[发明专利]4Cr14Ni14W2Mo气阀的热加工工艺

说明书

本发明公开了一种4Cr14Ni14W2Mo气阀的热加工工艺，属于加工工艺技术领域。其步骤如下，第一步：镦制气阀粗坯；第二步：固溶；第三步：形变强化；第四步：时效处理。该工艺在传统的固溶+时效处理的基础上，增加了镦制气阀粗坯和形变强化，并严格控制阀杆部及蒜头部锻压加工前的水冷时间、空冷时间、始锻温度、锻压次数和变形量。该工艺能够使4Cr14Ni14W2Mo气阀抗拉强度和屈服强度显著提高，塑性指标(断后伸长率和断面收缩率)并不下降或略有上升，金相组织更加理想，运用该工艺生产的4Cr14Ni14W2Mo气阀，疲劳强度、安全性、可靠性和使用寿命得以大幅提高。

技术领域

本发明属于加工工艺技术领域，具体涉及一种4Cr14Ni14W2Mo柴油机气阀的热加工工艺。

背景技术

4Cr14Ni14W2Mo钢制气阀是柴油机心脏的关键运动件之一，又是它的基础零件和易损零件。

作为“心脏”运动件，它是决定柴油机性能与可靠性的关键运动件。

作为基础件，它对柴油机的维修周期和使用寿命起着十分重要的作用。

如果气阀在使用周期内失效，将直接造成柴油机上的气缸、活塞、增压器等零部件变形甚至损坏等严重后果，这将给用户造成巨大的经济损失。

由于气阀是消耗零件，位居“心脏”，要更换它时柴油机需要解体，耗工耗时。如果气阀在使用过程中发生故障，必定造成停车事故，特别是船用柴油机，气阀失效造成的损失将会更大。

我国有多种型号柴油机气阀都是引进发达国家设计的图纸(但不提供制造工艺)，气阀材料是4Cr14Ni14W2Mo，设计要求：抗拉强度σb≥830MPa、屈服强度σ0.2≥430MPa、断后伸长率δ5≥20％、断面收缩率ψ≥35％、晶粒度级别不低于4级、不许有网状化合物析出。目前，国外热加工4Cr14Ni14W2Mo气阀，采用棒料固溶+冷轧+阀盘成形+时效处理这一工艺来满足设计要求。

按照奥氏体型钢4Cr14Ni14W2Mo的相关文献和技术资料记载，我国热处理强化工艺及各生产厂家使用的热处理工艺均为固溶：1150～1180℃、保温1.5～2小时、水冷；时效：750～770℃、保温5～7小时、水冷(即：固溶+时效的热加工工艺来提高机械性能)。但在多次试制及长期生产过程中，无论怎样调整固溶和时效工艺参数，机械性能都只能达到抗拉强度σb：796～825MPa、屈服强度σ0.2：394～426MPa、断后伸长率δ5：20.5～26％、断面收缩率ψ：36～42％、晶粒度4～7级、无网状化合物析出。

从上述情况可知：强度指标(包括抗拉强度σb和屈服强度σ0.2)都不合格，无法满足设计要求。这就造成了气阀的安全性、可靠性及使用寿命不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种4Cr14Ni14W2Mo气阀的热加工工艺，以提高气阀强度，从而增加柴油机运行的安全性、可靠性和使用寿命。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种4Cr14Ni14W2Mo气阀的热加工工艺，包括以下步骤：

第一步：镦制气阀粗坯；

采用圆棒料镦制而成带有蒜头部的气阀粗坯，该气阀粗坯的蒜头部直径小于气阀毛坯的阀盘直径，气阀粗坯杆部直径大于气阀毛坯阀杆直径；

第二步：固溶；

用贯通式连续作业高温炉每间隔90～100秒装入一件气阀粗坯，按顺序在1150～1180℃保温1.5～2小时，每间隔90～100秒按顺序先装炉先出，工件入水快冷后出水空冷，此时工件杆部表面温度回升至790～810℃；

第三步：形变强化；