專利名稱：鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的制作方法
技術領域：
本發明涉及密封環，尤其是涉及內燃機渦輪增壓器密封環。
背景技術：
密封環是渦輪增壓器上的一個重要零件，它長期在高溫高速下連續工作，工作條件十分惡劣，密封環容易失去彈性和過度磨損失去密封作用，導致增壓器漏油、漏氣、破壞平衡，從而降低渦輪增壓器的工作質量，而渦輪增壓器工作質量的高低又直接影響內燃機的工作性能。渦輪增壓器密封環性能好壞與其材質有直接關系，現有密封環按材質分主要有三種鉻不銹鋼密封環、鎢鋼密封環和鉻鉬鎳鋼密封環，這三種材質密封環各有各自的優點和不足鉻不銹鋼密封環雖然制造成本較低，但耐熱性、耐磨性和熱穩定性較差，一般常用于轉速較低的渦輪增壓器和配套機的壓氣端；鎢鋼密封環高溫下熱穩定性和紅硬性好， 但它制造工藝復雜、制造成本高，而且由于硬度高，導致與其相配的零件容易磨損，一般常用于轉速較低的渦輪增壓器和配套機的渦輪端；鉻鉬鎳密封環雖然耐磨性、熱穩定性高、硬度適宜，但它韌性較差。
發明內容
針對上述現有技術中渦輪增器密封環存在的問題，本發明提出了一種不僅耐磨性好、熱穩定性和紅硬性高、硬度優良，而且韌性好，同時便于制造、成本又低的鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環。本發明要解決的技術問題所采取的技術方案是所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的化學成份重量百份比是:C 1. 1-1. 3%、Si 0. 6-1. 3%、Mn ^ 0. 6%、P 彡 0. 06%、S (0. 04%、Cr 12-14%、Mo 1. 0-1. 3%、Ni ^ 0. 5、Ti ( 0. 35、V 0. 15-0. 35%、RE 殘留量 0. 025-0. 04%、余量為 Fe。本發明所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的制造方法是
1、按技術要求采購鑄鋼生鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵、鈦鐵，
2、根據上述碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鉬、鎳、鈦、釩、鐵含量和元素燒損率進行配料，計算出各件鐵合金的重量比，稱量各種鐵合金的重量，
3、將已稱量好的上述鐵合金加入到已預熱的工頻爐中，升溫到1500-1600°C；
4、升溫到1500°C時，再加入釩鐵，
5、升溫到1600°C時，加入其合金總量的0.2-0. 5%的稀土硅鐵合金晶粒細化處理，
6、繼續升溫到1650°C，去除浮渣和雜物，加入覆蓋保溫劑，在1550°C時，開始澆鑄到鑄型中，
7、鑄型冷卻后，切除坯料澆冒口，將坯料加入熱處理爐中，加熱到960°C保溫四小時后， 出爐強風冷卻；再進爐加熱到600°C保溫3小時出爐空冷，
8、將密封環坯料進行清理后，取樣進行硬度檢測、金相組織分析，其維氏硬度為 HV360-440 ；金相組織為回火屈氏體(帶馬氏體位向)+條狀及斷續網狀碳化物，9、對坯料進行粗車、粗磨形成密封筒，
10、對已粗加工的密封筒進行線切口，切成0.2的開口，
11、在密封筒開口處插片，形成開口寬度不同的密封筒，
12、將上述密封筒和工裝，放入真空爐中均勻加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至200°C以下，出爐，
13、再進真空爐繼續加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至200°C以下，出爐，
14、又進真空爐加熱到480°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至100°C以下，出爐空冷，
15、將密封筒切片，制成密封環，進行精磨加工后，按圖紙要求進行100%的透光、尺寸、 工作開口檢驗，合格后，包裝入庫。本發明所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環主要技術指標
1、切向彈力損失率350度保溫5小時，損失率不大于10%，
2、硬度損失率在600度保溫3小時，損失率不大于5%。本發明所述鉻鉬鈦釩鑄鋼合金密封環的性能及元素釩的作用機理是在現有鉻鉬鎳鈦鑄鋼密封環基礎上增加了釩，一是由于釩屬于強碳化物形成元素，可使α固溶體的馬氏體形態保持到更高的回火溫度，能提高α固溶體的再結晶溫度，使鋼具有更高的回火穩定性。二是釩與碳有很強的親和力，所形成的V4C3 (或VC)碳化物很穩定，能顯著阻礙奧氏體的晶粒的長大，淬火加熱時超過1200°C才開始明顯熔解；再是釩可通過形成細小彌散的碳化物來提高鋼的高溫性能。V4C3硬度> HRC83，其顆粒非常細小，分布又十分均勻，因此 V4C3能顯著改善鋼的硬度、耐磨性和韌性。特別是對提高鋼的耐磨性最為有效，在550°C回火時釩也引起“二次硬化”現象，故有利于鋼的耐磨性和熱硬性進一步改善。隨著鋼中含碳量和釩量的增加，將會降低鋼的塑性和韌性，因此選定合適的配比既有利于改善鋼的硬度、 耐磨性和韌性，特別是對提高鋼的耐磨性，又可防止塑性和韌性降低。本發明所述CrMoNiTiV渦輪增壓器密封環不僅具有CrMoNi良好的耐磨性、熱穩定性、硬度的優點，還克服了 CrMoM鑄鋼的韌性差的缺點，具有更好的耐磨性和韌性，且高溫下的CrMoNiTiV鑄鋼密封環彈力損失率優于CrMoNi鑄鋼密封環和不銹鋼密封環，經350°C 保溫5小時彈力損失試驗，切向彈力損失率CrMoNiVTi密封環在10%以內，而CrMoNi鑄鋼密封環15%，不銹鋼環為20%左右。本發明既可用于增壓器的密封環，還可應用于發動機氣門座圈、帶放氣閥與可變截面渦輪增壓器執行器軸承等零部件，其應用廣泛。本發明所述CrMoNiTiV渦輪增壓器密封環高溫下的紅硬性，在柴油機增壓器的正常工作溫度下，溫度較高的一端——渦輪端的密封環其工作溫度不超過400°C (最高約 380°C)，在這一溫度下，CrMoNiTiV密封環的硬度損失率比不銹鋼環的略低，且當溫度超過 400°C，達到500°C _600°C時，CrMoNiTiV密封環的硬度損失率不到5%，而現有不銹鋼環的硬度損失率超過20%。
具體實施方式
實施例1，本實施例1所述所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的化學成份重量百份比是:C 1. 12%、Si :1. 29%、Mn :0· 52%、P :0· 052%、S :0· 031%、Cr :12· 2%、Mo :1· 27%、Ni 0.45、Ti :0. 32、V:0. 15%，RE殘留量0.028%、余量為Fe。按照上述成份的百分重量比、各種元素的實際燒損率和各種規格型號的原料合金含量進行配料計算，得出每爐中鑄鋼生鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、 鎳鐵、鈦鐵和釩鐵加入量，并按下述方法進行制造
1、將已稱量好的鑄鋼生鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵、鈦鐵加入到已預熱的工頻爐中，升溫到 1500-1600°c ；
2、當升溫到1500°C時，再加入釩鐵，
5、當升溫到1600°C時，加入其合金總量的0.48%的稀土硅鐵合金晶粒細化處理，
6、繼續升溫到1650°C，去除浮渣和雜物，加入覆蓋保溫劑，在1550°C時，開始澆鑄到鑄型中，
7、鑄型冷卻后，切除坯料澆冒口，將坯料加入熱處理爐中，加熱到960°C保溫四小時后， 出爐強風冷卻；再進爐加熱到600°C保溫3小時出爐空冷，
8、坯料清理后，取樣進行硬度檢測、金相組織分析，其維氏硬度為HV388；金相組織為回火屈氏體(帶馬氏體位向)+條狀及斷續網狀碳化物，
9、對坯料進行粗車、粗磨形成密封筒，
10、對已粗加工的密封筒進行線切口，切成0.2的開口，
11、在密封筒開口處插片，形成開口寬度不同的密封筒，
12、將上述密封筒和工裝，放入真空爐中均勻加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至200°C以下，出爐，
13、再進真空爐繼續加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至200°C以下，出爐，
14、又進真空爐加熱到480°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至100°C以下，出爐空冷，
15、將密封筒切片，制成密封環，進行精磨加工后，按圖紙要求進行100%的透光、尺寸、 工作開口檢驗，合格后，包裝入庫。上述實施例1所制得的密封環各項技術指標經檢測
1、切向彈力損失率350度保溫5小時，損失率為8.8% ；
2、硬度損失率在600度保溫3小時，損失率3.8%。實施例2，本實施例2所述所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的化學成份重量百份比是:C 1. 24%、Si :0. 93%、Mn :0· 51%、P :0· 048%、S :0· 029%、Cr :13· 6%、Mo :1· 17%、Ni 0. 42,Ti :0. 31、V :0. 21%，RE殘留量0. 032%、余量為Fe。按照上述成份的重量比、各種元素的實際燒損率和各種規格型號的原料合金含量進行配料計算，得出每爐中鑄鋼生鐵、硅鐵、 鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵、鈦鐵和釩鐵加入量，并按實施例1所述方法制造而成，其中加入的稀土硅鐵合金重量為合金總量的0. 4%。上述實施例2所制得的密封環各項技術指標經檢測 1、切向彈力損失率350度保溫5小時，損失率9. 1% ；
2、硬度損失率在600度保溫3小時，損失率為4. 1%。實施例3，本實施例3所述所述鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的化學成份重量百份比是C 1. 30%、Si :0. 65%、Mn :0· 48%、P :0· 044%、S :0· 025%、Cr :13· 8%、Mo :1· 05%、Ni 0. 39、Ti :0. 32、V :0. 34%，RE殘留量0. 037%、余量為Fe。按照上述成份的重量比、各種元素的實際燒損率和各種規格型號的原料合金含量進行配料計算，得出每爐中鑄鋼生鐵、硅鐵、 鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵、鈦鐵和釩鐵加入量，并按實施例1所述方法制造而成，其中加入的稀土硅鐵合金重量為合金總量的0. 25%。上述實施例3所制得的密封環各項技術指標經檢測1、切向彈力損失率350度保溫5小時，損失率為8.3% ；
2、 硬度損失率在600度保溫3小時，損失率為4.3%。
權利要求
1.鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環，其特征在于它的化學成份重量百份比是c: 1. 1-1.3%、Si 0. 6-1.3%、Mn 彡 0. 6%、P 彡 0. 06%、S 彡 0. 04%、Cr 12-14%、Mo :1.0_1.3%、 Ni ^ 0. 5、Ti ( 0. 35、V 0. 15-0. 35%、RE 殘留量 0. 025-0. 04%、余量為 Fe。
2.鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環的制造方法，其特征在于(1)按技術要求采購鑄鋼生鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵、鈦鐵，(2)根據上述碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鉬、鎳、鈦、釩、鐵含量和其元素燒損率進行配料，計算出各件鐵合金的重量比，稱量各種鐵合金的重量，(3)將已稱量好的上述鐵合金加入到已預熱的工頻爐中，升溫到1500-1600°C；(4)升溫到1500°C時，再加入釩鐵，(5)升溫到1600°C時，加入上述合金總重量0.2-0. 5%的稀土硅鐵合金晶粒細化處理，(6)繼續升溫到1650°C，去除浮渣和雜物，加入覆蓋保溫劑，在1550°C時，開始澆鑄到鑄型中，(7)鑄型冷卻后，切除坯料澆冒口，將坯料加入熱處理爐中，加熱到960°C保溫四小時后，出爐強風冷卻；再進爐加熱到600°C保溫3小時出爐空冷，(8)將密封環坯料進行清理后，取樣進行硬度檢測、金相組織分析，其維氏硬度為 HV360-440 ；金相組織為回火屈氏體(帶馬氏體位向)+條狀及斷續網狀碳化物，(9)對坯料進行粗車、粗磨形成密封筒，(10)對已粗加工的密封筒進行線切口，切成0.2的開口，(11)在密封筒開口處插片，形成開口寬度不同的密封筒，(12)將上述密封筒和工裝，放入真空爐中均勻加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后， 隨爐冷至200°C以下，出爐，(13)再進真空爐繼續加熱到590°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至200°C以下，出爐，(14)又進真空爐加熱到480°C士 10°C，保溫3-4小時后，隨爐冷至100°C以下，出爐空冷，(15)將密封筒切片，制成密封環，進行精磨加工后，按圖紙要求進行100%的透光、尺寸、工作開口檢驗，合格后，包裝入庫。
全文摘要
本發明公開了鉻鉬鎳鈦釩渦輪增壓器密封環，它的化學成份重量百份比是C1.1-1.3%、Si0.6-1.3%、Mn≤0.6%、P≤0.06%、S≤0.04%、Cr12-14%、Mo1.0-1.3%、Ni≤0.5、Ti≤0.35、V0.15-0.35%、RE殘留量0.025-0.04%、余量為Fe。本發明不僅具有CrMoNi良好的耐磨性、熱穩定性、硬度的優點，還克服了CrMoNi鑄鋼韌性差的缺點，具有更好的耐磨性和韌性，且高溫下的CrMoNiTiV鑄鋼密封環彈力損失率優于CrMoNi鑄鋼密封環和不銹鋼密封環，350℃下切向彈力損失率CrMoNiVTi密封環在10%以內，硬度損失率在600度保溫3小時，損失率為5%以內。本發明既可用于增壓器的密封環，還可應用于發動機氣門座圈、帶放氣閥與可變截面渦輪增壓器執行器軸承等零部件。
文檔編號C22C33/06GK102251190SQ201110182019
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年3月26日
發明者楊啟清, 林春蘭, 胡強, 黎俊韜 申請人:萍鄉市德博科技發展有限公司