一種汽車發(fā)動機鍛件及其鍛造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車發(fā)動機鍛件及其鍛造方法，所述的發(fā)動機鍛件由包括以下重量百分比的組分制成：碳：0.07~0.17，硅：0.13~0.15，鎳：1.2~1.8，鉻：2.2~4.5，錳：0.2~0.6，銅：0.05~0.15，鉬：0.3~0.4，鈦：0.5~1.2，釩：0.2~0.6余量為鐵，各組分之和為100%。本發(fā)明通過合理的材料配方設(shè)計，采用粉末鍛造方法進行鍛造，提高了材料的利用率，鍛件沒有飛邊，無材料損耗，機械加工余量小，制得的鍛件耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、機械強度高。
【專利說明】一種汽車發(fā)動機鍛件及其鍛造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及一種汽車發(fā)動機鍛件及其鍛造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代汽車發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展，對汽車發(fā)動機廠家提出了更高的要求，汽車發(fā)動機廠家不僅要具有大批量生產(chǎn)的能力，也同時要具有小批量、多品種的生產(chǎn)技術(shù)。所以，在汽車發(fā)動機廠家現(xiàn)在已經(jīng)普及了互換性、自動化生產(chǎn)，做到了流水線式生產(chǎn)線布置及工藝安排。而汽車發(fā)動機使用的特殊環(huán)境，使得對汽車發(fā)動機的材料及制備工藝較高。
[0003]在汽車的材料使用中，按重量計算，汽車上有71.9%的鍛件。一般的汽車由車身、車箱、發(fā)動機、前橋、后橋、車架、變速箱、傳動軸、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等15個部件構(gòu)成汽車鍛件的特點是外形復(fù)雜、重量輕、工況條件差、安全度要求高。特別是汽車發(fā)動機鍛件，需要鍛件的材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、機械強度高的優(yōu)點，更關(guān)系到汽車的安全性能和運行效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、機械強度高的汽車發(fā)動機鍛件及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種汽車發(fā)動機鍛件，由包括以下重量百分比的組分制成:碳:0.07、.17，硅:0.13?0.15，鎳:1.2?1.8，鉻:2.2?4.5，錳:0.2?0.6，銅:0.05?0.15，鑰:0.3?0.4，鈦:
0.5?1.2，釩:0.2?0.6余量為鐵，各組分之和為100%ο
[0006]優(yōu)選的，所述的鈦的重量百分比為0.8^1.0，釩:0.3^0.5。
[0007]釩元素是鐵的優(yōu)良的脫氧劑，可以細化組織晶粒，提高強度和韌性，同時釩與碳形成碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
[0008]氫化脫氫鈦粉具有質(zhì)量好、粒度細的特點，在粉末鍛造工藝中和釩一起使用能夠增加鍛件的晶粒分散。
[0009]優(yōu)選的，所述的鈦選自氫化脫氫鈦粉或離心霧化鈦粉，優(yōu)選氫化脫氫鈦粉。
[0010]優(yōu)選的,所述的鎳、鉻和猛的重量比例為1:2:(0.3^0.5)。
[0011 ] 鎳元素的加入能提高鍛件的強度和韌性，提高淬透性，和耐腐蝕能力。鎳元素的晶格常數(shù)與y-鐵相近，可以形成連續(xù)固溶體，提高鍛件的淬硬性，當(dāng)鎳元素與鉻和鑰一起使用時，淬透性增加尤其明顯，同時也增強了鍛件的抗疲勞強度。
[0012]鉻元素能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用。
[0013]錳元素的加入能增加鍛件的強度和硬度，起到脫氧和脫疏的功效。
[0014]在本發(fā)明中鎳鉻錳按照上述比例進行搭配使用，能夠起到較好的協(xié)同作用，提升鍛件的淬透性、耐磨性、強度和硬度。
[0015]銅元素加入可以提高鍛件的耐腐蝕性能，提高韌性和疲勞強度，并對淬透性有一定的好處。
[0016]優(yōu)選的，所述的鐵粉選用10(Γ200目的霧化粉，優(yōu)選100目的赫格那斯霧化粉。
[0017]優(yōu)選的，所述的碳選用20(Γ400目的石墨，優(yōu)選鱗片狀石墨。
[0018]上述汽車發(fā)動機鍛件的制備方法，包括以下步驟:
(1)原料霧化制粉
按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳:0.07、.17，硅:0.13^0.15，鎳:1.2^1.8，鉻:
2.2?4.5，錳:0.2?0.6，銅:0.05?0.15，鑰:0.3?0.4，鈦:0.5?1.2，釩:0.2?0.6 余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末；
(2)粉末預(yù)處理
將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體；
(3)熱壓成形
將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件。
[0019]優(yōu)選的，所述的步驟(I)中在真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1600°C?1800°C，真空度為 0.002?0.005Pa ；
優(yōu)選的，所述的步驟(I)中在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為15000C?1700°C，真空度為0.2?0.8Pa，氬氣吹噴壓力為2.0?2.5MPa。
[0020]優(yōu)選的，其特征在于，所述的步驟(2)中篩分后粉末的粒度為10(Γ200目，優(yōu)選200目；
優(yōu)選的，所述的步驟(2)中真空爐中加熱的溫度為40(T500 °C，真空度為0.001 ?0.003Pa。
[0021]優(yōu)選的，所述的步驟(3)中熱壓的溫度為1200°C?1400°C，壓力為10(Tl50MPa ； 優(yōu)選的，所述的步驟(3)中鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為50%飛0%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成；
優(yōu)選的，所述的步驟(3)中淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入9(T10(TC的熱水中進行淬火處理。
[0022]本發(fā)明的鍛件合金淬火敏感性較高，如采用空冷方式淬火，會導(dǎo)致鍛件伸長率下降，強度低，如采用冷水進行淬火，會導(dǎo)致冷卻不均勻，晶粒分布不均勻，而采用較高溫度的熱水進行淬火處理，可以使鍛件的晶粒變小，分布更加均勻，伸長率和強度得到較大提升。
[0023]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
1.本發(fā)明通過合理的材料配方設(shè)計,制得了一種耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、機械強度高的汽車發(fā)動機鍛件。
[0024]2.本發(fā)明采用粉末鍛造方法進行鍛造，提高了材料的利用率，鍛件沒有飛邊，無材料損耗，機械加工余量小，制得的鍛件力學(xué)性能優(yōu)異。
[0025]3.本發(fā)明鍛造過程中采用先自由鍛預(yù)制坯，再鍛模的多次固溶鍛造工藝改善了鍛態(tài)混晶和粗晶組織，有利于獲得均勻細小的晶粒。
[0026]4.本發(fā)明的淬火處理工藝使鍛件的晶粒變小，分布更加均勻，伸長率和強度得到較大提升。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，實施例中除特殊說明外，所有組分含量均為重量百分比。
[0028]實施例1
一種汽車發(fā)動機鍛件，由以下方法制得:
(1)原料霧化制粉
按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳0.15，硅:0.14，鎳:1.6，鉻:3.2，錳:0.48，銅:0.1，鑰:0.35，鈦:0.8，釩:0.3余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末；
所述的鈦選自氫化脫氫鈦粉，所述的鐵粉100目的赫格那斯霧化粉，所述的碳選用300目鱗片狀石墨；
其中在真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1700°C，真空度為0.004Pa ；
其中在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為1600°C，真空度為0.5Pa，氬氣吹噴壓力為2.2MPa ；
(2)粉末預(yù)處理
將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體；
其中篩分后粉末的粒度為150目，
其中真空爐中加熱的溫度為450°C，真空度為0.002Pa。
[0029](3)熱壓成形
將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件。
[0030]其中熱壓的溫度為1300°C，壓力為120MPa ;鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為55%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成；淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入100°C的熱水中進行淬火處理。
[0031]對制得的汽車發(fā)動機鍛件進行性能測試，測試結(jié)果如下:抗拉強度1423Rm/MPa，屈服強度 1022 Rp0.2/MPa。
[0032]實施例2
一種汽車發(fā)動機鍛件，由以下方法制得:
(I)原料霧化制粉
按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳:0.07，硅:0.13，鎳:1.2，鉻:2.4，錳:0.4，銅:0.05，鑰:0.3，鈦:0.5，釩:0.2余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末； 所述的鐵粉選用100目的赫格那斯霧化粉，所述的碳選用200目的鱗片狀石墨；
其中，真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1600°C，真空度為0.002Pa ；
在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為1500°C，真空度為0.2Pa，氬氣吹噴壓力為 2.0MPa ；
(2)粉末預(yù)處理
將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體；
其中篩分后粉末的粒度為100目，真空爐中加熱的溫度為400°C，真空度為0.0OlPa ；
(3)熱壓成形
將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件；
其中熱壓的溫度為1200°C°C，壓力為10MPa ;鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為50%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成；淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入90°C的熱水中進行淬火處理。
[0033]對制得的汽車發(fā)動機鍛件進行性能測試，測試結(jié)果如下:抗拉強度1322Rm/MPa，屈服強度 985 Rp0.2/MPa。
[0034]實施例3
一種汽車發(fā)動機鍛件，由以下方法制得:
(1)原料霧化制粉
按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳:0.17，硅:0.15，鎳:1.8，鉻:4.5，錳:0.6，銅:
0.15，鑰:0.4，鈦:1.2，釩:0.6余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末；
所述的鈦選自離心霧化鈦粉，所述的鐵粉選用200目赫格那斯霧化粉，所述的碳選用400目的石墨；
其中在真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1800°C，真空度為0.005Pa ；
其中在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為1700°C，真空度為0.8Pa，氬氣吹噴壓力為2.5MPa ；
(2)粉末預(yù)處理
將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體；
其中篩分后粉末的粒度為200目，其中真空爐中加熱的溫度為500°C，真空度為
0.003Pa ；
(3)熱壓成形
將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件。
[0035]其中熱壓的溫度為1400°C，壓力為150MPa ；
其中鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為60%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成；
其中淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入100 V的熱水中進行淬火處理。
[0036]對制得的汽車發(fā)動機鍛件進行性能測試，測試結(jié)果如下:抗拉強度1255Rm/MPa，屈服強度 968 Rp0.2/MPa。
[0037]實施例4
一種汽車發(fā)動機鍛件，由以下方法制得:
(1)原料霧化制粉
按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳0.13，硅:0.14，鎳:1.6，鉻:3.2，錳:0.48，銅:0.1，鑰:0.4，鈦:1.0，釩:0.5余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末；
所述的鈦選自氫化脫氫鈦粉，所述的鐵粉100目的赫格那斯霧化粉，所述的碳選用300目鱗片狀石墨；
其中在真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1700°C，真空度為0.004Pa ；
其中在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為1600°C，真空度為0.6Pa，氬氣吹噴壓力為2.4MPa ；
(2)粉末預(yù)處理
將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體；
其中篩分后粉末的粒度為150目，
其中真空爐中加熱的溫度為500°C，真空度為0.003Pa。
[0038](3)熱壓成形
將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件。
[0039]其中熱壓的溫度為1300°C，壓力為120MPa ;鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為55%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成；淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入100°C的熱水中進行淬火處理。
[0040]對制得的汽車發(fā)動機鍛件進行性能測試，測試結(jié)果如下:抗拉強度1326Rm/MPa，屈服強度 1013 Rp0.2/MPa。
[0041]以上所述實施例只是本發(fā)明的較佳實例，并非來限制本發(fā)明實施范圍，故凡依本發(fā)明申請專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，由包括以下重量百分比的組分制成:碳:0.07?0.17，硅:0.13?0.15，鎳:1.2?1.8，鉻:2.2?4.5，錳:0.2?0.6，銅:0.05?0.15，鑰:0.3?0.4，鈦:0.5?1.2，釩:0.2?0.6余量為鐵，各組分之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，所述的鈦的重量百分比為 0.8?1.0，釩:0.3?0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，所述的鈦選自氫化脫氫鈦粉或離心霧化鈦粉，優(yōu)選氫化脫氫鈦粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，所述的鎳、鉻和錳的重量比例為 I:2:(0.3?0.5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，所述的鐵粉選用10(Γ200目的霧化粉，優(yōu)選100目的赫格那斯霧化粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機鍛件，其特征在于，所述的碳選用20(Γ400目的石墨，優(yōu)選鱗片狀石墨。
7.—種如權(quán)利要求廣6中所述的汽車發(fā)動機鍛件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)原料霧化制粉 按以下重量百分比準(zhǔn)備原料，碳:0.07、.17，硅:0.13^0.15，鎳:1.2^1.8，鉻:2.2?4.5，錳:0.2?0.6，銅:0.05?0.15，鑰:0.3?0.4，鈦:0.5?1.2，釩:0.2?0.6 余量為鐵，各組分之和為100%，將各組分原料加入真空感應(yīng)爐冶煉，澆筑成金屬塊，然后將金屬塊加入真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置重熔，熔融的金屬液體經(jīng)過漏嘴流入氬氣霧化裝置中，用高壓氬氣將其霧化成粉末； (2)粉末預(yù)處理 將步驟(I)中制得的粉末經(jīng)過篩分后進入靜電分離裝置，通過靜電處理除去其中的非金屬雜質(zhì)，然后加入真空爐中加熱除去粉末表面吸附的氣體； (3)熱壓成形 將步驟(2)中預(yù)處理的粉末在真空下裝入模具中，密封，熱壓后冷卻成形，取出成形后的制品，經(jīng)過鍛造、淬火和時效處理制得所述汽車發(fā)動機鍛件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種汽車發(fā)動機鍛件的制備方法，其特征在于，所述的步驟Cl)中在真空感應(yīng)爐中冶煉的溫度為1600°C?1800°C，真空度為0.002?0.005Pa ； 或所述的步驟(I)中在真空感應(yīng)爐-氬氣霧化裝置中重熔的溫度為1500°C?1700°C，真空度為0.2?0.8Pa，氬氣吹噴壓力為2.0?2.5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種汽車發(fā)動機鍛件的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中篩分后粉末的粒度為100?200目，優(yōu)選200目； 或所述的步驟(2)中真空爐中加熱的溫度為40(T50(TC，真空度為0.00Γ0.003Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種汽車發(fā)動機鍛件的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中熱壓的溫度為12000C?1400°C，壓力為100?150MPa； 或所述的步驟(3)中鍛造工藝具體為，先將成形后的制品用水壓機進行自由鍛預(yù)制坯，加熱溫度為1200°C，鍛造過程中變形量為50%飛0%，然后在1300°C下用水壓機進行模鍛，一火鍛成； 或所述的步驟(3)中淬火處理的具體工藝為，將鍛好的制品加入9(Γ100?的熱水中進行淬火處理。
【文檔編號】C22C38/50GK104264061SQ201410355273
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】楊奎琦, 夏長生, 譚一農(nóng) 申請人:浙江昌利鍛造有限公司