[发明专利]气门合金材料及气门

说明书

气门合金材料及气门。气门合金材料包括(均为重量百分比)：C：0.45‑0.55；Si：0‑0.45；Mn：8.00‑10.00；P：0‑0.050；S：0‑0.030；Cr：25.00‑27.00；Ni：3.50‑5.0；N：0.40‑0.60；W：0.80‑1.50；Nb：1.80‑2.50；余量为Fe。本发明的合金材料在抗氧化性、高温强度和蠕变性能上均能满足排气门实际工况要求，并且成本没有实质增加。另外，本发明的合金材料还尤其适合用于制备空心气门。

技术领域

本发明涉及合金材料，具体涉及用于制造内燃发动机气门尤其是排气门的合金材料及气门。

背景技术

由于发动机的升级、性能的提升或者排放要求的提高，因此排气门的工作温度不断上升，在某些工况下(如气门工作温度在750-800℃),传统的气门材料虽然高温强度和蠕变性能可以满足要求，但是其抗氧化性能将很难满足。如果选择高镍合金(如镍基合金)，虽然高温性能和抗氧化性能可以满足更高温度的工况，但其成本过高。因此，亟需开发一种气门合金材料，其至少在成本没有明显增加的情况下还能兼顾上述各种性能要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种气门合金材料，其适于制造内燃发动机气门尤其是排气门(或排气阀)。

根据本发明，提供了一种气门合金材料，包括：

C：0.45-0.55(wt)％；Si：0-0.45(wt)％；

Mn：8.00-10.00(wt)％；P：0-0.050(wt)％；

S：0-0.030(wt)％；Cr：25.00-27.00(wt)％；

Ni：3.50-5.0(wt)％；N：0.40-0.60(wt)％；

W：0.80-1.50(wt)％；Nb：1.80-2.50(wt)％；以及

余量为Fe。

根据本发明，上述合金材料还可以包括其它元素例如不可避免的杂质元素或改性元素等。

传统理论认为，由于钢脆性等原因，用作内燃发动机气门材料的铁基合金中金属铬(Cr)的含量不可过高；故现有铁基气门合金中金属铬的含量基本控制在20％以下，最高也不超过22％。本发明的发明人在进行相关实验研究时意外发现，根据本发明的这种高铬含量(铬含量提高至25％-27％)的合金材料，其抗氧化性、高温强度和蠕变性能均能满足实际工况要求，并且成本没有实质增加。

本发明的另一个目的是提供一种气门，其至少部分由上述合金材料制成。

根据本发明，提供了一种用于内燃发动机的气门，包括由上述合金材料一体锻造形成的喇叭状头部和圆柱状杆身。

根据本发明的优选实施例，杆身形成有镗孔，用于容纳冷却剂例如金属钠。

根据本发明的进一步优选实施例，头部形成有用于容纳冷却剂的空腔，头部的空腔与杆身的镗孔连通并且其最大直径大于杆身镗孔直径。

根据本发明的不同实施例，杆身的头部相反侧还可以焊接有另一种材料制成的附接杆身。

根据本发明的进一步优选实施例，杆身镗孔为钻孔，头部的空腔借助于杆身镗孔通过电化学加工形成。这种情况下，杆身镗孔在电化学加工过程中可以用作电解液通道以及电极进给通道。

根据本发明的进一步优选实施例，通过以杆身的中心轴线为旋转轴而使电极和气门相对旋转来加工形成头部空腔，该头部空腔围绕杆身的中心轴线是旋转对称的。例如，头部空腔的截面形状可以是圆形、椭圆形等。