利要求1的铬-铁合金，其中铬-铁合金具有40至56RockwellC的铸态体硬度；在75℉下450至500、在1000℉下280至300、在1600℉下55至70的热硬度（HV10）；在75℉下90至220KSi、在1000℉下70至130的压缩屈服强度；8×10^-6至12×10^-6/℃的线性热膨胀系数。

8.基本由权利要求1的铬-铁合金制成的气门座圈。

9.权利要求8的气门座圈，其中所述座圈是铸件。

10.权利要求8的气门座圈，其中所述座圈表现出在1200℉下加热20小时后每英寸座圈外径（O.D.）小于0.3×10^-3英寸的尺寸稳定性。

11.制造权利要求8的气门座圈的方法，包括机加工一片权利要求1的铬-铁合金。

12.制造内燃机的方法，包括在所述内燃机的气缸盖中嵌入权利要求8的气门座圈。

13.权利要求12的方法，其中发动机是柴油机或天然气发动机。

14.运行内燃机的方法，包括使气门对权利要求8的气门座圈关闭以关闭内燃机的气缸，并在气缸内点燃燃料以运行所述内燃机。

15.权利要求14的方法，其中所述气门：

（i）是高铬铁基合金或高温、镍基超级合金；或

（ii）所述气门是用由碳化物强化的高温耐磨损合金表面硬化过的。

16.制造权利要求1的铬-铁合金的方法，其中

（a）在约2700℉至约3000℉的温度下将铬-铁合金由熔体浇铸为成形部件；或

（b）将所述铬-铁合金的粉末压制为成形部件并在约1950℉至约2300℉的温度下在还原性气氛中烧结，其中所述还原性气氛是氢气或离解氨与氮气的混合物。

17.权利要求16的方法，进一步包括在约1325℉下的约5小时的高温回火热处理。