專利名稱：粉末冶金閥座嵌件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬粉末混合物，尤其是一種新改良的用來制造象閥座嵌件這樣汽車零件的金屬粉末混合物。
在本領(lǐng)域中，內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)原理已是眾所周知的。對進(jìn)氣閥和排氣閥、閥套以及閥座嵌件在密封燃燒時有效配合所要求的物理性能也已作了廣泛的研究。
耐磨性對于用在內(nèi)燃機(jī)上的閥座嵌件是一個基本的要求。在為了獲得良好的耐熱性和耐腐蝕性、可切削加工性以及耐磨性的組合所做的努力中，已經(jīng)用鈷、鎳或馬氏體鐵基的合金鑄件來制造排氣閥閥座嵌件。因?yàn)樵阼T造合金里有耐磨碳化物的存在，所以一般這些合金要優(yōu)于含高鉻鎳成分的奧氏體耐熱鋼。
粉末冶金已運(yùn)用在閥座嵌件和其他發(fā)動機(jī)零件上，因?yàn)樗苋菀讓?shí)現(xiàn)最終成形。粉末冶金在選擇許多金屬甚或陶瓷組分及提供結(jié)構(gòu)的靈活性時，允許有很大的范圍。
轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并在這里用作參照的美國專利US 4,724,000描述了一種粉末冶金耐磨零件。這項(xiàng)專利對閥座嵌件作了專門的敘述。
美國專利US 5,041,158也提及了粉末冶金耐磨零件并尤其提到了添加粉末狀水合硅酸鎂所帶來的有益效果。這項(xiàng)專利同樣轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并在這里用作參考。
其他有關(guān)的專利包括U.S.4,546,737；U.S.4,671,491；U.S.4,734,968；U.S.5,000,910；U.S.5,032,353；U.S.5,051,232；U.S.5,064,610；U.S.5,154,881；U.S.5,271,683和U.S.5,286,311。
用于內(nèi)燃機(jī)的閥座嵌件需要高耐磨性的材料，它能保證在高溫下持續(xù)很長的時間也有高耐磨性。閥座嵌件更應(yīng)在高溫下遭受重復(fù)的沖擊載荷時具備高的耐熱性、蠕變強(qiáng)度和熱疲勞強(qiáng)度。
很明顯，由高合金粉末制造的閥座嵌件材料具有低壓縮性。因此采用諸如雙向壓制、雙向燒結(jié)、高溫?zé)Y(jié)、滲銅和熱鍛工藝以獲得理想的密度范圍。不過這樣會使材料昂貴。
這樣仍然需要找到一種粉末金屬混合物，它能產(chǎn)生相對較高的密度并僅需采用單一壓制和/或單一燒結(jié)的手段。這樣的材料混合物能夠被壓縮到最小密度范圍為約6.7-7.1g/cm3，從而使零件能在惡劣的發(fā)動機(jī)環(huán)境下工作。這樣的粉末金屬混合物價格是可行的卻又仍然具備顯著的耐磨性、高耐熱性、可切削性和高的蠕變強(qiáng)度和熱疲勞強(qiáng)度。
為解決上述及其他問題，本發(fā)明旨在提供一種新型的粉末金屬混合物，它采用了一種獨(dú)特的組合物，包括具有耐高溫磨損和耐腐蝕的閥鋼粉末，具有高溫?zé)嵊残?“熱硬性”一詞是指在高溫下所測得的硬度)的鐵合金粉末例如鐵鉬、鐵釩、鐵鎳和具有可切削性及導(dǎo)熱性的銅。本發(fā)明混合物包括耐磨的工具鋼粉末和固體潤滑劑，該固體潤滑劑既減輕了摩擦和滑動損耗又加強(qiáng)了可切削性。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的粉末金屬混合物，它能產(chǎn)生相對較高的密度并僅需單一壓制和或單一燒結(jié)的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種粉末金屬混合物，它包括閥鋼粉末、鎳、銅、鐵合金粉末、工具鋼粉末、固體潤滑劑、石墨和暫時或短效的潤滑劑，余量為含一定數(shù)量鉬的低合金鋼粉末。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種粉末冶金發(fā)動機(jī)零件，該零件通常用于耐磨應(yīng)用，并在硬度、熱硬度、磨耗性、粘附性、塑性變形、高溫氧化性和抗熱蠕變性上提供了很大的優(yōu)越性。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造象閥座嵌件的發(fā)動機(jī)零件的粉末冶金混合物。
本發(fā)明包括一種改良的粉末冶金發(fā)動機(jī)零件，其化學(xué)組成為約0.8到2.0％的碳(C)，約2.0到6.0％的鉻(Cr)，約1.0到20.0％的銅(Cu)，約0.5到2.0％的錳(Mn)，約5.0到8.0％的鉬(Mo)，約4.0到7.0％的鎳(Ni)，約0.05到0.15％的氮(N)，約0.2到0.7％的鎢(W)，約0.05到0.5％的釩(V)，約0.2到0.6％的硫(S)及余量鐵(Fe)。
在隨附的并構(gòu)成說明書一部分的權(quán)利要求里指明了表征本發(fā)明新穎性的各種特征。為了更好地理解本發(fā)明和它的功能優(yōu)勢以及所制成的具體物件，下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步論述

圖1為閥門組件和相關(guān)環(huán)境的剖面圖。
圖2為閥門組件的更詳細(xì)的剖面圖。
圖3為閥座嵌件和閥座面密封關(guān)系的更詳細(xì)的剖面圖。
圖4為本發(fā)明和現(xiàn)有材料熱硬性的比較圖表。
圖5為本發(fā)明和現(xiàn)有材料閥座耐磨裝置對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。
圖6為本發(fā)明和現(xiàn)有材料閥座耐磨極限測試數(shù)據(jù)表。
圖7為本發(fā)明和現(xiàn)有材料可切削加工性的比較圖表。
最理想的是制造發(fā)動機(jī)壽命可實(shí)現(xiàn)行駛150,000英里或更長的機(jī)動車。在設(shè)計(jì)這種機(jī)動車的發(fā)動機(jī)零件時，零件需要有顯著耐磨性、耐高溫性和可切削加工性的材料。
在說明書中，若沒有額外的說明，所有的溫度都為攝氏溫度(℃)，所有的百分比(％)都為重量百分比。
本發(fā)明提供了一種特別適用于象閥座嵌件的發(fā)動機(jī)零件的粉末冶金零件。本發(fā)明的粉末金屬混合物尤其適于制造用于滲氮發(fā)動機(jī)閥的閥座嵌件。很明顯，本發(fā)明所述的粉末冶金零件也適合于其他的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明粉末金屬混合物所制造的諸如閥座嵌件的發(fā)動機(jī)閥系列零件既可以充當(dāng)進(jìn)氣閥閥座嵌件也可以充當(dāng)排氣閥閥座嵌件。
如圖1-3所示，用于發(fā)動機(jī)的閥門裝置標(biāo)記為10。閥門裝置10包括許多閥門12，每一個閥門可往復(fù)安放在閥桿套14的內(nèi)腔中。閥桿套14是一個插入汽缸頭24的管狀結(jié)構(gòu)。這些發(fā)動機(jī)零件在本領(lǐng)域中是公知的。由于不同的廠商可提供改進(jìn)和替換的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明不局限于任何專門的結(jié)構(gòu)。這些閥門裝置附圖用于說明的目的以幫助更好地理解本發(fā)明。
閥門12包括一個置于閥門12的蓋26和圓角28之間的閥座面16。閥桿30一般位于彎頸28的上方并且通常置于閥桿套14內(nèi)。閥座嵌件18一般安裝在發(fā)動機(jī)的汽缸頭24內(nèi)。嵌件18的橫截面最好為環(huán)形并與閥座面16相配合。
為了使粉末冶金零件能在惡劣的環(huán)境比如惡劣的發(fā)動機(jī)環(huán)境下工作，粉末金屬混合物應(yīng)該壓縮至最小密度為6.7克每立方厘米(g/cm3)到7.1g/cm3。混合物最好被壓縮至最小密度為6.9g/cm3。
本發(fā)明粉末金屬混合物包括閥鋼粉末、鎳、銅、鐵合金粉末、工具鋼粉末、固體潤滑劑、石墨、粉末狀短效潤滑劑，以及余量低合金鋼粉末。本發(fā)明混合物上述成分的含量為閥鋼粉末為15％到30％，鎳為0到10％，銅為0到5％，鐵合金粉末為5％到15％，工具鋼粉末為0到15％，固體潤滑劑為0.5％到5％，石墨為0.5％到2.0％，粉末狀短效潤滑劑為0.3％到1.0％和余量的含有0.6％到2.0％鉬的低合金鋼粉末。低合金鋼粉末最好包括0.6％到2.0％的鉬，0到5％的鎳和0到3％的銅。
本發(fā)明粉末金屬混合物采用了高溫耐磨、耐腐蝕的閥鋼粉末和高溫?zé)嵊残缘蔫F合金粉末的混合物。加入工具鋼粉末是為了提高耐磨性和熱硬性。固體潤滑劑為減輕滑動磨耗和提高可切削加工性提供了一個小的摩擦力。象鉬和鉻這樣的合金元素為增加耐磨和耐腐蝕性使固溶體強(qiáng)化。鎳和奧氏體閥鋼粉末使面心立方(FCC)基體穩(wěn)固并實(shí)現(xiàn)了耐熱性。鐵鉬硬粒子提高了耐磨性和熱硬度。石墨和固體潤滑劑例如粉末狀水合硅酸鎂(talc)、二硫化鉬(MoS2)或氟化鈣(CaF2)進(jìn)一步提高了耐磨性和可切削加工性。粉末狀短效潤滑劑例如ACRAWAXC在壓縮過程中通過防止刀具的磨損而延長模具壽命。
當(dāng)粉末是一種合金成分為生產(chǎn)所希望的合金化學(xué)性質(zhì)的混合物時，粉末最好是預(yù)合金粉。
本發(fā)明混合物的第一組分是閥鋼粉末，大約占混合物的重量百分比15％到30％。閥鋼粉末最好占混合物約20％。一種合適的閥鋼粉末包括但不局限于21-2N，23-8N或21-4N牌號，上述牌號可從美國OMG購買得到。這些都是鐵基粉末并且21-2N牌號基本上意味著21％的鉻和2％的鎳。21-4N牌號意味著21％的Cr和4％的Ni。同樣，23-8N牌號基本上意味著23％的鉻和8％的鎳。典型的21-2N牌號金屬粉末的化學(xué)組成落入下述范圍C 0.50-0.60％Mn7.0-9.5％Si0.08-0.25％Cr19.3-21.5％Ni1.5-2.75％N 0.20-0.40％Fe余量典型的23-8N牌號金屬粉末的化學(xué)組成落入下述范圍C 0.50-0.60％Mn1.50-3.50％
Si0.60-0.90％Cr22.0-24.0％Ni7.0-9.0％N 0.28-0.35％Fe余量典型的21-4N牌號金屬粉末的化學(xué)組成落入下述范圍C 0.48-0.54％Mn8.00-9.50％Si0.08-0.25％Cr20.0-22.0％Ni3.25-4.50％N 0.38-0.50％Fe余量本發(fā)明混合物的第二組分是鎳。鎳被添加到混合物中占混合物的重量百分比約0到10％，最好占約7.0％。鎳粉主要包括任何含鎳的粉末而不限于純鎳顆粒，母合金或者與合金元素混合在一起的鎳顆粒。鎳的組分應(yīng)該落入所給的百分比范圍內(nèi)。
銅粉是混合物的第三組分。它被添加到混合物中占混合物的重量百分比約0到5％，最好占約2.0％。同樣，銅粉包括但不限于任何含銅的粉末，例如純銅顆粒，具有合金元素的混合物中的銅顆粒，和/或其他強(qiáng)化性元素以及預(yù)合金銅顆粒。為提高密度、導(dǎo)熱性和可切削加工性，可通過滲銅工藝添加一定含量的銅(最高達(dá)約20％)。
最好含鐵-鉬的鐵合金粉末是混合物的第四組分。鐵合金粉末占混合物約5％到15％，最好占約9％。本發(fā)明所使用的鐵基含鉬粉末可從ShieldAlloy購買得到。它是一種包含約60％的溶解的鉬的預(yù)合金鐵并包含約少于2.0％的其他預(yù)合金元素。這種鐵基粉末除包括鉬以外，還可以包含與鐵預(yù)合金化的元素，但如果發(fā)明中這一組分除了鉬以外實(shí)質(zhì)上不含有與鐵預(yù)合金化的元素，那么一般對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是有利的。
混合物的第五組分是工具鋼粉末，占混合物約0到15％。這一組分最好也是一種含鐵合金、碳以及至少一種過渡元素的預(yù)合金粉末。正如在其他組分里一樣，構(gòu)成這一組分的鐵最好是除了冶金碳或過渡元素之外沒有雜質(zhì)或夾渣。一種合適的工具鋼粉末包括但不限于可從Powdrex購買得到的M系列工具鋼粉末。
本發(fā)明混合物的第六組分是固體潤滑劑，例如粉末狀水合硅酸鎂(通常稱作talc)，MoS2或CaF2。當(dāng)然，任何傳統(tǒng)的固體潤滑劑都可以與本發(fā)明混合物一起使用，其包含但不限于其他任何二硫化物或氟化物類型的固體潤滑劑。
本發(fā)明混合物的第七組分是石墨，占混合物約0.5％到2.0％。把碳添加到混合物中用于壓制，選用石墨是一種較佳的方式。石墨粉末的一種合適的來源是Southwestem 1651品級，它是Southwestem Industries公司的產(chǎn)品。
本發(fā)明混合物的第八組分包括一種粉末狀潤滑劑，占混合物約0.3％到1.0％。由于粉末狀潤滑劑在燒結(jié)步驟中會熔化或熱分解，在這里它是指一種暫時的或短效的潤滑劑。一種合適的潤滑劑包括普通的蠟質(zhì)的或多脂的材料，例如硬脂酸鋅、石蠟、乙烯硬脂酸銨(其在市場上可買到但享有專利權(quán)且在燒結(jié)中會揮發(fā))。這樣一種合適的粉末狀潤滑劑包括可從Glyco化學(xué)公司買到的ACRAWAXC。
混合物的余量是低合金鋼粉末，其最好含有約0.6％到2.0％的鉬，0到5％的鎳，0到3％的銅。一種合適的低合金鋼粉末混合物可從Hoeganaes公司買到85HP或150HP。
粉末金屬混合物要充分混合足夠的時間以獲得均勻的混合物。通常，混合物混合時間為大約30分鐘到兩個小時，最好一個小時左右從而成為混合均勻的混合物?？梢圆捎萌魏魏线m的混合裝置，例如球磨機(jī)。
然后將混合物在一定壓力下進(jìn)行壓制，較好的壓制范圍是約50噸每平方英寸(TSI)到65噸每平方英寸之間，最好大約為60TSI。充分施壓使壓坯幾近基本成形或已基本成形，并具有理想的壓坯密度范圍為約6.7g/cm3到7.1g/cm3，最好為約6.9g/cm3。一般是用成形模來進(jìn)行壓制。就制作嵌件的鐵基金屬粉末而言，潤滑性的混合物粉末加壓不低于每平方英寸20噸，一般更高，例如約每平方英寸40噸到每平方英寸60噸。通常，幾乎不采用低于大約每平方英寸35噸的壓力。施壓超過每平方英寸65噸，雖然有效但價格過高。壓制可以是單向壓制也可以是等靜壓壓制。
壓坯經(jīng)處理之后，通常將其輸送到燒結(jié)爐中，在那里進(jìn)行壓坯的燒結(jié)。燒結(jié)是通過在低于壓坯中主要成分的液相溫度下加熱壓坯，使壓坯中相鄰表面粘結(jié)的過程。
本發(fā)明的燒結(jié)條件采用通常的燒結(jié)溫度，例如約1040℃到1150℃(最好為約1100℃)。在由氮?dú)?N2)和氫氣(H2)組成的混合氣體所形成的還原氣氛下可使用較高的燒結(jié)溫度(約1250℃到1350℃，最好約為1300℃)，時間大約20分鐘到一個小時，最好為30分鐘。燒結(jié)是在高于1100℃的溫度下充分加熱一段時間，實(shí)現(xiàn)粉末顆粒的連接點(diǎn)之間粘結(jié)擴(kuò)散從而形成一個完整的燒結(jié)體。燒結(jié)最好是在還原氣氛下進(jìn)行，例如N2/H2或露點(diǎn)在約！40℃數(shù)量級的伴生氨干燥氣體。燒結(jié)還可在惰性氣體如氬或真空中進(jìn)行。
有利的是，制品可以在燒結(jié)狀態(tài)和/或熱處理狀態(tài)下使用。合適的熱處理?xiàng)l件包括但不限于進(jìn)一步的對壓制的粉末金屬組分進(jìn)行滲氮、滲碳、碳氮共滲或蒸汽處理。另一方面，制品也可通過滲銅來提高導(dǎo)熱性。
顯微照相表明，微觀結(jié)構(gòu)包括大約20％到30％最好為約25％的相，該相包含在奧氏體基體里的細(xì)碳化物；約5％到10％最好為7％的富含鉬的硬相；約1％到5％最好為約2％的固體潤滑劑；余量為回火馬氏體。
基于重量百分比，成品的化學(xué)組成如下C 約0.8到2.00％Cr約2.0到6.0％Cu約1.0到20.0％S 約0.2到0.6％Mn約0.5到2.0％Mo約5.0到8.0％Ni約4.0到7.0％N 約0.05到0.15％W 約0.2到0.7％V 約0.05到0.5％Fe余量在最佳實(shí)施例中，基于重量百分比(wt.％)，成品的化學(xué)組分如下C 約1.50％Cr約4.10％
Cu約2.0％Mn約1.0％Mo約6.5％Ni約5.5％N 約0.1％S 約0.5％W 約0.4％V 約0.15％Fe余量在另一最佳實(shí)施例中，基于重量百分比(wt.％)，滲銅的成品化學(xué)組分如下C 約1.2％Cr約3.96％Cu約12.52％Mn約1.34％Mo約8.03％Ni約5.90％N 約0.10％S 約0.29％W 約0.23％V 約0.10％Fe余量如圖4所示，將標(biāo)示為“新”的用本發(fā)明制造的嵌件材料與標(biāo)示為“現(xiàn)有”的所采用的現(xiàn)有材料進(jìn)行熱硬性的比較。現(xiàn)有材料目前被用在發(fā)動機(jī)上并可從市場上購買得到其產(chǎn)品，其化學(xué)成分是1.05-1.25％C，1.0-2.7％Mn，4.0-6.5％Cr，2.5-4.0％Cu和1.6-2.4％Ni。硬度Hv代表Vickers硬度測試。有關(guān)測試過程的詳細(xì)敘述見YS.Wang，et al.，“The Effect of Operating Conditions on HeavyDuty Engine Valve Seat Wear，”WEAR 201(1996)。
圖5是閥座耐磨裝置比較測試結(jié)果的圖解，圖6顯示閥座耐磨裝置的極限測試數(shù)據(jù)。閥座耐磨裝置實(shí)驗(yàn)極限是按裝置實(shí)驗(yàn)傳送的材料特性極限。有關(guān)耐磨裝置實(shí)驗(yàn)測試過程的詳細(xì)描述見Y.S.Wang，et al“The Effect of OperatingConditions on Heavy Duty Engine Valve Seat Wear”，WEAR 201(1996)。在圖6中，固體潤滑劑為MoS2。硬相代表鐵鉬顆粒。
圖7是本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)之間可切削加工性的比較圖表?？汕邢骷庸ば詼y試過程的詳細(xì)論述見H.Rodrigues，“Sintered Valve Seat Inserts and Valve GuidesFactors Affecting Design，Performance，and Machinability，”Proceedings of theIntemational Symposium on Valvetrain System and Design Materials，(1997)。
對這些附圖的仔細(xì)研究，顯示了利用本發(fā)明所獲得的所希望的性能的改善。即便在高溫下持續(xù)很長一段時間，本發(fā)明也提供了良好的耐磨性。
下述實(shí)施例對本發(fā)明作了說明，但并不僅僅限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1采用下述組成的粉末在對頂錐形混合器里混合30分鐘?；旌衔锏臉?gòu)成為20％的閥鋼粉末(例如23-8N或21-4N或21-2N牌號，可從OMG Americas購買得到)，5％的可從Inco購買得到的鎳，2％可從OMG Americas購買得到的銅，10％的鐵合金粉末(例如可從ShieldAlloy購買得到的鐵鉬粉末)，10％的工具鋼粉末(例如可從Powdrex購買得到的M系列工具鋼粉末)，3％的固體潤滑劑(例如可從Hohman Plating購買得到的二硫化鉬)，1％的可從SouthwesternGraphite購買得到的石墨，1％的固體潤滑劑(例如可從Millwhite購買得到的粉末狀水合硅酸鎂或talc)，1％的可從Baychem購買得到的粉末狀短效潤滑劑Acrawax C，余量為含0.85-1.5％鉬的低合金鋼粉末，可從Hoeganaes購買得到。以千克計(jì)混合物組分的重量百分比為200kg-21-2N50kg-鎳20kg-銅10kg-M2工具鋼粉末30kg-MoS2100kg-Fe-Mo5kg-Acrawax C10kg-Talc580kg-低合金鉬鋼然后將混合物壓制到密度為6.8-7.0g/cm3。在90％的氮和余量氫組成的還原氣氛以及2100°F條件下燒結(jié)20-30分鐘。燒結(jié)后在1600°F和滲碳能力為1.0的條件下滲碳2小時，再用油淬火。然后在800°F和氮化氣氛下回火一個小時。
實(shí)施例2采用下述組成的粉末在對頂錐形混合器里混合30分鐘?；旌衔锏臉?gòu)成為20％的閥鋼粉末(例如23-8N或或21-4N或21-2N牌號，可從OMG Americas購買得到)，5％的可從Inco購買得到的鎳，2％可從OMG Americas購買得到的銅，10％的鐵合金粉末(例如可從ShieldAlloy購買得到的鐵鉬粉末)，10％的工具鋼粉末(例如可從Powdrex購買得到的M系列工具鋼粉末)，3％的固體潤滑劑(例如可從Hohman Plating購買得到的二硫化鉬)，1％的可從SouthwestemGraphite購買得到的石墨，1％的固體潤滑劑(可從Millwhite購買得到粉末狀水合硅酸鎂或talc)，余量為含1.5％鉬的低合金鋼粉末，可從Hoeganaes購買得到。
以千克計(jì)混合物組分的重量百分比為200kg-21-2N50kg-鎳20kg-銅10kg-M2工具鋼粉末30kg-MoS2100kg-Fe-Mo5kg-Acrawax C10kg-Talc580kg-低合金鉬鋼然后將混合物壓制到密度為6.8-7.0g/cm3并將Greenback 681粉末所制成的銅塊壓制到密度為7.1-7.3g/cm3。滲入物放在零件上面，然后一起在90％的氮和余量氫組成的還原氣氛以及2100°F條件下燒結(jié)20-30分鐘，以獲得最小密度為7.3g/cm3。燒結(jié)后，在1600°F和滲碳能力為1.0的條件下滲碳2小時，再用油淬火。然后在800°F和氮化氣氛下回火一個小時。
為闡明本發(fā)明原理的應(yīng)用，已經(jīng)詳細(xì)顯示并論述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以理解本發(fā)明可以被具體實(shí)施而不背離本發(fā)明原理。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金零件，基于重量百分比，其化學(xué)組成包括約0.8％到2.0％的碳；約2.0％到6.0％的鉻；約1.0％到20％的銅；約0.5％到2.0％的錳；約5.0％到8.0％的鉬；約4.0％到7.0％的鎳；約0.05％到0.15％的氮；約0.2％到0.7％的鎢；約0.05％到0.5％的釩；約0.2％到0.6％的硫；余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金零件，其特征在于所述粉末冶金零件包括可壓制的粉末金屬混合物，所述可壓制的粉末金屬混合物壓制的密度范圍從約6.7g/cm3到7.1g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金零件，其特征在于所述粉末冶金零件還包括一種微觀結(jié)構(gòu)，該微觀結(jié)構(gòu)包括約20％到38％的相，該相包含在奧氏體基體里的細(xì)碳化物；約5％到10％的富含鉬的硬相；約1％到5％為固體潤滑劑；余量為回火馬氏體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金零件，其特征在于其化學(xué)組成包括元素 重量百分比(Wt.％)碳 1.50鉻 4.10銅 2.0錳 1.0鉬 6.5鎳 5.5氮 0.1硫 0.5鎢 0.4釩 0.15鐵 余量
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金零件，其特征在于所述粉末冶金零件是閥座嵌件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粉末冶金零件，其特征在于所述粉末冶金零件是內(nèi)燃機(jī)的閥座嵌件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金零件，其特征在于其化學(xué)組成包括元素 重量百分比(Wt.％)碳 約1.20鉻 約3.96銅 約12.52錳 約1.34鉬 約8.03鎳 約5.90氮 約0.10硫 約0.29鎢 約0.23釩 約0.10鐵 余量
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粉末冶金零件，其特征在于所述粉末冶金零件是內(nèi)燃機(jī)的閥座嵌件。
9.一種金屬粉末混合物，基于重量百分比，包括約15％到30％的閥鋼粉末；約0％到10％的鎳；約0％到5％的銅；約5％到15％的鐵合金粉末；約0％到15％的工具鋼粉末；約0.5％到5％的固體潤滑劑；約0.5％到2.0％的石墨；約0.3％到1.0％的短效潤滑劑；余量為低合金鋼粉末，包括約0.6％到2.0％的鉬，約0％到5％的鎳，約0％到3％的銅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬粉末混合物，其特征在于所述鐵合金粉末包括鐵鉬粉末。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬粉末混合物，其特征在于所述金屬粉末混合物是在約每平方英寸50噸到每平方英寸65噸的壓力下進(jìn)行壓制。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬粉末混合物，其特征在于所述短效潤滑劑選自硬脂酸鹽、硬脂酸銨、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰、乙烯二硬脂酸銨和合成石蠟潤滑劑構(gòu)成的一組中的一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬粉末混合物，其特征在于所述固體潤滑劑選自由水合硅酸鎂、硫化物潤滑劑、MnS、CaF2、WS2、MoS2、硒化物潤滑劑、碲化物潤滑劑和云母構(gòu)成的一組中的一個。
14.一種制造粉末冶金零件的方法，包括下列步驟提供一種金屬粉末混合物，基于重量百分比，包括閥鋼粉末占15％到30％，鎳占0到10％，銅占0到5％，鐵合金粉末占5％到15％，工具鋼粉末占0到15％，固體潤滑劑占0.5％到5％，石墨占0.5％到2.0％，短效潤滑劑占0.3％到1.0％，余量為低合金鋼粉末；混合物進(jìn)行混合從而得到均勻的混合物；在至少一個單獨(dú)的步驟壓制混合物，在選擇的壓力下壓制，使壓坯幾近基本成形，達(dá)到最小密度為約6.7g/cm3。在至少一個單獨(dú)的步驟燒結(jié)已壓制的壓坯，制成粉末冶金零件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括一個處理步驟，該處理步驟可從對粉末冶金零件熱處理、蒸汽處理和滲銅所構(gòu)成的組合中選擇一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該熱處理步驟包括向粉末冶金零件滲碳的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該熱處理步驟包括向粉末冶金零件碳氮共滲的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將粉末冶金零件加工成閥座嵌件。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于低合金鋼粉末基于重量百分比，包括約0.6％到2.0％的鉬，約0％到5％的鎳，約0％到3％的銅。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于鐵合金粉末包括鐵鉬粉末。
全文摘要
一種制造粉末冶金零件尤其是閥座嵌件的粉末金屬混合物?；旌衔锇?5%到30%的閥鋼粉末、0%到10%的鎳、0%到5%的銅、5%到15%的鐵合金粉末、0%到15%的工具鋼粉末、0.5%到5%的固體潤滑劑、0.5%到2.0%的石墨、0.3%到1.0%的短效潤滑劑以及余量低合金鋼粉末,包括0.6%到2.0%的鉬,0%到5%的鎳和0%到3%的銅。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,既提高了耐高溫性和耐腐蝕性又提高了可切削加工性。本發(fā)明混合物提供了具有相對較高密度的材料,從而可用于單獨(dú)壓制和燒結(jié)工藝。
文檔編號F01L3/02GK1260405SQ99127388
公開日2000年7月19日 申請日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月19日
發(fā)明者S·L·納拉辛漢, H·羅德里格斯, 王玉舒 申請人:易通公司