[发明专利]高性能的基于镍的合金

说明书

技术领域

本公开涉及基于镍的合金。更具体地，本公开涉及具有高的硬度、压缩屈服强度、耐磨损性、极限拉伸强度、导热性、铸造性和/或可加工性的基于镍的合金，其可以被用于发动机部件，如用于阀座嵌件。

背景技术

基于镍的阀座嵌件合金通常具有优于高合金钢的耐磨损性、耐热性、和耐腐蚀性的这些性能，且常常被用来作为用于严酷条件下的结构构件(如阀座嵌件)的材料。已知的基于镍的合金具有相对良好的性能，包括良好的硬度和压缩屈服强度。已知的基于镍的合金包含被确定为J96的合金(可购自L.E.Jones公司(Menominee,Michigan))，其具有良好的硬度和压缩屈服强度。

被确定为J89的合金也由L.E.Jones公司标注，这种合金的细节在共同转让的美国专利No.6482275中提供，该申请的公开内容通过引用将其整体并入本文。在一般情况下，J89合金包含以重量百分比计的2.25％至2.6％的C、高达0.5％的Mn、高达0.6％的Si、34.5％至36.5％的Cr、4.00％至4.95％的Mo、14.5％至15.5％的W、5.25％至6.25％的Fe、余量的Ni及附带的杂质。

被确定为J91的基于镍的合金(可购自L.E.Jones公司)在共同转让的美国专利申请公开No.2008/0001115(美国专利申请No.11/476550)中得到描述，其全部公开内容通过引用全部并入本文。

发明内容

在一些实施方式中，本发明提供了一种基于镍的合金，其包含按重量％计的约0.7％至约2％的碳；高达约1.5％的锰；高达约1.5％的硅；约25％至约36％的铬；约5％至约12％的钼；约12％至约20％的钨；高达约1.5％的钴；约3.5％至约10％的铁；约20％至约55％的镍；和附带的杂质。

在进一步的实施方式中，所述基于镍的合金可以包含按重量％计的约1％至约1.9％的碳；高达约0.6％的锰；高达约0.7％的硅；约26％至约33％的铬；约6.5％至约10％的钼；约14.5％至约16.5％的钨；高达约0.6％的钴、约5％至约8.5％的铁；约29％至约44％的镍；和附带的杂质。

在进一步的实施方式中，所述基于镍的合金可以包含按重量％计的约1.1％至约1.8％的碳；约0.1％至约0.6％的锰；约0.1％至约0.7％的硅；约28.5％至约33％的铬；约7％至约9％的钼；约14.5％至约16.5％的钨；高达约0.6％的钴；约5％至约8.5％的铁；约29％至约44％的镍；和附带的杂质。

在一些实施方式中，本发明提供了一种用于内燃发动机的阀座嵌件，其中，所述阀座嵌件由基于镍的合金制成，所述基于镍的合金含有以重量％计的约0.7％至约2％的碳；高达约1.5％的锰；高达约1.5％的硅；约25％至约36％的铬；约5％至约12％的钼；约12％至约20％的钨；高达约1.5％的钴；约3.5％至约10％的铁；约20％至约55％的镍；和附带的杂质。

附图说明

图1是包含根据本申请的实施方式的基于镍的合金(在本文中被称为J95合金)的阀座嵌件的阀组件的横截面图。

图2是一种光学显微镜(OLM)显微照片，其描绘了J95合金中的微观结构的形态(试验加热8)。

图3是J95合金在测得的硬度和计算得到的硬度之间相关性的示图。

图4是J95合金的测得的嵌件断裂韧性和计算得到的嵌件断裂韧性之间的相关性的示图。

图5是J95合金(试验加热8)和J89以及J91合金的压缩屈服强度与温度的函数关系的示图。

图6是相比于J89合金的，J95合金的极限拉伸断裂强度与温度的函数关系的示图。

图7是扫描型电子显微镜(SEM)显微照片，其描绘了在铸态条件下的J95微观结构的背散射电子图像。

图8是OLM显微照片，其描绘了J89合金(另一种基于镍的合金)的典型微观结构的形态。

图9是OLM显微照片，其描绘了J91合金(另一种基于镍的合金)的典型微观结构的形态。

具体实施方式

在一些实施方式中，本发明提供了用作阀座嵌件的基于镍的合金，现在将参照如附图中举例说明的它的一些实施方式进行详细描述。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所述基于镍的合金的充分理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本文的实施方式可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述众所周知的工艺步骤和/或结构以免不必要地使所述基于镍的合金难以理解。