一種鋼制滑閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種滑閥，尤其涉及一種鋼制滑閥。
【背景技術(shù)】
[0002] 滑閥是利用閥芯（柱塞、閥瓣）在閥體的密封面上滑動(dòng)，改變流體進(jìn)出口通道位置 以控制流體流向的分流閥，常用于蒸汽機(jī)、液壓和氣壓等裝置，使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得預(yù)定方向和 行程的動(dòng)作或者實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，由于滑閥中的閥芯（柱塞、閥瓣）在閥體的密封面上滑動(dòng)，會(huì)由于摩 擦力較大而易磨損，影響滑閥的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了提供一種機(jī)械性能較好、耐磨損、使用壽命久的鋼制滑閥。
[0005] 本發(fā)明的上述目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種鋼制滑閥，包括閥體和閥芯， 閥體和閥芯均由鋼材制成，鋼材由以下成分（以質(zhì)量百分比計(jì)）組成：C:0. 15%-0. 20%， Si：0. 3 % -0. 4 %,Μη：0. 8 % -1. 5 %,Cr：0. 6-0. 9 %,Ti：0. 03-0. 1 %,Nb：0.l-〇. 2%, B:0· 001-0. 006 %，稀 土元素：0· 05-0. 1%，Ni彡 0· 03%，Cu彡 0· 03%，P彡 0· 03 %， 0.03%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0006] 本發(fā)明滑閥采用鋼材制成，而且，本發(fā)明使用的鋼材中C含量為0. 15% -0. 20%， 是一種低碳鋼，強(qiáng)度和硬度較低，但是塑性和韌性較好。而且，本發(fā)明使用的鋼是一種性能 良好的滲碳鋼，淬透性較高，因此，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，所以 具有較高的低溫沖擊韌性良好的加工性，且加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。
[0007]本發(fā)明使用的鋼材中碳含量過高，會(huì)導(dǎo)致鋼材的心部的韌性下降，所以本發(fā)明將C含量為0. 15% -0. 20%，從而保證鋼材的心部有足夠的塑性和韌性。
[0008] 而由于鋼材的強(qiáng)度和硬度較低，本發(fā)明適當(dāng)增加了Μη的含量，以提高鋼的強(qiáng)度和 硬度。同時(shí)，本發(fā)明的鋼中還同時(shí)含有Nb和Ti兩種微量元素，與Μη元素起協(xié)同作用，共同 提高鋼的強(qiáng)度和硬度。因?yàn)?，Nb和Ti兩種微量元素不僅可以細(xì)化晶粒，還可以得到更高體 積分?jǐn)?shù)的彌散分布（Nb，Ti) (C，N)析出顆粒，因此，可以同時(shí)起到細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作 用。
[0009] 此外，Μη元素與還與鋼中含有的Cr、Ni、B三種元素起協(xié)同作用，提高鋼的淬透性， 從而使鋼經(jīng)滲碳淬火后提高鋼的心部的強(qiáng)度和韌性。
[0010] 所以，綜合以上兩點(diǎn)因素，本發(fā)明提高了Μη元素在鋼中的含量，將Μη元素的含量 控制在0.8% -1.5 %范圍內(nèi)。
[0011] 另外，由于本發(fā)明的鋼在后續(xù)需要進(jìn)行滲碳處理，而滲碳處理后鋼的組織粗化，力 學(xué)性能也會(huì)隨之下降。因此，針對(duì)此問題，本發(fā)明鋼中添加有微量的稀土元素，因?yàn)?，?jīng)實(shí)驗(yàn) 表明，鋼在長時(shí)間加熱滲碳熱處理過程中，加稀土元素具有阻止晶粒長大和提高力學(xué)性能 的作用，且效果非常顯著，鋼的滲碳層的彎曲強(qiáng)度，斷裂韌性較高。而且，在鋼中添加稀土元 素，還可以提高鋼的耐磨性。
[0012] 作為優(yōu)選，稀土元素由質(zhì)量比為（1. 7-2. 2) :1的Sm和Tb組成。添加上述配比范 圍的稀土元素，鋼在滲碳處理后性能最好，與其它添加方式相比，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等要 高7%左右，硬度要高8%左右，韌性要高5%左右，耐磨性要高10%左右。
[0013] 在上述的一種鋼制滑閥中，鋼材由以下成分（以質(zhì)量百分比計(jì)）組成： C：0. 15%-0. 17 %,Si：0. 35 % -〇. 38 %,Μη：1. 2 % -1. 5%,Cr：0. 75-0. 85%,??： 0· 05-0. 08 %，Nb:0· 13-0. 18%，B:0· 003-0. 005 %，稀土元素：0· 08-0. 1%，Ni彡 0· 03 %， Cu彡0. 03%，P彡0. 03%，S彡0. 03%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0014] 在上述的一種鋼制滑閥中，滑閥的制備方法為：稱取原料制備成符合權(quán)利要求1 組成成分及其質(zhì)量百分比的鋼材，然后鋼材進(jìn)行正火處理和機(jī)械加工后得到閥體坯件和閥 芯坯件，閥體坯件和閥芯坯件再進(jìn)行熱處理后得到閥體和閥芯，最后將閥體和閥芯組裝成 滑閥成品。
[0015] 在上述的一種鋼制滑閥中，正火處理為等溫正火處理。由于本發(fā)明鋼材的碳含量 較低，屬于低碳鋼，切削加工性不佳，而正火處理可以改善其切削加工性。所以本發(fā)明鋼材 在成型后經(jīng)過了正火處理，改善了鋼材的顯微組織、消除了殘余應(yīng)力，改善了切削加工性， 為隨后進(jìn)行的機(jī)械加工做好準(zhǔn)備。而且，本發(fā)明鋼材采用的是等溫正火處理，解決了普通正 火處理時(shí)由于堆冷存在的堆內(nèi)外及其它因素造成的冷卻條件相差較大，而導(dǎo)致鋼材局部由 于冷速過快形成粒貝非平衡組織，而鋼材一些部位由于冷速過慢析出過多先共析鐵素體而 太軟的現(xiàn)象，從而可以獲得均勻組織，將鋼材的硬度控制在一定范圍內(nèi)，更利于后續(xù)機(jī)械加 工的進(jìn)行。
[0016] 在上述的一種鋼制滑閥中，等溫正火處理的溫度為580-620°C，時(shí)間為40-80min。 本發(fā)明將鋼材的等溫正火處理的溫度和時(shí)間控制在上述范圍內(nèi)，可以將鋼材的硬度控制在 很窄的范圍內(nèi)，獲得最佳切削加工的硬度值，便于后續(xù)的機(jī)械加工，而且，鋼材可以獲得均 勻細(xì)致的金相組織。
[0017] 在上述的一種鋼制滑閥中，熱處理包括滲碳處理、淬火和回火。由于本發(fā)明鋼材的 碳含量較低，屬于低碳鋼，所以使用本發(fā)明鋼材制備得到的閥體坯件和閥芯坯件先進(jìn)行滲 碳處理，使碳原子滲入到閥體坯件和閥芯坯件的表面層，使閥體坯件和閥芯坯件具有高碳 鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和回火，使閥體坯件和閥芯坯件表面層具有高硬度和耐磨性，而閥 體坯件和閥芯坯件的心部仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
[0018] 在上述的一種鋼制滑閥中，滲碳處理的溫度為930_950°C，時(shí)間為3_8h。經(jīng)滲碳處 理后，使閥體坯件和閥芯坯件表層碳含量達(dá)到〇. 4-0. 6 %。
[0019] 在上述的一種鋼制滑閥中，淬火包括一次淬火和二次淬火，一次淬火的溫度為 890-9KTC，時(shí)間為40-80min，二次淬火的溫度為860-890°C，時(shí)間為40-80min。
[0020] 在上述的一種鋼制滑閥中，回火的溫度為580-620°C，時(shí)間為60-100min。
[0021] 本發(fā)明通過對(duì)滲碳后的滑閥坯件二次淬火和回火處理，明顯細(xì)化和強(qiáng)化閥體坯件 和閥芯坯件的組織，使閥體坯件和閥芯坯件的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度顯著提高。
[0022] 在上述的一種鋼制滑閥中，熱處理后還進(jìn)行表面滾壓。本發(fā)明閥體坯件和閥芯坯 件在回火后還進(jìn)行了表面滾壓強(qiáng)化處理，可以提高閥體坯件和閥芯坯件的缺口疲勞強(qiáng)度。 尤其是，本發(fā)明閥體坯件和閥芯坯件先經(jīng)過滲碳和兩次淬火處理后，再經(jīng)過表面滾壓，缺口 疲勞極限提升更為明顯。
[0023] 在上述的一種鋼制滑閥中，表面滾壓后還進(jìn)行表面噴丸強(qiáng)化處理。使閥體坯件和 閥芯坯件在0-0. 5mm深的表層內(nèi)形成一個(gè)噴丸硬化層，顯微硬度顯著提高，同時(shí)還可以降 低閥體坯件和閥芯坯件的表面粗糙度，也可以提高閥體坯件和閥芯坯件的疲勞壽命。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 1.本發(fā)明滑閥使用鋼材制成，使用的鋼材經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān) 韌的心部，所以具有較高的低溫沖擊韌性和良好的加工性。
[0026] 2.本發(fā)明使用的鋼材中組成成分及其質(zhì)量百分比配伍合理，顯著提高了鋼材的強(qiáng) 度、硬度、韌性和耐磨性。
[0027] 3.本發(fā)明滑閥的制備工藝簡(jiǎn)單、嚴(yán)謹(jǐn)，制備得到的滑閥表面層具有高硬度和耐磨 性，而滑閥的心部仍然保持著韌性和塑性，機(jī)械性能較好，使用壽命延長。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并 不限于這些實(shí)施例。
[0029] 表1:本發(fā)明實(shí)施例1-5制備滑閥的鋼材的組成成分及其質(zhì)量百分比
[0030]
[0031] 實(shí)施例1:
[0032] 稱取原料制備成符合表1中實(shí)施例1組成成分及其質(zhì)量百分比的鋼材，然后將鋼 材進(jìn)行等溫正火處理，等溫正火處理的溫度為580°C，時(shí)間為80min。之后將等溫處理好的 鋼材進(jìn)行機(jī)械加工得到閥體坯件和閥芯坯件。然后將閥體坯件和閥芯坯件再進(jìn)行熱處理， 熱處理依次包括在930°C下滲碳處理8h，在890°C下進(jìn)行一次淬火80min，在860°C下進(jìn)行二 次淬火80min，在580°C下回火lOOmin。熱處理后閥體還件和閥芯還件再進(jìn)行表面滾壓和表 面噴丸強(qiáng)化處理。最后經(jīng)光飾、清潔后得到閥體和閥芯，并將閥體和閥芯組裝成滑閥成品。
[0033] 實(shí)施例2 :
[0034] 稱取原料制備成符合表1中實(shí)施例2組成成分及其質(zhì)量百分比的鋼材，然后將鋼 材進(jìn)行等溫正火處理，等溫正火處理的溫度為590°C，時(shí)間為70min。之后將等溫處理好的 鋼材進(jìn)行機(jī)械加工得到閥體坯件和閥芯坯件。然后將閥體坯件和閥芯坯件再進(jìn)行熱處理， 熱處理依次包括在935°C下滲碳處理7h，在895°C下進(jìn)行一次淬火70min，在870°C下進(jìn)行二 次淬火7〇min，在590°C下回火90min。熱處理后閥體還件和閥芯還件再進(jìn)行表面滾壓和表 面噴丸強(qiáng)化處理。最后經(jīng)光飾、清潔后得到閥體和閥芯，并將閥體和閥芯組裝成滑閥成品。
[0035] 實(shí)施例3 :
[0036] 稱取原料制備成符合表1中實(shí)施例3組成成分及其質(zhì)量百分比的鋼材，然后將鋼 材進(jìn)行