[发明专利]奥氏体气门用钢及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于奥氏体型耐热钢的制备领域，特别适用于生产内燃机的进、排气阀用奥氏体耐热钢。

背景技术

气阀钢是制备发动机进、排气阀的主要材料，广泛用于大、中、小型发动机，是发动机上的重要易损件，其工作条件异常恶劣，必须具备较高的高温性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，因此研究既耐高温又耐磨、耐蚀的材料，是气阀钢行业亟待解决的问题之一。目前，在国内由于没有新型高温耐磨耐蚀材料的问世，而常使用纯粹的耐高温合金钢和单纯的耐磨材料，前者虽然具有良好的耐高温性能，但耐磨耐蚀性不够；后者则虽然具有很高的室温耐磨耐蚀性能，但随着工作温度的提高，其耐磨耐蚀性能又迅速下降，从而导致材料的过早失效。目前对该类材料的研究，往往采用高洁净度，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热耐磨耐蚀材料的综合性能。气阀钢制备的主要工艺流程：电炉冶炼→电渣重熔→锻造→修磨→轧制→固溶→校直→磨光。目前，我国在中等负荷的内燃机中，普遍采用21-4N钢(即5Cr21Mn9Ni4N)作为中、小缸径的排气阀用钢，在国外现有技术中也有资料介绍，例如美国专利4929419文献介绍的气阀钢，该钢是针对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，该钢虽然性能略比23-8N有所提高，但其制造成本要比21-4N高出很多，该钢是使用在制备高负荷的内燃机排气阀用钢。另外德国在专利文献DE3704473A1中介绍的是一种改进型气阀钢，该钢是在21-4N钢基础上添加了5-6％Al、1.8-2.5％Nb、0.8-1.5％W，N提高到0.4-0.6％的成分范围，该钢是使用在高负荷的内燃机排气阀中，但是该钢的制备成本仍然高于21-4N钢的一倍以上。再有改进形气阀钢的技术还有俄罗斯SU1650762A1专利，该专利文献介绍了一种在21-4N基础上添加0.5-1.5％Mo；0.5-1.5％Nb；0.5-1.5V和0.05-0.20％Zr元素，该钢的用途性能要高于21-4NWNb(X50CrMnNiNbN219)钢，该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X50CrMnNiNbN219钢，其制备成本也在21-4N钢的一倍以上。中国专利文献CN1570184A介绍的一种经济型气阀钢，该钢是在21-4N钢基础上添加了Nb0.20-1.10％，Re0.01-0.2％，其余为Fe；该钢综合性能好和制备成本较低。以上气阀钢终因镍含量较高，制备成本居高不下。

发明内容

本发明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耗电量、制备成本低的奥氏体气门用钢及其生产工艺。

本发明是通过如下技术方案来实现的：奥氏体气门用钢及其生产工艺，其成分质量百分比为：C：0.57-0.65，Si：≤0.25，Mn：9.50-11.50，Ni：≤1.50，Cr：20.00-22.00，P：≤0.050，S：≤0.030，N：0.40-0.60，Nb：1.00-1.20，V：0.75-1.00，余铁和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分材料，采用电炉冶炼、调质+气体精炼+连铸连轧工艺。

所述的电炉冶炼、调质+气体精炼+连铸连轧工艺包括下列步骤：

(1)电炉冶炼、调质，在1600-1620℃的温度下，加原料于中频感应炉中熔炼，熔炼时间1-2小时，取样分析后调质；

(2)气体精炼，气体精炼是将中频感应炉熔化的钢水进行输入气体精炼，精炼温度1650-1670℃，精炼时间0.5-1小时，达到吹气、除磷、除硫，掺合各种微量合金并微调质，使钢水的化学成份达到产品规定的标准；

(3)连铸连轧，按产品要求浇铸成连铸坯，轧制成盘元；

(4)退火、校直、截取、磨光。