本发明专利技术公开了一种内燃机用精炼奥氏体合金，其特征在于：所述奥氏体合金的成分质量百分比为：C0.57~0.63，Si0.15，Mn9.53~11.33，P0.018~0.027，S0.013，Cr20.16~21.86，N0.41~0.58，Nb1.03~1.13，Ni1.06~1.36，V0.75~0.87，余量为Fe和杂质。包括下列步骤：真空感应炉、底吹氩精炼、连铸、连轧、固溶、水冷、校直、磨光。本发明专利技术目的是提供一种成分设计合理，产品综合性能好、镍含量低、大幅度降低生产中的能耗，制备成本低的气阀用奥氏体合金及其生产工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及奥氏体合金的制备领域，特别是涉及一种内燃机气阀用精炼奥氏体合金及其生产工艺。
技术介绍
发动机、排气阀的主要材料是气阀合金钢，广泛用于各种发动机，是发动机的关键工作元件，苛刻的工作条件要求其具备较高的耐高温性、耐磨性和抗腐蚀性。因此，研究具有前述性能的合金材料是气阀用合金本领域急需解决的问题之一。到目前为止，国内还没有新型的既耐高温、耐磨又抗腐蚀的材料出现；通常，业内使用纯粹的耐高温合金或单纯的耐磨材料，前者虽然具有良好的耐高温性，但耐磨性能和抗腐蚀性不足，后者则出现当温度升高后，耐腐蚀性能迅速下降，从而导致材料的失效。目前，该领域的技术人员对该材料的研究，多采用高洁净度，超微细化的优质合金钢，通过对耐磨材料的微合金化、热处理和特殊的表面处理技术来提高耐高温、耐磨和抗腐蚀材料的综合性能。气阀合金制备的主要工艺流程是电炉冶炼一电渣重熔一锻造一修磨 —轧制一固溶一校直一磨光。我国目前在中等负荷的内燃机中，普遍采用21-4N钢(即5Cr21Mn9Ni4N)作为中、 小缸径的排气阀用合金钢。美国专利4拟9419文献介绍的气阀合金，该合金钢针对23-8N 钢进行面分调整，如采用添加C、B、W、Mo元素和提高C、N含量来改变钢种的使用性能，该合金钢性能虽比23-8N有所提高，但其制造成本要比21-4N高出还很多，该合金钢使用在制备高负荷的内燃机排气阀用合金。另外，德国在专利文献DE3704473A1中介绍的是一种改进型气阀合金钢，该合金是在21-4N的基础上添加了 5 6%A1、1. 8 2. 5%Nb、0. 8 1. 5%ff, N提高到0. Γ0. 6%的成分范围，该合金是使用在高负荷的内燃机排气阀中，但是该合金的制备成本仍然是21-4Ν合金钢的两倍以上。俄罗斯RU1650762A1专利，该专利文献介绍了一种在 21-4Ν基础上添加0. 5 1. 5%Μο ；0. 5 1. 5%Nb ；0. 5 1. 5%V和0. 05 0. 20%Zr元素，该合金钢的用途性能要高于21-4NWNb (X50CrMnNiNbN219)钢，该合金钢是使用在高负荷发动机的排气阀，其高温强度、高温持久强度、高温硬度都高于)C50CrMnNiNbN219钢，其制备成本也在 21-4N合金钢的一倍以上。CN1570184A介绍了一种经济型气阀合金，该合金是在21-4N的基础上添加了 NbO. 2(Tl. 10%, ReO. θΓθ. 2%，其余为！^ ；该合金钢综合性能好、制备成本较低。但因Ni的含量较高，制备成本依然居高不下。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种成分设计合理，产品综合性能好、镍含量低、大幅度降低生产中的能耗，制备成本低的气阀用奥氏体合金及其生产工艺。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是奥氏体合金的成分质量百分比为 CO. 57 0. 63，SiO. 15，Μη9· 53 11. 33，Ρ0. 018 0. 027，SO. 013，Cr20. 16 21. 86，NO. 41 0· 58， Nbl. 03 1. 13，Nil. 06 1. 36，V0. 75 0. 87，余量为 Fe 和杂质。上面所述的奥氏体合金的生产工艺步骤主要包括(1)真空感应炉，底吹氩精炼将含有奥氏体合金组分的原材料置于真空感应炉内熔化，炉内温度为145(T147(TC，采用底吹氩精炼工艺，去除氧化物杂质；通过抽真空降低炉内的气体压强，使得合金中氧、氮、氢的含量显著下降；(2)连铸连轧熔炼的合金液进入连铸中间包，打开氮气流加热存储换热器，形成氮气流加热，防止中间包合金液再次氧化，提高合金液的纯洁度，氮气流的温度控制在 1520"1530°C ；浇铸过程中，中间包前、中、后期合金液温度差小于4°C，接近液相线浇注，扩大铸坯等轴区，减少中心偏析；打开结晶器，当合金液在结晶器内上升到要求的高度时，开动拉坯机和脉冲电流器，其结晶振动频率和脉冲电流大小与合金坯的拉速有关；凝固后的合金坯按要求切割成适宜的尺寸，经输送道进入后面的连轧机，加温轧制成盘元；(3)固溶热轧制盘元进入超大功率埋入式电极盐浴炉固溶处理，其热处理条件为 1180°C, 30分钟，水冷；(4)校直、磨光。C和N既是奥氏体化元素，又是间隙强化元素，C和N与Cr可以形成碳化物和碳氮化物，能有效的提高强化效果。合理提高C、N含量，材料的时效强度效果会更显著，这样可以保证本专利技术合金在高温下具有足够的高温短时强度和长时高温强度。另一方面，C和N与 Cr可以形成的化合物提高了强度和耐磨性，但必须控制Cr的含量，否则会出现铁素体或产生α相。Mn也是奥氏体化元素，可以替代Ni。Mn还能与合金中的S结合，从而使S的有害作用降低到最低，因此，Mn元素的加入量选择在9. 53^11. 33%范围内较合适。Ni元素也是奥氏体形成的元素，对合金的高温强度和抗氧化性也有明显地作用。Si对于提高合金的抗氧化性和抗燃气腐蚀较为有利，但对合金的塑性性能有不利的影响，所以在本专利技术中Si是0. 15%。Nb作为稳定合金中的C，优先与C结合形成NbC，减少M23C6的形成，达到防止敏化态晶腐蚀的目的；Nb在合金中形成金属间相，可提高合金的强度。V使合金耐盐酸、稀硫酸、碱溶液和海水的腐蚀。所述合金的镍含量相对之前的合金下降了很多，节约了成本，且产品综合性能良好。所述的生产工艺取消了原有生产中的电渣重熔及自结晶的工艺，去掉了电渣炉这个高耗电设备，不仅大幅度降低生产中的耗电量，还避免了电渣重炉工艺中产生的CaF2虽环境的污染。采用该工艺生产的合金，不但有稳定的化学成分，而且又特别的物理性能。与现有技术相比，本专利技术节省了二次加热，节约了大量能源；提高了金属的收得率和成材率， 连铸从根本上消除了模铸中的铸管的残留，又因连铸合金坯不需切点切尾，成材率有所提高。在第三个步骤中采用脉冲电流器，有效的改善了组织致密度，避免了碳化物带状，微观碳偏析等组织缺陷，提高了金属的机械性能。本专利技术改善了劳动条件，减轻了工人的劳动强度；可以节约大约7 9%的Ni，降低了合金产品的成本。具体实施例方式实施例1 一种用于内燃机气阀的奥氏体合金，其成分质量百分比为C0.63， SiO. 15，Mnll. 33，P0. 027，SO. 013，Cr21. 86，NO. 58，Nbl. 13，Nil. 36，V0. 87，余量为 Fe 和不可避免的杂质。所述的奥氏体合金的生产工艺(1)真空感应炉，底吹氩精炼将含上述组分的原材料置于真空感应炉内熔化，炉内温度为145(T1470°C，采用底吹氩精炼工艺，去除氧化物杂质，通过抽真空降低炉内的气体压强，使得合金中氧、氮、氢的含量显著下降；(2)连铸连轧熔炼的合金液进入连铸中间包，打开氮气流加热存储换热器，形成氮气流加热，防止中间包合金液再次氧化，提高合金液的纯洁度，氮气流的温度控制在1520°C ； 浇铸过程中，中间包前、中、后期合金液温度差小于4°C，接近液相线浇注，扩大铸坯等轴区， 减少中心偏析；打开结晶器，当合金液在结晶器内上升到要求的高度时，开动拉坯机和脉冲电流器，其结晶振动频率和脉冲电流大小与合金坯的拉速有关；凝固后的合金坯按要求切割成适宜的尺寸，经输送道进入后面的连轧机，加温轧制成盘元；(3)本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种内燃机用精炼奥氏体合金，其特征在于：所述奥氏体合金的成分质量百分比为：Ｃ０．５７～０．６３，Ｓｉ０．１５，Ｍｎ９．５３～１１．３３，Ｐ０．０１８～０．０２７，Ｓ０．０１３，Ｃｒ２０．１６～２１．８６，Ｎ０．４１～０．５８，Ｎｂ１．０３～１．１３，Ｎｉ１．０６～１．３６，Ｖ０．７５～０．８７，余量为Ｆｅ和杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庄根，计建康，邱爱华，孙建平，陈来勇，
申请(专利权)人：江苏兴海特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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