一种发动机气门热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机气门热处理方法，包括以下步骤：步骤1，将发动机气门样品放入炉中，使样品升温至1150～1200℃；步骤2，计时保温，保温时间为3～10min；步骤3，保温时间结束后，立即开炉，取出样品，进行冷却处理。本发明专利技术重新设置固溶热处理工艺参数，将固溶温度提高到1150～1200℃区间范围内，并通过缩短固溶保温时间来减少升温过程对组织变化的影响，解决了高温合金材料气门各个位置上的混晶现象和晶粒不均匀问题，提高产品的高温强度和持久性能，同时缩短了整体热处理时间，降低成本和生产排产压力。产排产压力。产排产压力。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机气门热处理方法


[0001]本专利技术涉及热处理领域，特别涉及一种发动机气门热处理方法。

技术介绍

[0002]气门是汽车发动机的重要零部件之一，随着高负荷、高性能发动机的发展，对气门材质提出了更高的要求。为了使气门材料在高温工况下能够达到理想的使用性能，并保持稳定的内部微观组织，在气门制造过程中会使用热处理工艺来调控材料组织和性能。对于高温合金气门通常采用固溶和时效热处理工艺，而影响高温合金气门晶粒度的热处理因素主要来源于固溶热处理工艺。
[0003]对于不同气门材料的热处理方法，现有的气门制造标准(如GB/T23337
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2009，QC/T469
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2016)里已有比较全面的参考和指导，比如常用于气门制造的镍基高温合金Inconel 751和Nimonic 80A材料，规定了Inconel 751合金的热处理工艺参数为：固溶1100～1150℃水冷、时效840℃
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4h空冷+700℃
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4h空冷；规定了Nimonic 80A合金的热处理工艺参数为：固溶1000～1080℃水冷、时效(690～710)℃
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16h空冷。
[0004]然而，在生产过程中发现高温合金材料(Inconel 751、Nimonic 80A等)气门在现有标准固溶热处理后容易出现混晶现象，图1是inconel 751材料气门在标准固溶热处理工艺(1100℃
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30min、水冷)后的金相图，(a)中气门杆部出现杆部显微组织表现为外边缘粗晶、心部细晶的混晶情况；而(b)中气门头部中心出现7级细晶和0级粗晶截面状态的混晶现象；实际上，热处理后的混晶状态包括但不限于上述所列举的状态，形状各异；总之热处理后高温合金材料气门混晶现象突出，晶粒跨度较大，不均匀的内部微观组织将影响气门的高温强度和持久性能，不利于产品可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种发动机气门热处理方法，能够克服现有技术的缺陷，有效解决气门固溶热处理后的混晶现象和晶粒不均匀问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种发动机气门热处理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，将发动机气门样品放入炉中，使样品升温至1150～1200℃；
[0009]步骤2，计时保温，保温时间为3～10min；
[0010]步骤3，保温时间结束后，立即开炉，取出样品，进行冷却处理。
[0011]根据本专利技术实施例的一种发动机气门热处理方法，至少具有如下有益效果：
[0012]通过研究高温合金原材料基本性质和气门成型过程各个位置的不同特点，针对原材料热处理后组织缺陷，从材料微观组织机理出发，研究了高温合金各种相成分变化规律以及含量分布对热处理下组织再结晶的影响，重新设置固溶热处理工艺参数，将固溶温度提高到1150～1200℃区间范围内，并通过缩短固溶保温时间来减少升温过程对组织变化的
影响，解决了高温合金材料气门各个位置上的混晶现象和晶粒不均匀问题，提高产品的高温强度和持久性能，同时缩短了整体热处理时间，降低成本和生产排产压力。
[0013]对于气门杆部，提高固溶温度可以加快溶质原子扩散和碳化物溶解。对于气门头部，提高固溶温度有利于增大外缘组织晶粒尺寸，而心部位置由于晶界碳化物和合金元素含量高，再结晶阻力大，但畸变储能高，故在高温下内部组织晶粒长大速度更快，缩短固溶保温时间，可以使气门内外组织晶粒尺寸保持在一致的水平。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，步骤1中样品的平均升温速度大于2℃/s。需要指出的是，由于升温过程是非线性的，2℃/s是平均升温速度。具体各阶段的升温速度如下：小于1000℃，升温速度为15～25℃/s；1000℃～1100℃的升温速度为10～20℃/s；1100～1200℃升温速度为2℃～10℃/s。
[0015]有益的是：提高升温速度可以缩短碳化物溶解时间差，使得大部分晶界碳化物在短时间内溶解并且大部分晶粒的长大时间相近，实现原始晶粒的同步长大。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述发动机气门样品的材质为镍基高温合金Inconel 751合金材料。
[0017]有益的是：镍基高温合金Inconel 751合金材料是制造气门常用的材料，具有良好的综合力学性能和加工性能。当然，发动机气门样品的材质还可以为Nimonic 80A等镍基高温合金，而不限于此。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，步骤3中冷却处理的方式为水冷。
[0019]有益的是：采用水冷的方式，冷却速度快，使得晶粒来不及长大，有利于气门晶粒细化。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，步骤1～2均采用箱式电阻炉进行加热。
[0021]有益的是：箱式电阻炉具有操作简单、控温精度高、保温效果好等优点。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，步骤1之前还需对炉进行预热，将炉温升温至所需热处理温度，保温5～10min待炉温均匀。
[0023]有益的是：通过对炉升温至所需热处理温度进行预热，有利于对气门样品进行快速升温。
附图说明
[0024]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1为标准固溶工艺下751合金气门金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0026]图2为实施例1中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0027]图3为实施例2中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0028]图4为实施例3中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0029]图5为实施例4中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0030]图6为实施例5中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部；
[0031]图7为实施例6中751合金气门杆部金相组织照片：(a)为杆部，(b)为头部。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机气门热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将发动机气门样品放入炉中，使样品升温至1150～1200℃；步骤2，计时保温，保温时间为3～10min；步骤3，保温时间结束后，取出样品，进行冷却处理。2.根据权利要求1所述的一种发动机气门热处理方法，其特征在于，步骤1中样品的平均升温速度大于2℃/s。3.根据权利要求1所述的一种发动机气门热处理方法，其特征在于，所述发动机气门样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙歌，曾燕鹏，陈金斗，卢啟棠，邓继韶，孔德此，梁育卿，
申请(专利权)人：怀集登月气门有限公司，
类型：发明
国别省市：