铁基粉末冶金气门导管烧结温度的研究.pdf

第 2 4卷 第 6期 2 0 l 4年 l 2月 粉 末 ． 舍金 工 业 POW DER M ETALLURGY I NDUS TRY Vo 1 ． 2 4，No ． 6， p 3 7 41 De c ． 2 01 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 2 8 ．b o y u a n ． i s s n 1 0 0 6 6 5 4 3 ．2 0 1 4 0 0 4 0 铁基粉末冶金气门导管烧结温度的研究 刘 剑 ，宣天鹏 ，戴泽玉 ，袁 春。 1 ． 合肥工业大学 材料科学与工程学院， 安徽 合肥 2 3 0 0 0 9 ； 2 ． 安徽金亿合金新材料有限公司， 安徽 安庆 2 3 1 4 3 1 摘 要 采用 2 种常用 的烧 结温度制备 F e C u ． C系气 门导 管， 然 后对 其显微 组织、 密 度、 硬度和压溃 强度 进行 测试。结果表明 相比于 1 1 2 0℃烧结的试样， 1 1 5 0℃烧结试样在高温区的脱碳更严重， 珠光体数量减少， 硬 度降低， 且高温会加速C u的扩散， 使孔隙增加， 降低试样致密度。从组织性能、 生产成本考虑， 烧结温度以 1 1 2 0℃为宜 。 关键 词 粉末冶金； 气 门导管 ； 烧结温度 ； 力学性 能 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 6 6 5 4 3 ． 2 0 1 4 0 6 0 0 3 7 0 5 Re s e a r c h o n s i nt e r i ng t e mp e r a t ur e o f i r o n - ba s e d PM v a v l e g u i de LI U J i a n ， XUAN Ti a n- p e n g ， DAI Ze y u ， YUAN Ch un 1 ． S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， H e f e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , He f e i 2 3 0 0 0 9 ， C h i n a ； 2 ． A n h u i J i n y i Al l o y Ne wMa t e ri a l s C o ． ， L t d ． ， A n q i n g 2 3 1 4 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t F e - C u C v a v l e g u i d e wa s p r e p a r e d b y p o wd e r me t a l l u r g y wi t h t wo c o mmo n s i n t e r i n g t e mp e r a t u r e s ， a n d t h e mi c r o s t r u c t u r e ， d e n s i t y , h a r d n e s s a n d c r u s h i n g s t r e n g t h o f t h e s a mp l e s we r e t e s t e d ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t d e c ar- b u r i z a t i o n a t h i g h t e mp e r a t u r e z o n e i s mo r e s e ri o u s f o r the s a mp l e s s i n t e r e d at 1 1 5 0℃ c o mp a r e d t o the s a mp l e s s i n t e r e d a t l 1 2 0℃ ， a n d t h e p e a r l i t e a mo u n t a n d h a r d n e s s a l s o d e c r e a s e wh e n s i n t e r e d at l l 5 0℃ ． F u r t h e r mo r e ． h i g h t e mp e r a t u r e a c c e l e r a t e s t h e d i f f us i o n o f c o p p e g l e a d i n g t o i n c r e a s e d p o r o s i ty a n d d e c r e a s e d d e n s i t y ． I n c o n s i d e r a t i o n o f mi c r o s t r u c t u r e ， p r o p e r t i e s a n d p r o d u c t i o n c o s t s ， 1 1 2 0℃ i S the s u i t a b l e s i n t e rin g t e mp e r a t u r e ． Ke y wo r d s p o wd e r me t a l l u r g y ； v a v l e g u i d e ； s i n t e r i n g t e mp e r a t u r e ； me c h a n i c a l p r o p e rt y 气 门导管是发动机气门的导 向装置 ， 能将气 门 杆上的热量 向汽缸盖传送、 逸散 。气 门导管下部与 发动机气道 内的高温高压气体接触， 上部与缸盖 内 润滑各摩擦副的机油接触， 并在 内部承受气 门驱动 机构 的侧 向推力， 同时又与气 门构成摩擦副 ， 进行 剧 烈 的往 复运 动 ， 倘 若 气 门导 管发 生 偏 磨 或 断 裂 ， 轻 则增加 发动 机机 油油 耗 ， 重则造 成 发动 机 燃烧 不 完全 ， 功率 下 降 ， 严 重影 响发 动机 的动 力 经济性 】 。 目前制造气 门导管的材料有铸铁、 黄铜 及粉末冶金材料 。随着汽油机开始使用无铅汽油 ， 铸铁与其他常用材料不再适用 ， 而粉末冶金材料具 有一定 的孔隙率 ， 通过浸 油处理 ， 能发挥 良好的 自 润滑减磨性 。因此， 和其他竞争材料相 比， 粉末 冶金气门导管在耐磨性与价格方面都有优势。 在发动机气 门组结构中， 与气 门、 气 门座圈、 凸 轮轴相 比， 气 门导管是研 究较少 的零件 ， 而且也无 人专 门对铁基气 门导管 的烧结温度进行研究 。经 混粉 、 压 制后， 烧 结工艺直接决定 了铁基气 门导管 的性能 。本文仅就 目前 F e ． C u C气门导管生产现场 上2 种常用 的烧结温度 1 1 2 0℃和 1 1 5 0℃ 进行 比 较分析， 研究 了烧 结温度对 F e C u C气 门导管组织 与性能的影响， 旨在为现场生产提供理论指导。 1 买验 1 ． 1 试样制备 通过粉末冶金法制备2 种气 门导管A、 B。实验 所用的原料主要有雾化 F e 粉 、 石墨粉 、 C u粉 、 硬脂 作者简介 刘剑 1 9 8 8 一 ， 男， 硕士研 究生， 主要 从事铁基粉末冶 金材料 的研究 。 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 刘 剑等 铁基粉末冶金气 门导管烧结温度的研究 4 l 结温 度 下 的气 门导管硬 度都 是两 端 高、 中间低 。 因为烧结材料的硬度大小主要取决于致密度和组 成相 的数量 、 硬度 ， 而表 4 表 明， 气 门导管 A、 B在 1 1 2 0℃烧结后 的密度均更高 ， 且在 1 1 2 0℃烧结的 垦 鬈 珠光 体含 量更 多 ， 珠 光 体有 较 高 的硬 度与 强度 ， 因此 ， 气 门导 管经 1 1 2 0℃烧 结 后 的硬度 要高 于 1 1 5 0℃烧结的试样 。气 门导管A的硬度对温度变 化不敏感 ， 可能与其C u 含量较低有关。 距气门导管上端面的距离 ／ mm a 气 门导管 A； b 气 门导管 B。 图6 烧结温度对气门导管硬度的影响 表 5 为烧结温度对气 门导管压溃强度 的影响。 由表可知， 气 门导管A、 B在 1 1 5 0℃烧结后的压溃 强度要比 1 1 2 0℃烧结后更高。 表5 烧结温度对气门导管压溃强度的影响 将 2 种烧结温度下试样的组织与性能情况反馈 于生产现场 ， 并从成本 、 能 耗、 使用性能等方 面考 虑， 气 门导管的烧结温度 以1 1 2 0℃为宜。 3 结论 1 气 门导 管 的烧 结温 度 由 1 1 2 0℃提 高 到 1 1 5 0℃， 脱碳 更 严重 ， 珠 光 体量 减少 ， 而 高 温 区 l 1 5 0℃与 1 1 2 0℃的温差是造成脱碳严重的主要 原 因 。 2 C u在烧 结时形 成液相 ， 但 较 高温 度烧 结 时， C u因扩散过 快， 留下更 多孔 隙 ， 降低 了试样 密 度 。2 种烧结温度 下的硬度差异 ， 主要 由烧结后的 试样密度和铁素体、 珠光体含量不同引起。 3 从成本、 能耗 、 使用性能等方面考虑 ， 气 门 导管的烧结温度 以1 1 2 0。 C为宜。 参考文献 [1] 韩 凤麟． 粉末 冶金零 件在汽车 发动机 中的应用 [ J ] ． 现代 零部 件， 2 0 0 3 ， 3 1 3 7 4 7 6 ． [ 2] 张华 诚． 粉 末冶 金 实用 工艺 学【 M] ． 北 京 冶金 工业 出版 社， 2 0 0 4． [3] H i d e a k i K a wa t a ， K u n i o Ma k i ． 耐热 耐 磨 烧 结合 金 发 展趋 势 [ J ] ． 粉末冶金技术， 2 0 1 l ， 2 9 5 3 8 7 3 8 8 ． [4] 屈盛 官． 铁 基粉末温 压成形过程 的基础 理论与应用 研究[ D】 ． 广东 华南理工大学， 2 0 0 5 ． [5】 钟 文 红． 2 8 0 2 8 5型柴 油机 气 门 导管 的 自制 [ J ] ．内燃机 车， 2 0 0 7 ， 5 5 2 7 - 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