可用于阀座嵌件的低碳铁基合金制造技术

一种低碳铁

【技术实现步骤摘要】
可用于阀座嵌件的低碳铁基合金


[0001]本公开涉及铁基合金，特别是可用于例如阀座嵌件的在宽温度范围内具有持续强度和硬度能力的耐腐蚀和耐磨铁基合金

技术介绍

[0002]针对柴油发动机的更严格的废气排放法规已经推动了发动机设计的变化，包含对高压电子燃料喷射系统的需求。根据新设计制作的发动机比以前的设计使用更高的燃烧压力、更高的操作温度和更少的润滑。包含阀座嵌件(VSI)在内的新设计的部件已经经受了显著更高的磨损率。例如，排气和进气阀座嵌件和阀必须能够以最小的磨损(例如，磨蚀、粘合和腐蚀磨损)来承受大量的阀冲击事件和燃烧事件。这促使材料选择转向相对于传统上由柴油工业使用的阀座嵌件材料提供改进的耐磨性的材料。
[0003]柴油发动机开发的另一个新兴趋势是使用EGR(废气再循环)。通过EGR，废气被部分引导回进气流，以减少废气排放物中的氮氧化物(NOx)含量。在柴油发动机中使用EGR会改变发动机燃烧特性，从而改变阀/VSI工作环境。因此，需要具有适用于使用EGR的柴油发动机的冶金和机械特性的成本较低的排气阀座嵌件。
[0004]此外，由于废气含有氮、硫、氯和其他潜在地可形成酸的元素的化合物，因此对于使用EGR的柴油发动机而言，增加了对用于进气和排气阀座嵌件应用的合金的改进耐腐蚀性的需求。酸会侵袭阀座嵌件和阀，从而导致过早的发动机失效。
[0005]需要改进的用于阀座嵌件的铁基合金，其表现出适合用于例如进气和排气阀座嵌件应用的足够的硬度以及耐腐蚀性和耐磨性。

技术实现思路

[0006]在实施方案中，本公开内容提供了一种低碳铁基合金，其包含，以重量百分比计：约0.1％至约0.8％的碳；约0.1％至约4％的锰；约0.1％至约0.5％的硅；14％至约16％的铬；至多约8％的镍；至多约0.1％的钒；14％至约16％的钼；至多约6％的钨；约0.1％至约0.8％的铌；至多约0.2％的钴；至多0.1％的硼；至多约0.1％的氮；至多约1.5％的铜；至多约0.05％的硫；至多约0.05％的磷；至多约0.005％的铝；约50％至约65％的余量铁；和附带杂质，其中合金含有约0.9至约1.1的Cr/Mo的比率。
[0007]在一实施方案中，所述合金包含：约0.15至约0.75％的碳；约0.2％至约3％的锰；约0.2％至约0.4％的硅；14.5％至约15.5％的铬；约3％至约6％的镍；约0.02％至约0.06％的钒；14.5％至约15.5％的钼；约0.02％至约6％的钨；约0.1％至约0.7％的铌；约0.005％至约0.1％的钴；约0.005％至约0.01％的硼；约0.04％至约0.09％的氮；约0.6％至约1.2％的铜；至多约0.03％的硫；至多约0.03％的磷；至多约0.005％的铝；约53％至约63％的余量铁；和附带杂质。
[0008]在另一实施方案中，所述合金包含：约0.1至约0.8％的碳；约1％至约3％的锰；约
0.2％至约0.4％的硅；14.5％至约15.5％的铬；约5％至约6％的镍；至多约0.1％的钒；14.5％至约15.5％的钼；约4％至约6％的钨；约0.1％至约0.2％的铌；至多约0.1％的钴；至多约0.1％的硼；至多约0.1％的氮；0.8％至约1.2％的铜；至多约0.03％的硫；至多约0.03％的磷；至多约0.005％的铝；约50％至约56％的余量铁；和附带杂质。
[0009]根据各种实施方案，所述合金包含约50至约65重量％的铁、至少3％的镍、至少0.7％的铜、至多0.1％的钴、至多0.07％的钒、和至多0.7％的铌，所述合金具有至少47洛氏C的硬度，和/或所述合金在约1000
°
F的温度下具有至少350的显微硬度(HV10)。
[0010]在一实施方案中，所述合金以重量百分比计主要由以下项组成：0.1％至0.8％的碳；0.2％至3.5％的锰；0.1％至0.4％的硅；14.5％至约15.5％的铬；3％至6.5％的镍；至多0.1％的钒；14.5％至约15.5％的钼；至多6％的钨；至多0.7％的铌；至多0.1％的钴；至多0.1％的硼；至多0.1％的氮；0.7％至1.2％的铜；至多0.03％的硫；至多0.03％的磷；至多0.005％的铝；50％至65％的余量铁；以及附带杂质，其中铬比钼的比率为0.9至1.1。
[0011]在示例性实施方案中，合金被铸造成具有全奥氏体微观结构、全铁素体微观结构或双相铁素体
‑
奥氏体微观结构的铸件。例如，铸件可以是用于内燃机的阀座嵌件。
附图说明
[0012]图1是根据本申请的一实施方案的结合了铁基合金的阀座嵌件的阀组件的剖视图。
[0013]图2a是在100X下的合金J303的微观结构的100X显微照片，而图2b显示了在500X下的微观结构。
[0014]图3是显示了合金J303中典型微观结构形态的二次电子图像。
[0015]图4a是实验1中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图4b显示了在500X下的微观结构。
[0016]图5a是实验2中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图5b显示了在500X下的微观结构。
[0017]图6a是实验3中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图6b显示了在500X下的微观结构。
[0018]图7a是实验4中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图7b显示了在500X下的微观结构。
[0019]图8a是实验5中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图8b显示了在500X下的微观结构。
[0020]图9a是实验6中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图9b显示了在500X下的微观结构。
[0021]图10a是实验7中在100X下的合金的微观结构的显微照片，而图10b显示了在500X下的微观结构。
[0022]图11a是实验8中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图11b显示了在500X下的微观结构。
[0023]图12a是实验9中在100X下的合金的微观结构的100X显微照片，而图12b显示了在500X下的微观结构。
[0024]图13显示了合金J304(炉次(Heat)1)在500X下的二次电子图像。更高放大倍率的二次电子图像和1000X下的背散射电子图像分别显示在图14和15中。图16是在图中标记的位置进行小面积EDS分析、亮区EDS分析和暗区EDS分析的更高放大倍率下的背散射电子图像。上述三个位置的EDS分析结果分别如图17
‑
19所示。
[0025]图20显示了合金J304炉次8在500X下的二次电子图像。图21和22是更高倍率的二次电子图像。图23显示了J304炉次8在2000X下的甚至更高放大倍率的背散射电子图像，其中标记了EDS分析的位置。上述三个位置的EDS分析结果分别如图24
‑
26所示。
[0026]图27是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳铁
‑
铬
‑
钼合金，其包含，以重量百分比计：约0.1％至约0.8％的碳；约0.1％至约4％的锰；约0.1％至约0.5％的硅；14％至约16％的铬；至多约8％的镍；至多约0.1％的钒；14％至约16％的钼；至多约6％的钨；约0.1％至约0.8％的铌；至多约0.2％的钴；至多0.1％的硼；至多约0.1％的氮；至多约1.5％的铜；至多约0.05％的硫；至多约0.05％的磷；约50％至约65％的余量铁；和附带杂质，其中所述合金含有约0.9至约1.1的Cr/Mo的比率。2.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含：约0.15至约0.75％的碳；约0.2％至约3％的锰；约0.2％至约0.4％的硅；14.5％至约15.5％的铬；约3％至约6％的镍；约0.02％至约0.06％的钒；14.5％至约15.5％的钼；约0.02％至约6％的钨；约0.1％至约0.7％的铌；约0.005％至约0.1％的钴；约0.005％至约0.01％的硼；约0.04％至约0.09％的氮；约0.6％至约1.2％的铜；至多约0.03％的硫；至多约0.03％的磷；约53％至约63％的余量铁；和附带杂质。3.根据权利要求1所述的合金，其包含：约0.1至约0.8％的碳；约1％至约3％的锰；约0.2％至约0.4％的硅；14.5％至约15.5％的铬；约5％至约6％的镍；至多约0.1％的钒；14.5％至约15.5％的钼；约4％至约6％的钨；约0.1％至约0.2％的铌；至多约0.1％的钴；至多约0.1％的硼；至多约0.1％的氮；0.8％至约1.2％的铜；至多约0.03％的硫；至多约0.03％的磷；约50％至约56％的余量铁；和附带杂质。4.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约50至约65重量％的铁、至少3％的镍、至少0.7％的铜、至多0.1％的钴、至多0.07％的钒、至多0.7％的铌和至多约0.005％的铝。5.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金具有至少47洛氏C的硬度。6.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金在约1000
°
F的温度下具有至少350...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔从跃，
申请(专利权)人：LE君斯公司，
类型：发明
国别省市：