[发明专利]细晶粒抗疲劳气阀钢棒线材及其制造方法

说明书

本发明涉及细晶粒抗疲劳气阀钢材料，该材料包括Ni、Cr、Ti、Al、Mo、Nb、Mn、C、B、Mg、Zr、N、Y、Fe等元素。发明通过细化晶粒，改善气阀钢塑性，采用简便高效的冷拉拔工艺，进一步细化晶粒，提高约6‑10％塑性指标，有利于气门电墩成型，使本气阀钢能够满足气门在780‑950℃高温苛刻工作环境下的高强度及反复冲刷条件下的抗疲劳要求。经实验验证，本发明材料高温旋转弯曲疲劳性能优良；高温蠕变性能表明本发明材料具有足够的蠕变强度以防止气门失效。

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种细晶粒抗疲劳气阀钢棒线材及其制造方法。

背景技术

气阀钢专指用于制造发动机进气、排气阀的合金材料，需在高温、高压、高冲刷、高腐蚀、高频率条件下工作，由于工作条件恶劣，对材料的塑性、疲劳性能、高温强度、热硬性、耐磨性、耐蚀性等要求非常高，使得气阀钢的制造和生产具有很强的专业性。在气阀钢的生产过程中，由于气阀钢本身硬度高，塑性低，加工硬化明显等特点，使气阀钢的生产加工较为困难。

目前气阀钢生产主要经轧制、固溶、开卷、矫直、磨光为气阀型材。由于在生产过程中轧制坯料尺寸公差较大，尤其是其圆度远不能满足气门生产要求。通常解决方法是为增加坯料尺寸，加大成品道次表面磨削量，这就造成了原材料利用率偏低，生产成本高的缺点。尤其对小规格(Φ≤8mm)材料，一方面，由于终轧温度限制，热轧成型非常困难，表面质量差，另一方面，需进一步加大磨削余量，以保证尺寸公差及表面质量。解决坯料圆度的有效方法之一是进行温拉拔，然而这种工艺要求拉拔设备具有加热功能，同时必须严格进行温度控制，否则将造成气阀钢的时效处理，加重产品硬化，增加气门成型难度。在此背景下，冷拉拔工艺由于设备要求低、投资少、圆度好，在气阀钢型材制备方面显示出巨大的潜力。但是也应注意到，由于气阀钢材料本身的特点，其冷拉拔工艺尚需克服两大困难：塑性低，道次变形量不能太大，否则拉拔过程中易发生断裂；加工硬化明显，需多次回火以消除加工内应力，能源消耗大，工时长。

发明内容

本发明的目的是提供一种微合金化的高强度抗氧化铁镍合金气阀钢材料及制备方法。本发明通过细化晶粒，改善气阀钢塑性，采用简便高效的冷拉拔工艺，进一步细化晶粒，提高约6-10％塑性指标，有利于气门电墩成型，使本气阀钢能够满足气门在780-950℃高温苛刻工作环境下的高强度及反复冲刷条件下的抗疲劳要求。经实验验证，本发明材料高温旋转弯曲疲劳性能优良；高温蠕变性能表明本发明材料具有足够的蠕变强度以防止气门失效。

本发明的技术方案是：

一种细晶粒抗疲劳气阀钢材料，该材料各组分的重量百分含量为：Ni 25.0-36.0％；Cr 14.0-20.0％；Ti 1.9-3.0％；Al 0.5-2.6％；Mo 0.7-1.2％；Nb 0.4-0.7％；Mn0.2-1.0％；C 0.02-0.1％；B 0.003-0.015％；Mg 0.01-0.3％；Zr 0.001-0.04％；N 0.01-0.1％；Y 0.001-0.05％；余量为Fe和杂质，其中杂质的总量为≤0.1％，所述杂质为Cu、Si、S、P，其各自的重量百分含量为Cu≤0.01％；Si≤0.1％；S≤0.005％；P≤0.002％,。

较好的技术方案是，本发明所述材料各组分的重量百分含量为：Ni 32.5％；Cr14.55％；Ti 2.86％；Al 1.75％；Mo 0.77％；Nb 0.56％；Mn 0.36％；C 0.027％；B0.0073％；Mg 0.042％；Zr 0.03％；N 0.08％；Y 0.03％；余量为Fe和杂质。

细晶粒抗疲劳气阀钢材料的制备方法，有以下步骤：

1)制备电极棒