富钴抗磨损和抗腐蚀合金，按重量百分比计，其包含：０．５～１．２％Ｃ、０．６～２．１％Ｓｉ、１７～２４％Ｃｒ、２７～３８．５％Ｆｅ、１．４～２０％Ｗ、３．８～９．７％Ｍｏ、小于１％Ｎｉ、以及余量为Ｃｏ。优选的富钴合金按重量百分比包含：０．５～０．９的Ｃ、０．７５～１．１５％Ｓｉ、１７．５～２０．５的Ｃｒ、２７．０～３２．０的Ｆｅ、１２．５～１６．５的Ｗ、６．２５～８．２５的Ｍｏ、０．４５～１．００的Ｎｉ、以及余量为Ｃｏ。优选地，合金具有无初生碳化物的显微组织，并且在固溶体基质中包括最高约５０％体积共晶反应相。固溶体基质是以Ｗ、Ｃｒ和Ｍｏ作为溶质元素的αＦｅ－αＣｏ面心立方体溶液，并且共晶反应产物包括（Ｃｏ１Ｃｒ）７（Ｗ１Ｍｏ）６相和αＦｅ－αＣｏ相。该合金作为气门座圈对内燃发动机例如柴油发动机非常有用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】富钴抗磨损合金及其制备方法和用途对柴油发动机进一步限制排气排放物的法律使发动机设计发生了变化，所述变 化包括需要高压电子燃料喷射系统。相比在先设计，符合新设计的发动机设计使用更高 的燃烧压力，更高的工作温度和更小的润滑。新设计的零件，包括气门座圈(VSI)，经 历了明显较高的磨损速度。例如，对于最低磨损(例如研磨、粘着、和腐蚀磨损)，排气 门座圈和气门必须能够经受住非常多的气门冲击事件和燃烧事件。这促进了材料选择向着提供改进抗磨损性的材料的改变，相对于在柴油工业中传统所使用的气门座圈材料而 、言O在柴油发动机开发中出现的另一倾向是EGR(排气再循环)的使用。采用EGR， 将废气返回到进气流中以减少排气排放物中的氮氧化物(NOx)含量。柴油发动机中EGR 的使用可以升高气门座圈的工作温度。因此，存在对具有良好力学性能包括热硬度的较 低成本的排气门座圈的需求以用于使用EGR的柴油发动机中。此外，因为废气含有氮、硫、氯、和可以形成酸的其它元素的化合物，因此对 于使用EGR的柴油发动机，对用于排气门座圈的合金的改进抗腐蚀性的需求大大增加。 酸可以侵蚀气门座圈和气门，从而导致过早的发动机失效。专利技术_既述富钴抗磨损和抗腐蚀合金，其按重量百分比包含0.5 1.2% C、0.6 ~ 2.1% Si、17 24% Cr、27 38.5% Fe、1.4 20% W、3.8 9.7% Mo、小于 l%Ni、 以及余量为Co。在优选的实施方案中，富钴合金按重量百分比包含0.5 0.9% C、 0.75 1.15% Si、17.5 20.5% Cr、27.0 32.0% Fe、12.5 16.5% W、6.25 ~ 8.25% Mo、0.45 1.00% Ni、以及余量为Co。优选地，合金具有无初生(primary)碳化物的显微组织，并且在固溶体基质 中包含最高约50体积％共晶反应相。固溶体基质是以W、Cr和Mo作为溶质元素的 α Fe-α Co面心立方固溶体，并且共晶反应相包含(Co，Cr)7(W, Mo) 6相和α Fe_ α Co相。气门座圈按重量百分比包含0.5 1.2% C、0.6 2.1% Si、17 24% Cr、 27 38.5% Fe、1.4 20% W、3.8 9.7% Mo、小于l%Ni、以及余量为Co。在优选 的实施方案中，气门座圈按重量百分比包含0.5 0.9% C、0.75 1.15% Si、17.5 20.5% Cr、27.0 32.0% Fe、12.5 16.5% W、6.25 8.25 % Mo、0.45 1.00 % Ni、 以及余量为Co。气门座圈可以是铸态硬度为约47至约53洛氏硬度C (Rockwell C)的铸件，其在 室温下压缩屈服强度为约105ksi至约115ksi ；和/或在1000 °F下压缩屈服强度为约70ksi 至约90ksi。优选地，在室温下气门座圈展示出约85ksi至约95ksi的极限拉伸断裂强度； 在约1000°F下约75ksi至约85ksi的极限拉伸断裂强度；每英寸圈外径(O.D.)在约1200 °F 下约20小时后，小于约0.25X10—3英寸的尺寸稳定性；HVlO维氏硬度从在室温下约465 HVlO至在1000 °F下约310 HVlO ；和/或当从约室温加热至约1000 热时硬度降低 40%或更少。本专利技术提供了一种使内燃发动机运转的方法。在使内燃发动机例如柴油发动机 运转中，关闭对着气门座圈的气门以关闭内燃发动机的气缸，并在气缸中点燃燃料以运 转内燃发动机。优选地，气门的组成为通过析出硬化强化的高温、镍铬合金；或高 温、镍基超合金；或气门硬面堆焊有通过碳化物强化的高温、抗磨损钴基合金；或硬面 堆焊有通过拉弗斯(Laves)相强化的高温、抗磨损钴基合金。提供了如上所述的富钴抗磨损和抗腐蚀合金的制备方法。可以在约2750下至约 3000下的温度下从熔体铸造所述合金；或通过粉末冶金形成成形的零件。在优选的实施 方案中，在约2875下至约2915下的温度下从熔体铸造所述合金，并在惰性、氧化、还原 气氛中或真空中在约1300 °F至约1500 温度下进一步进行热处理约2至10小时。附图简述附图说明图1是装有富钴合金(此处称为J17合金)气门座圈的气门组件的剖视图。图2是在铸态原状下的J17合金的光学显微照片。图3是在铸态原状下的J17合金的扫描电子显微照片。图4A描述了 J17合金与其它气门座圈合金相比，压缩屈服强度与测试温度之间 的函数关系。图4B描述了 J17合金与其它气门座圈合金相比，极限拉伸强度与测试温度之间 的函数关系。专利技术详述图1描述了示例性的发动机气门组件2。气门组件2包括气门4，该气门4可滑 动地被支撑在气门导管6的内孔中。气门导管6是装入气缸盖8中的管状结构。箭头 描述了气门4的移动方向。气门4包括插入气门4的端盖12和颈部14之间的气门座面 10。将气门杆16置于颈部14之上，并收纳于气门导管6内。通过例如压配合，将具有 气门座圈面10'的气门座圈18安装在发动机的气缸盖8内。气缸盖通常包含铸铁、铝或 铝合金的铸件。优选地，圈18(显示在横截面视图中)为环形并且气门座圈面10'在气 门4移动期间啮合气门座面10。尽管钴基合金已经用于制造气门座圈18，这是由于此类合金的高温抗磨损性和 压缩强度，但此类钴基合金的主要缺点是它们相对高的成本。对于重载荷发动机气门机 构应用例如气门座圈18，可商购的抗磨损钴基合金包括STELLITE 3 (即通过初生碳化 物强化的高温、抗磨损钴基合金)和TRIBALOY T-400 (即通过拉弗斯相强化的高温、 抗磨损钴基合金)。通过富铬碳化物(M7C3)和富钨碳化物(M6C)在软基质(即面心立方的钴固溶 体)中的形成，使STELLITE 3 合金强化。STELLITE3 合金的力学性能取决于初生富 铬碳化物的尺寸、数量和分布。此外，STELLITE 3 的物理、力学和冶金特性是非各向 同性的。然而，由于气门座圈是铸件，因此富铬碳化物的分布取决于凝固过程期间的冷 却条件。由于对内燃发动机的要求逐渐苛刻和/或对排放要求的限制，当与高性能镍基 气门材料和钴基硬面堆焊材料组合时，由钴基STELLITE3 制备的气门座圈可能展示出 不充分的抗磨损性能。STELLITE 3 的局部力学性能明显与碳化物和软基质之间的结合 强度相关。然而，由于碳化物和基质之间的非共格界面，这两相之间的较低结合强度是期望的。在气门机构的运转状态下，观察到软基质的变形。此外，由于低的弯曲韧性和 来自基质的不充分支持，因此碳化物可破裂。初生碳化物的破裂可导致使用期间气门和 气门座圈之间接触表面状态的劣化。因此，对于一些气门机构应用，STELLITE 合金的 使用可能不那么令人满意。通过富钼金属间拉弗斯相的形成强化钴基TRIBALOY T_400 合金，该 丁1113入1^^1-400 合金具有明显低于31￡11^^3@合金的碳含量。力学性能、抗磨损性 和抗腐蚀特性与钴基质和钴_铬-钼相之间的结合相关。然而，由于钴含量超过50%并 且钼含量超过25%，对于重载荷发动机气门机构，TRIBALOY Τ-400本文档来自技高网...
【技术保护点】
富钴抗磨损和抗腐蚀合金，按重量百分比计，其包含：０．５～１．２％Ｃ；０．６～２．１％Ｓｉ；１７～２４％Ｃｒ；２７～３８．５％Ｆｅ；１．４～２０％Ｗ；３．８～９．７％Ｍｏ；小于１％Ｎｉ；余量为Ｃｏ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-15 12/081,3661.富钴抗磨损和抗腐蚀合金，按重量百分比计，其包含 0.5 1.2% C ；0.6 2.1% Si ； 17 24% Cr ； 27 38.5% Fe ； 1.4 20% W ； 3.8 9.7% Mo ； 小于Ni ； 余量为Co。2.如权利要求1所述的合金，还包括至多1.5%Ti、Al、Zr、Hf、Ta、V、Nb或Cu 中的每一种，和/或至多0.5% Mg、B或Y中的每一种。3.如权利要求1所述的合金，其中C为0.5 0.9%，Si为0.75 1.15%，Cr为 17.5 20.5%，Fe 为 27.0 32.0%，W 为 12.5 16.5% W，Mo 为 6.25 8.25% 以及 Ni 为 0.45 1.00%。4.如权利要求1所述的合金，具有无初生碳化物的显微组织，并且在固溶体基质中包 括至多50体积％共晶反应相。5.如权利要求4所述的合金，其中固溶体基质是以W、Cr和Mo作为溶质元素的 α Fe- α Co面心立方固溶体。6.如权利要求4所述的合金，其中共晶反应产物包括(Co，Cr)7(W,Mo)6相和 α Fe- α Co 相。7.气门座圈，按重量百分比计，其包含 0.5 1.2% C ；0.6 2.1% Si ； 17 24% Cr ； 27 38.5% Fe ； 1.4 20% W ； 3.8 9.7% Mo ； 小于Ni ； 余量为Co。8.如权利要求7所述的气门座圈，其中C为0.5 0.9%，Si为0.75 1.15%，Cr为 17.5 20.5%，Fe 为 27.0 32.0%，W 为 12.5 16.5% W，Mo 为 6.25 8.25% 以及 Ni 为 0.45 1.00%。9.如权利要求7所述的气门座圈，其中该圈是铸件。10.如权利要求7所述的气门座圈，其中该圈具有约47至约53洛氏硬度C的铸态 硬度，在室温下约105ksi至约115ksi的压缩屈服强度；和/或在1...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔从跃，DW班克罗夫特，
申请(专利权)人：LE琼斯公司，
类型：发明
国别省市：US
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