[发明专利]一种钢制滑阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑阀，尤其涉及一种钢制滑阀。

背景技术

滑阀是利用阀芯(柱塞、阀瓣)在阀体的密封面上滑动，改变流体进出口通道位置以控制流体流向的分流阀，常用于蒸汽机、液压和气压等装置，使运动机构获得预定方向和行程的动作或者实现自动连续运转。

现有技术中，由于滑阀中的阀芯(柱塞、阀瓣)在阀体的密封面上滑动，会由于摩擦力较大而易磨损，影响滑阀的使用寿命。

发明内容

本发明目的是为了提供一种机械性能较好、耐磨损、使用寿命久的钢制滑阀。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种钢制滑阀，包括阀体和阀芯，阀体和阀芯均由钢材制成，钢材由以下成分(以质量百分比计)组成：C：0.15％-0.20％，Si：0.3％-0.4％，Mn：0.8％-1.5％，Cr：0.6-0.9％，Ti：0.03-0.1％，Nb：0.1-0.2％，B：0.001-0.006％，稀土元素：0.05-0.1％，Ni≤0.03％，Cu≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

本发明滑阀采用钢材制成，而且，本发明使用的钢材中C含量为0.15％-0.20％，是一种低碳钢，强度和硬度较低，但是塑性和韧性较好。而且，本发明使用的钢是一种性能良好的渗碳钢，淬透性较高，因此，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，所以具有较高的低温冲击韧性良好的加工性，且加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

本发明使用的钢材中碳含量过高，会导致钢材的心部的韧性下降，所以本发明将C含量为0.15％-0.20％，从而保证钢材的心部有足够的塑性和韧性。

而由于钢材的强度和硬度较低，本发明适当增加了Mn的含量，以提高钢的强度和硬度。同时，本发明的钢中还同时含有Nb和Ti两种微量元素，与Mn元素起协同作用，共同提高钢的强度和硬度。因为，Nb和Ti两种微量元素不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布(Nb，Ti)(C，N)析出颗粒，因此，可以同时起到细晶强化和弥散强化的作用。

此外，Mn元素与还与钢中含有的Cr、Ni、B三种元素起协同作用，提高钢的淬透性，从而使钢经渗碳淬火后提高钢的心部的强度和韧性。

所以，综合以上两点因素，本发明提高了Mn元素在钢中的含量，将Mn元素的含量控制在0.8％-1.5％范围内。

另外，由于本发明的钢在后续需要进行渗碳处理，而渗碳处理后钢的组织粗化，力学性能也会随之下降。因此，针对此问题，本发明钢中添加有微量的稀土元素，因为，经实验表明，钢在长时间加热渗碳热处理过程中，加稀土元素具有阻止晶粒长大和提高力学性能的作用，且效果非常显著，钢的渗碳层的弯曲强度，断裂韧性较高。而且，在钢中添加稀土元素，还可以提高钢的耐磨性。

作为优选，稀土元素由质量比为(1.7-2.2)：1的Sm和Tb组成。添加上述配比范围的稀土元素，钢在渗碳处理后性能最好，与其它添加方式相比，抗拉强度、屈服强度等要高7％左右，硬度要高8％左右，韧性要高5％左右，耐磨性要高10％左右。

在上述的一种钢制滑阀中，钢材由以下成分(以质量百分比计)组成：C：0.15％-0.17％，Si：0.35％-0.38％，Mn：1.2％-1.5％，Cr：0.75-0.85％，Ti：0.05-0.08％，Nb：0.13-0.18％，B：0.003-0.005％，稀土元素：0.08-0.1％，Ni≤0.03％，Cu≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

在上述的一种钢制滑阀中，滑阀的制备方法为：称取原料制备成符合权利要求1组成成分及其质量百分比的钢材，然后钢材进行正火处理和机械加工后得到阀体坯件和阀芯坯件，阀体坯件和阀芯坯件再进行热处理后得到阀体和阀芯，最后将阀体和阀芯组装成滑阀成品。

在上述的一种钢制滑阀中，正火处理为等温正火处理。由于本发明钢材的碳含量较低，属于低碳钢，切削加工性不佳，而正火处理可以改善其切削加工性。所以本发明钢材在成型后经过了正火处理，改善了钢材的显微组织、消除了残余应力，改善了切削加工性，为随后进行的机械加工做好准备。而且，本发明钢材采用的是等温正火处理，解决了普通正火处理时由于堆冷存在的堆内外及其它因素造成的冷却条件相差较大，而导致钢材局部由于冷速过快形成粒贝非平衡组织，而钢材一些部位由于冷速过慢析出过多先共析铁素体而太软的现象，从而可以获得均匀组织，将钢材的硬度控制在一定范围内，更利于后续机械加工的进行。