【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于汽車發動機領域，主要涉及一種耐磨防銹氣閥導管及其制備方法和應用。
技術介紹
1、氣閥是發動機配氣機構的重要組成部分，主要功能是向發動機缸體內輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。氣閥導管則是氣閥的導向裝置，對氣閥桿起導向作用，并將氣閥桿上的熱量經氣閥導管傳給缸蓋。氣閥導管被壓裝于氣缸蓋的氣閥導管孔中，氣閥桿與氣閥導管之間留有微量間隙，便于氣閥桿能在氣閥導管中作高速往復直線運動。氣閥導管工作溫度高達350℃，與氣閥桿之間潤滑較差，僅靠配氣機構飛濺的機油進行潤滑，導致兩個零件之間發生極端摩擦磨損。氣閥桿通常采用耐熱鋼材料并熱處理，氣閥導管一般用含石墨較高的鑄鐵或鐵基粉末冶金制成，以提高自潤滑性能。
2、隨著汽車發動機功率不斷提高，氣閥導管工作環境越來越惡劣，導致磨損加劇，超出設計阻值。另外，氣閥導管內孔在高溫和腐蝕環境下容易生銹。這些均影響發動機正常工作，出現發動機燒機油、積碳、效率降低和頓挫等問題。現有技術采用氮化工藝處理氣門導管，所得氮化層存在以下缺點：氮化層無防銹功能，且容易剝落。
技術實現思路
1、針對氣閥導管耐磨性差、內孔在高溫和腐蝕環境下容易生銹的問題，本專利技術提供一種耐磨防銹氣閥導管及其制備方法和應用。
2、本專利技術提供如下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種耐磨防銹氣閥導管，包括：
4、導管基體，其硬度為230-290hb；及
5、在所述導管基體表面形成的連續致密的軟氮化層；
6、所
7、該耐磨防銹氣閥導管用于與耐熱鋼材質的氣閥桿配合使用，其軟氮化層連續致密、硬度高于導管基體，不但具有防銹功能，且提高了氣閥導管的耐磨性；同時，該軟氮化層厚度小，因此，軟氮化層硬度梯度小，軟氮化層表層與導管基體的硬度差小，軟氮化層從導管基體表面脫落的可能性小。此外，該軟氮化層與耐熱鋼材質的氣閥桿硬度差別不大，可減少對氣閥桿的磨損。
8、此外，現生產導管金屬導管和金屬氣閥桿在高溫下容易咬合，本專利技術耐磨防銹氣閥導管表面的軟氮化層為陶瓷類物質，高溫時與金屬不易相互滲透，難粘結，具有較高的抗咬合能力。
9、本專利技術提供的一些實施例中，所述導管基體采用灰鐵材料，珠光體含量≥90％；灰鐵材料制作的導管基體中石墨含量較高，當珠光體含量≥90％時，石墨尺寸細小且均勻分布，使得氣閥導管具有良好的導熱性能，可以將氣閥桿上的熱量快速傳給缸蓋。
10、本專利技術提供的一些實施例中，所述導管基體中磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，硬度為230-290hb，mo含量為0.03wt％～0.05wt％、v含量為0.12wt％～0.18wt％。mo、v兩種合金元素可以提高氮化效果，生成連續致密的軟氮化層，從而起到防銹的作用；且可以細化珠光體和石墨，進一步提高氣閥導管的導熱性能。磷共晶組織可以起到很好的耐磨作用，從而減少mo、v兩種元素的添加，降低耐磨防銹氣閥導管的成本。
11、本專利技術提供的一些實施例中，按重量百分比計，所述灰鐵材料包括：c?3.2wt％～3.6wt％、si?1.6wt％～2.1wt％、mn?0.3wt％～0.5wt％、p0.6wt％～0.9wt％、s≤0.12wt％、mo?0.03wt％～0.05wt％、v?0.12wt％～0.18wt％、cr?0.1wt％～0.15wt％，余量為鐵和不可避免的雜質。該灰鐵材料通過普通方法即可制備出滿足：珠光體含量≥90％、磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，硬度為230-290hb的導管基體。
12、第二方面，本專利技術提供一種上述耐磨防銹氣閥導管的制備方法，包括：
13、提供導管本體；所述導管基體采用灰鐵材料，按重量百分比計，灰鐵材料中mo含量為0.03wt％～0.05wt％、v含量為0.12wt％～0.18wt％；
14、對所述導管本體進行軟氮化處理。
15、上述制備方法中，導管基體中添加的mo、v兩種合金元素可以提高氮化效果，生成連續致密的軟氮化層，從而起到防銹的作用。導管基體采用灰鐵材料，軟氮化之后形成表面硬度為500-550hv的軟氮化層，軟氮化層與灰鐵材料的硬度差小，軟氮化層從導管基體表面脫落的可能性小。且形成的軟氮化層與氣閥桿的硬度差別不大，可減少對氣閥桿的磨損。
16、本專利技術提供的一些實施例中，所述提供導管本體包括：
17、利用灰鐵材料鑄造棒材；
18、將棒材加工成導管本體；
19、按重量百分比計，所述灰鐵材料包括以下化學成分：
20、c?3.2wt％～3.6wt％、si?1.6wt％～2.1wt％、mn?0.3wt％～0.5wt％、p0.6wt％～0.9wt％、s≤0.12wt％、mo?0.03wt％～0.05wt％、v?0.12wt％～0.18wt％、cr?0.1wt％～0.15wt％，余量為鐵和不可避免的雜質。
21、利用上述灰鐵材料鑄造的棒材中磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，硬度為230-290hb，珠光體含量≥90％；石墨含量較高且尺寸細小、分布均勻，棒材具有良好的導熱性能，利用其制造的氣閥導管可以將氣閥桿上的熱量快速傳給缸蓋。磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，可以提高棒材的耐磨性，從而可以在軟氮化階段減少氮化程度。
22、本專利技術提供的一些實施例中，所述利用灰鐵材料鑄造棒材包括：
23、提供鐵液；
24、控制出爐溫度為1450℃～1500℃時將鐵液出爐，同時采用硅鐵孕育劑進行孕育處理，硅鐵孕育劑的加入量為0.2wt％-0.3wt％；
25、將孕育處理后的鐵液在溫度1380℃～1420℃時澆注入砂型中，在澆注的同時采用硅鐵孕育劑進行隨流孕育，硅鐵孕育劑的加入量為0.05wt％-0.1wt％；
26、砂型隨冷卻帶運行，自然冷卻即成。
27、以上各步驟協同鑄造出了磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，硬度為230-290hb，珠光體含量≥90％的棒材。
28、本專利技術提供的一些實施例中，硅鐵孕育劑中si含量為75wt％，根據需要可加入微量ba等元素。
29、本專利技術提供的一些實施例中，將灰鐵棒材加工成導管本體時，內孔直徑相對設計值增大0.03±0.005mm，內孔表面粗糙度控制為0.4±0.05μm。本專利技術降低內孔的表面粗糙度，可以提高軟氮化層的連續性和致密性，從而提高氣閥導管的防銹性能。軟氮化后內孔直徑縮小，本專利技術使內孔直徑相對設計值增大，可以使軟氮化后的內孔無需機加工，即可與氣閥桿匹配良好。
30、本專利技術提供的一些實施例中，對所述導管本體進行軟氮化處理包括：
31、裝爐：將表面無油污的導管本體裝爐；
32、預氧化：將爐溫升至450±5℃時通入氨氣，并調節氨氣流量計至1.5-1.8m3/h；當爐溫升到500±5℃時，打開排氣開關并點火，爐內壓力保持本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種耐磨防銹氣閥導管，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：所述導管基體采用灰鐵材料，珠光體含量≥90％。
3.根據權利要求2所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：所述灰鐵材料中磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，Mo含量為0.03wt％～0.05wt％、V含量為0.12wt％～0.18wt％。
4.根據權利要求2所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：按重量百分比計，所述灰鐵材料包括：
5.權利要求1～4任一項所述的耐磨防銹氣閥導管的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的耐磨防銹氣閥導管的制備方法，其特征在于：所述提供導管本體包括：
7.根據權利要求6所述的耐磨防銹氣閥導管的制備方法，其特征在于：所述利用灰鐵材料鑄造棒材包括：
8.根據權利要求6所述的耐磨防銹氣閥導管的制備方法，其特征在于：將灰鐵棒材加工成導管本體時，內孔直徑相對設計值增大0.03±0.005mm，內孔表面粗糙度控制為0.4±0.05μm。
9.根據權利要求5所述的耐磨防
10.一種發動機，其特征在于，包括權利要求1～4任一項所述的耐磨防銹氣閥導管。
...【技術特征摘要】
1.一種耐磨防銹氣閥導管，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：所述導管基體采用灰鐵材料，珠光體含量≥90％。
3.根據權利要求2所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：所述灰鐵材料中磷共晶組織網孔直徑≤0.4mm，mo含量為0.03wt％～0.05wt％、v含量為0.12wt％～0.18wt％。
4.根據權利要求2所述的耐磨防銹氣閥導管，其特征在于：按重量百分比計，所述灰鐵材料包括：
5.權利要求1～4任一項所述的耐磨防銹氣閥導管的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王祖勇，石少軍，余金科，趙俊平，晏克春，張春賓，樊曉光，
申請(專利權)人：東風商用車有限公司，
類型：發明
國別省市：
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