[发明专利]一种船用排气阀杆的锻造用材料及锻造方法

说明书

本发明公开了一种船用排气阀杆的锻造用材料及锻造方法。其锻造方法如下：步骤1，真空感应熔炼，浇注毫米电极；步骤2，电渣重熔精炼；步骤3，变截面圆棒锻造工艺；步骤4，模锻工艺；其中：坯料保温时，可粘贴保温材料包括可粘贴绝热棉及高温粘结剂；所述高温粘接剂由强化剂、结合剂、软化剂及促硬剂组成，其中：强化剂为粉状硅酸盐耐火材料，结合剂为无机胶粘剂，苛性钠或碳酸钠为软化剂，硅酸盐水泥为促硬剂；步骤5，模锻件毛坯的固溶热处理以及沉淀硬化热处理。本发明的锻造用材料化学成分匹配好，使得材料的表面硬度和常温和高温的机械性能大大提高，偏析小，并且硬度分布均匀。

技术领域

本发明涉及船用柴油机，特别是涉及到船用镍基高温合金排气阀阀杆锻件的冶炼、锻造方法和制作过程。

背景技术

在船用二冲程柴油机(也称为主机)上，排气阀阀杆毛坯的结构如图2所示，以800毫米缸径柴油机为例，其形状如喇叭状，最大直径450毫米，最小直径才110毫米，长度1600毫米，重量达到220kg，因为其形状复杂，截面不规则变化大，又是镍基高温合金材料，此材料极易产生偏析，锻造温度非常狭窄且容易锻裂，又要求晶粒细、机械性能各方向都要求一致，造成锻造中难以把握，容易出现锻造缺陷和机械性能不合格。上述高温合金排气阀阀杆长期工作在高温及燃气腐蚀的恶劣环境下，排气阀杆是船用低速柴油机的关键部件，因为换气质量的好坏直接影响柴油机的动力性、经济性、可靠性及排放。由于它长期在高温及易腐蚀的恶劣环境下工作，排气阀阀杆的耐高温性、耐腐蚀性和抗疲劳性的要求非常高。它的健康状况直接影响着柴油机的寿命和大修间隔，也会对柴油机的活塞头、气缸套等其它部件产生影响。

现有技术镍基排气阀阀杆制作材料中，机械性能、硬度、碳化物偏析严重、晶粒度很难达不到技术要求。排气阀阀杆长期工作在高温及燃气腐蚀的恶劣环境下，所以技术指标要求苛刻，若未能达到要求，长期使用时会出现严重磨损、表面产生腐蚀坑、甚至高温疲劳而断裂。在船舶主机工作过程中如果出现排气阀阀杆断裂，就会影响到主机的安全运行。另外，若硬度和组织不符合要求，高温下排气阀杆密封面容易快速磨损而很快就漏气，影响到排气阀阀杆的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型的船用排气阀杆的锻造用材料及锻造方法。本发明制作的排气阀杆各方向的机械性能一致、常温和高温硬度高、晶粒细小且碳化物分布均匀偏析小。

本发明提供的技术方案具体如下。

一种船用柴油机排气阀杆的锻造用材料，按照重量百分数计，其包括如下组分：

其余为Ni，其总重量满足100％。

本发明还提供一种上述的锻造用材料的锻造方法，包括以下步骤：

步骤1，真空感应熔炼，浇注毫米电极；

步骤2，电渣重熔精炼；

步骤3，变截面圆棒锻造工艺；

步骤4，模锻工艺；

其中：坯料保温时，可粘贴保温材料包括可粘贴绝热棉及高温粘结剂；所述高温粘接剂由强化剂、结合剂、软化剂及促硬剂组成，其中：强化剂为粉状硅酸盐耐火材料，结合剂为无机胶粘剂，苛性钠或碳酸钠为软化剂，硅酸盐水泥为促硬剂；

步骤5，模锻件毛坯的固溶热处理以及沉淀硬化热处理。

上述步骤5中，固溶热处理时，在1020～1040℃温度范围内选定温度进行固溶热处理，温度的波动不超过±14℃，高温固溶后在油中或水中冷却；

上述步骤5中，沉淀硬化热处理时，处理温度为690～710℃，保温15～17小时后空冷。