本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)氣門技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門及其制備工藝。

背景技術(shù)：

由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門工作溫度較高，排氣門盤部常采用奧氏體型耐熱鋼或奧氏體型高溫合金氣閥材料，某些場(chǎng)合進(jìn)氣門盤部也采用奧氏體型氣閥材料。

奧氏體型鋼材在常溫下為奧氏體組織，無(wú)磁性具有優(yōu)良的耐蝕性能、高韌性和塑性，但是由于奧氏體鋼硬度低，耐磨性差，其表面耐磨性能難以滿足耐磨性要求高的使用環(huán)境，大大地降低了其使用壽命。

為了提高氣門錐面和桿端面的耐磨性能，馬氏體型氣門可對(duì)氣門錐面和桿端面進(jìn)行高頻淬火使其表面強(qiáng)化，而奧氏體型氣門不能通過(guò)相變使錐面強(qiáng)化，僅能通過(guò)滾壓等冷作硬化進(jìn)行強(qiáng)化，但奧氏體鋼經(jīng)滾壓后硬化層硬度較低，而且表面硬化層深較淺，難以滿足耐磨性要求高的使用環(huán)境。對(duì)于氣門錐面和桿端面耐磨性要求較高的工況，常采用堆焊工藝，由于氣門錐面或桿端堆焊對(duì)焊接技術(shù)要求較高，且生產(chǎn)成本較高及堆焊氣門焊層失效風(fēng)險(xiǎn)大，極大的限制了堆焊工藝的應(yīng)用。奧氏體型氣門另一種提高桿端面耐磨性方法是采用盤部奧氏體材料+桿部馬氏體材料摩擦焊氣門結(jié)構(gòu)，然后對(duì)馬氏體桿端面進(jìn)行高頻淬火使其表面強(qiáng)化。對(duì)于奧氏體型氣門也可以像普通鋼材一樣，利用氮化等外部表面處理方法對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化處理，但其表面強(qiáng)化層深較淺，對(duì)氣門表面強(qiáng)化有限。

參見(jiàn)圖1，目前常用的奧氏體型氣門結(jié)構(gòu)為：整體奧氏體材料+固溶時(shí)效+整體氮化處理(氮化層深≥15um)，該奧氏體型氣門所有表面硬度相同，硬度范圍集中在30HRC-40HRC。該氣門經(jīng)整體氮化后，可提高氣門桿部、錐面、桿端面及鎖夾槽部位的耐磨性，由于氣門桿部、鎖夾槽、某些發(fā)動(dòng)機(jī)氣門桿端面工作應(yīng)力較低，該氮化層能滿足氣門使用要求，對(duì)于氣門桿端面工作應(yīng)力較大的將不能滿足要求。但氣門錐面工作溫度較高及工作應(yīng)力較大，該氮化層只能提高氣門錐面初期耐磨性，后期氮化層將會(huì)完全被磨損掉，從而難以滿足氣門使用要求。

為此，申請(qǐng)人進(jìn)行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問(wèn)題的辦法，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種提高氣門錐面和桿端面的硬化性能的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于：提供一種用于制備上述強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的制備工藝。

作為本發(fā)明第一方面的一種強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，包括氣門盤部以及與所述氣門盤部一體成型的氣門桿部，所述氣門盤部和氣門桿部均采用奧氏體材料制成，其特征在于，所述氣門盤部的錐面上通過(guò)鍛打工藝處理后形成有一硬度為40HRC-52HRC的第一硬化層，所述氣門桿部的桿端面上通過(guò)鍛打工藝處理后形成有一硬度為40HRC-52HRC的第二硬化層。

作為本發(fā)明第二方面的一種用于制備上述強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的制備工藝，包括以下步驟：

步驟1，采用奧氏體材料進(jìn)行配料，并進(jìn)行熔煉處理；

步驟2，采用鍛造或軋制方式成型，得到氣門毛坯；

步驟3，對(duì)氣門毛坯進(jìn)行切割，以保證氣門總長(zhǎng)；

步驟4，對(duì)氣門毛坯的錐面和桿端面進(jìn)行鍛打處理；

步驟5，對(duì)經(jīng)過(guò)鍛打處理后的氣門毛坯進(jìn)行時(shí)效處理。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟3與步驟4之間還包括一對(duì)經(jīng)過(guò)切割后的氣門毛坯進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為1000℃-1100℃，固溶時(shí)間為0.5h-1h。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟5中，時(shí)效溫度為700℃-750℃，空冷時(shí)間為4h-16h。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：

1、該發(fā)明在氣門毛坯階段對(duì)需硬化的錐面和桿端面進(jìn)行硬化處理，經(jīng)過(guò)表面硬化處理的表面硬度比傳統(tǒng)滾壓處理要高。

2、該發(fā)明在氣門毛坯階段進(jìn)行表面硬化處理，鍛打壓力較大，形成的硬化層深比滾壓處理要深。

3、該發(fā)明使得奧氏體氣門錐面和桿端面的強(qiáng)化，是在奧氏體氣閥材料本身表面得到的強(qiáng)化，相比堆焊工藝和摩擦焊結(jié)構(gòu)方案擁有更加良好的產(chǎn)品可靠性；

4、該發(fā)明可根據(jù)氣門成品要求，在毛坯的表面硬化處理過(guò)程根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)，因此該實(shí)用新型適用范圍較廣。

5、該發(fā)明在氣門毛坯階段進(jìn)行表面硬化處理，對(duì)零件加工工藝擁有很好的加工工藝性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有的奧氏體型氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的毛坯階段表面硬化的一種實(shí)施例的示意圖。

圖4為本發(fā)明的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的毛坯階段表面硬化的另一種實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見(jiàn)圖2，圖中給出的是一種強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，包括氣門盤部100以及與氣門盤部100一體成型的氣門桿部200。氣門盤部100和氣門桿部200均采用奧氏體材料制成，氣門盤部100的錐面110上通過(guò)鍛打工藝處理后形成有一硬度為40HRC-52HRC的第一硬化層111，氣門桿部200的桿端面210上通過(guò)鍛打工藝處理后形成有一硬度為40HRC-52HRC的第二硬化層210。

實(shí)施例1

參見(jiàn)圖3，以氣門材料國(guó)標(biāo)GB/T12773-2008《內(nèi)燃機(jī)氣閥用鋼及合金棒材》中的GH4080A材料制造氣門為例，來(lái)制備本實(shí)施例中的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其制備工藝為：

第1步，采用GH4080A材料進(jìn)行配料，并進(jìn)行熔煉處理；

第2步，毛坯成型；

第3步，切總長(zhǎng)，以保證氣門總長(zhǎng)；

第4步，固溶處理，固溶溫度為1050℃，固溶時(shí)間為1h；

第5步，對(duì)氣門錐面和桿端面進(jìn)行鍛打；

第6步，時(shí)效處理，時(shí)效溫度為710℃，空冷時(shí)間為16h。

GH4080A材料成型的氣門加工完成后，氣門錐面和桿端面的硬度為40HRC-48HRC。

實(shí)施例2

參見(jiàn)圖3，以氣門材料國(guó)標(biāo)GB/T12773-2008《內(nèi)燃機(jī)氣閥用鋼及合金棒材》中的NCF3015材料制造氣門為例，來(lái)制備本實(shí)施例中的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其制備工藝為：

第1步，采用NCF3015材料進(jìn)行配料，并進(jìn)行熔煉處理；

第2步，毛坯成型；

第3步，切總長(zhǎng)，以保證氣門總長(zhǎng)；

第4步，固溶處理，固溶溫度為1050℃，固溶時(shí)間為0.5h；

第5步，對(duì)氣門錐面進(jìn)行鍛打；第6步，時(shí)效處理，時(shí)效溫度為710℃，空冷時(shí)間為4h。

NCF3015材料成型的氣門加工完成后，氣門錐面的硬度為44HRC-52HRC。

實(shí)施例3

參見(jiàn)圖4，以氣門材料國(guó)標(biāo)GB/T12773-2008《內(nèi)燃機(jī)氣閥用鋼及合金棒材》中的NCF3015材料制造氣門為例，來(lái)制備本實(shí)施例中的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其制備工藝為：

第1步，采用NCF3015材料進(jìn)行配料，并進(jìn)行熔煉處理(原材料硬度較低≤30HRC：如“固溶狀態(tài)”和“固溶和與半固溶臨界狀態(tài)”的奧氏體材料)；

第2步，毛坯成型(氣門毛坯為熱鍛成型，熱鍛成型后氣門錐面硬度會(huì)比成型前的原材料硬度有較低)；

第3步，切總長(zhǎng)，以保證氣門總長(zhǎng)；

第4步，對(duì)氣門錐面和桿端面進(jìn)行鍛打；

第5步，時(shí)效處理，時(shí)效處理的溫度為750℃，空冷時(shí)間為4h。

NCF 3015材料成型的氣門加工完成后，氣門錐面和桿端面硬度為40HRC-48HRC。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。