[发明专利]一种气阀合金材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种具有优良抗氧化、抗燃气腐蚀、高强度和耐热的新型气阀合金及其制造方法。

背景技术

气阀合金是机械制造各类车辆舰船用内燃机进排气阀的重要合金材料。作为交通动力的核心，内燃机的重要地位不容置疑。而作为内燃机的重要部件，气阀合金性能的优劣直接影响着内燃机运行的安全性及工作性能。

随着汽车工业的发展，内燃机的需求量大大增长，加之不断的内燃机技术革新，都促进了气阀合金的生产和研发。使气阀合金向着高耐热、承受高负荷的方向发展，目前国内高档气阀常用的合金材料为高成本的Inconel751、Nimonic80A等合金。但由于气阀合金的生产工艺要求高，技术难度大，而且具有极大商业价值，一些国家也将高档气阀合金的生产及制造列入了技术保密的范围之内。

通过检索国内外专利数据库。检索情况简介：共检索出与本气阀合金相关的信息3条：1.公开号JP56020148的专利文献。公开了气阀合金的成分0.01/0.20%C，≤2.0%Si，≤2.0%Mn，25/50%Ni，13/23%Cr，1.5/3.5%Ti，0.1/1.5%Al余Fe，另可加一种或多种元素(≤3.0%Mo，≤3.0%W，≤2.0%Nb，≤1.0%V，≤0.5%Zr，≤0.05%B)；2.公开号CN1118381的专利文献提供了一种高强度耐热钢，其具体的化学成分（重量％）为：C 0.02～0.2％，Si 0.1~1.5％，Mn 0.4~1.5％，Cr 17~23％，Ni 20~28％，Al 0.7~2.0％，Ti 1.8~3.2％，Nb 0.7~2.0％，Zr 0.01～0.2％，Ce 0.003～0.1％，Co 0.1~3.0％，Cu 0.05～0.5％，余量为Fe。3.专利文献CN101484597公开了一种耐磨合金：0.15/0.35%C，≤1.0%Si，≤1.0%Mn，25/40%Ni，15/25%Cr，≤0.5%Mo，≤0.5%W，1.0/3.5%Ti，1.6/3.0%Al，1.1~3.0％Nb+Ta，≤0.015％B，余Fe。

本发明钢与以上3个专利的主要化学成分(质量分数％)如表1。JP56020148发明钢含有较高的贵重元素镍及一种或多种钼、钨等，材料成本较高，并因含有钼、钨等元素冶炼等控制带来困难，并生产制造成本昂贵。CN101484597、CN1118381专利合金其Ti、Al、Nb相对较高，冶炼生产中容易氧化，控制较困难；同时较多的金属间化合物析出，热加工容易开裂，使材料可加工性降低。本发明采用较合理的化学成分配比，在保证性能的前提下，降低成本；在冶炼过程中采用真空下冶炼，防止或减少易氧化元素Al、Ti的氧化；在冷热加工中，降低金属间化合物析出，使加工变得容易。

表1主要化学成分对比(％)

我国的气阀合金研究较发达国家起步较晚，技术路线主要为引进吸收国外优质气阀合金加以改进，在优质、高性能的气阀合金研发和制造上与发达工业国家存在一定差距。各类高性能的气阀合金品种绝大多数仍依赖进口，因此对高性能气阀合金的研发和制造的需求十分迫切。面对高性能气阀合金的大量市场需求，降低对国外气阀合金的进口数量，自主研发高性能的气阀合金已成为我国提高核心竞争力亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种综合性能优良的气阀合金。本发明要解决的另一个技术问题是提供该气阀合金的制造方法。

本发明的技术方案是，一种高性能气阀合金材料，所述合金材料包括如下质量百分比的成分：C≤0.070％、Cr 20-28％、Ni 27-32％、Nb 0.5-1.8％、Ti 1.2-2.35％、Al 0.5-1.5％、N≤0.015％、Zr 0.01-0.20％、V 0.20-0.50％、Si≤0.8％、Mn≤0.8％、S≤0.02％、P≤0.02％、B≤0.01％，以及Fe。

根据本发明的高性能气阀合金材料，优选的是，所述气阀合金中Nb+Al+Ti含量控制在4.0-5.5%。进一步地，在一个优选的实施方案中，所述Ni+Cr含量控制在45-55%。

成分设计理由或原理：