[发明专利]用于内燃机中的排气阀的排气阀芯杆

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃机中的排气阀的排气阀芯杆(valve spindle：或阀杆)，该排气阀芯杆具有轴和在轴的下端处的阀盘，该阀盘在其上表面处具有阀座区，其中阀盘由基体材料形成，阀座区由不同于基体材料的阀座材料。

背景技术

EP-A-0 521 821描述了由铌锰合金(Nimonic)80A或铌锰合金81制造的阀，该阀在阀座区中设置有由铬镍铁合金(Inconel)625或铬镍铁合金671形成的层，以赋予所述阀座比铌锰合金基体更高的抗腐蚀性。公开出版物提到铬镍铁合金671仅需要被焊接，而对于铬镍铁合金625其提及在焊接之后铬镍铁合金625包含枝状碳化物结构和因此阀座区必须被热加工以使所述结构中的碳化物分布均匀以用于改善抗腐蚀性。铬镍铁合金625被提及具有由高至0.10％的C、高至0.5％的Si、高至5％的Fe、高至0.5％的Mn、21％的的Cr、高至0.4％的Ti、高至0.4％的Al、高至1.0％的的Co、9％的Mo，、3.6％的Nb+Ta以及平衡量Ni形成的组分。铬镍铁合金671被提及具有由0.04％至0.05％的C、47％至49％的Cr、0.3％至0.40％的Ti以及平衡量的Ni形成的组分。EP-A-0 521 821描述了具有大约48％的Cr的铬镍铁合金671不会提供与具有21％的Cr的铬镍铁合金625一样好的抗腐蚀性的发现。铌锰合金和铬镍铁合金是Special Metals公司的产权商标。

由伦敦的Institute of Marine Engineers在1990年出版的书籍“Diesel engine combustion chamber materials for heavy fuel operation”收集了从整个工业获得的经验且在最后章节中于第131-143页给出了结论。在具有不同于基体材料的阀座材料的阀中，该书籍要求所述阀座材料硬化表面(hardfacing)。在整个测试期间突出的硬化表面是Deloro合金60：16％的Cr、4.5％的Si、4.5％的Fe、3.5％的B、0.5％的C以及平衡量的Ni；科尔莫诺伊合金8：26％的Cr、4％的Si、3.3％的B、1.0％的Fe、0.95％的C、以及平衡量的Ni；以及Tristelle TS2：35％的Cr、12％的Co、10％的Ni、5％的Si、2.0％的C、以及平衡量的Fe。在第143页的结论是铬化没有给用于排气阀的镍基合金在腐蚀性保护上提供显著大的改进。清楚地相当难为排气阀中的阀座材料提供具有所需的性能的合金，尤其是在引擎中燃烧的燃料包含钒和硫。

WO 96/18747描述了具有焊接的硬化表面合金的排气阀芯杆，该硬化表面合金被在40-51％的Cr、从0至0.1％的C、小于1.0％的Si、从0至5.0％的Mn、小于1.0％的Mo、从0.05至0.5％的B、从0至1.0％的Al、从0至1.5％的Ti、从0至0.2％的Zr、从0.5至3.0％的Nb、至多5.0％的Co和Fe的总计含量、至多0.2％的O、至多0.3％的N，以及平衡量的Ni分析。在焊接之后，550HV20的高硬度可以被通过在超过550℃的温度下热处理赋予阀座材料。通常假定包括铬和镍的耐热腐蚀的合金在从550℃至850℃的范围变化的温度失效处理硬化(age-harden)，结果是所述合金变得更硬和更脆。制造具有高Cr含量的焊接的硬化表面的尝试通常被在焊接过程的凝固和冷却期间发展出的热裂纹破坏，然而，WO 96/18747描述了合金中至少0.05％的B含量(优选地至少0.2％的硼)使得所述热裂纹被降低或消失。另外，Ti的含量应当保持低于0.1％和Al的含量应当保持低于0.1％，用于在焊接时抑制沉淀(precipitation)硬化。WO 96/18747公开了三种具体的合金，所有合金都具有48％以上的Cr和0.1％B，在这些合金中，沉淀硬化机制如此缓慢地起作用，使得合金在焊接到阀上时基本上不会硬化，而是在随后的热处理期间硬化。