具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中各元素含量均要合理控制，且要配合在400～500℃进行回火处理的热处理方式得到优选的组织及性能，均布碳化物硬质相的珠光体组织为基体提供必要的强度及硬度，高铜组分及固体润滑剂优化高温磨损环境，配合含Cr、W的合金强化硬质相，从而显著提高了高温耐磨损性能。本发明中，C除了与基体Fe合金化以提供必要的强度、硬度、耐磨性外，也会与Cr、Mo、W形成合金碳化物提高耐磨性能，若碳含量比例控制低，耐磨性显著降低；若碳含量比例控制高，切削机加工性能大大降低，且导致匹配的气门磨损加剧。在保证合适C及其他合金元素含量比例的同时，若热处理方式不当，导致碳化物分布不均匀，碳化物形态不良，最终导致耐磨性能显著降低。S有助于断屑，能够改善机加工性能，但过多会导致热脆。Cu元素以本发明独创性的铁铜合金粉形式添加，成型性能较佳，省去了渗铜工艺，Cu含量高能显著提高导管的导热性能，通过将热量传递至缸盖，气门导管的实际工作温度降低，优化了高温磨损环境，但当Cu含量过高，气门导管软化，虽然高温磨损环境改善，但是气门导管耐磨损性能急剧降低；Cu含量过低，起不到导热的作用，高温磨损环境恶劣，高温耐磨损性能无法提升，本发明使用高铜组分配合含Cr、W的合金强化硬质相，从而显著提高了高温耐磨损性能。因此，本发明并非只是提高C、Cu、Cr、Mo、W等元素即可实现高温耐磨损效果，另外本发明实现还需配合优选的回火处理方式，严格控制各元素的比例含量，尤其是Cu的含量，通过各元素之间配合作用，才能实现高温耐磨损效果的气门导管。

一种高导热耐磨损的气门导管材料，由下述质量配比的元素原料：C：0.3～2.8％、S：0.25～4.0％、Mo：0.5～5.0％、Cu：15.0～40.0％、Cr:0.1～5.0％、W:0.3～2.5％、Fe：余量，以及不可避免的杂质组成；所述气门导管具有金相组织，其包含珠光体基体1、固体润滑剂2、碳化物硬质相3、高铜组分4、合金强化硬质相5，原位成形的碳化物硬质相均布在珠光体基体中。

其中，所述C元素与基体铁元素形成珠光体基体以及碳化物硬质相，为基体提供必要的强度及硬度,与合金元素Cr、W形成弥细的碳化物，显著提高材料的耐磨性能。

所述S元素提高气门导管的断屑能力，改善机加工性能。

所述Mo元素一方面能够细化晶粒、提高基体材料的强度、硬度、耐高温性、耐磨性，另一方面能够提高气门导管高温热稳定性。

所述Cu元素本身具有自润滑属性，结合高铜组分较高的导热性能，改善天然气发动机较普通燃油发动机燃料较“干燥”的高温磨损环境，显著提高气门导管高温耐磨损性能，使用高铜组分配合含Cr、W的合金强化硬质相，从而显著提高了高温耐磨损性能。

所述Cr、W元素能与C形成弥细的碳化物，提高基体材料的硬度、耐磨性，Cr显著改善材料的耐腐蚀性，W元素的高温稳定性及耐磨性较好，两者配合，加上Cu优化高温磨损环境，显著提高气门导管的高温耐磨损腐蚀性能。

一种根据上述所述的高导热耐磨损的气门导管材料的制作工艺，包括以下步骤：

按比例对合金粉末、碳粉、固体润滑剂及铁铜合金粉进行称量后，经过60～100目的网筛过筛，以防止粉末团聚及异物混入，过筛后的粉末在V型混合机上进行搅拌混合，混合时间20～50分钟；然后在成型压机上将混合好的粉末进行压制成型具有一定形状和强度的生坯，将成型生坯在烧结炉中进行高温烧结，烧结温度1040～1100℃，烧结时成型生坯主要进行固相烧结，烧结后密度在6.6g/cm3以上，将烧结毛坯在热处理炉中进行回火处理，回火温度400～500℃，回火1～3h，回火处理的目的是去应力、促使碳化物的析出、控制碳化物的形态，回火后硬度在75～105HB，径向压溃强度在500MPa以上；将热处理后的毛坯真空浸油，使用磨床粗磨导管外圆，使用数控车床加工长度、内外倒角，使用无心磨床精磨外圆制得气门导管，最后浸油包装。

实施例1

本实施例提供的一种高导热耐磨损的气门导管材料，由下述质量配比的元素原料：C：0.5％、S：0.6％、Mo：0.9％、Cu：19％、Cr:1％、W:0.5％、Fe：余量，以及不可避免的杂质组成。

将以上原料按照上述制作工艺制得实施例1的气门导管，本实施例制作工艺中的回火处理采用的回火温度为450°，回火时间2h。

实施例2

本实施例采用的制作工艺及回火处理温度时间与实施例1相同，本实施例与实施例1的区别在于选取的元素配比不同，具体见表1所示。

实施例3

本实施例采用的制作工艺及回火处理温度时间与实施例1相同，本实施例与实施例1的区别在于选取的元素配比不同，具体见表1所示。

对比例1

本对比例采用的制作工艺及回火处理温度时间与实施例3相同，本实施例与实施例3的区别在于选取的元素配比不同，具体见表1所示。

对比例2

本对比例采用的制作工艺及回火处理温度时间与实施例3相同，本实施例与实施例3的区别在于选取的元素配比不同，具体见表1所示。

对比例3

本对比例的元素配比与实施例3相同、制作工艺与实施例3相同，区别在于，本对比例采用的回火温度为250℃，回火时间2h，具体见表1所示。

对比例4

本对比例的元素配比与实施例3相同、其他制作工艺与实施例3相同，区别在于，本对比例未进行回火处理，具体见表1所示。

对比例5

本对比例采用铁基基准材料气门导管。

对比例6

本对比例采用黄铜基准材料气门导管。

表1

对实施例1-3、对比例1-6进行耐磨性试验，试验条件:温度为250℃,转数为2000rpm,试验时间为10小时,试验设备为气门导管磨耗试验机，试验结果见下表2。

表2

由上述试验数据可知，本发明的实施例1-3所得粉末冶金气门导管材料相对于铁基基准材料有效提高热导率，高温工况下展现出更好的耐磨损性能。由对比例1可知,Cu在高温磨损中的重要作用。由实施例3、对比例1、2可知，铜组分配合含Cr、W的合金强化硬质相的协同作用，才能实现高温耐磨损性能的提高，由实施例3、对比例3、4可知,优选的回火工艺的重要性。与现有铁基材料导管对比，导热性及耐磨性均显著提高。相对于铜导管，由图1金相组织可知，高铜组分较高的导热性能，改善高温磨损环境，基体组织及耐磨相保证更好的耐磨性能，可以应对要求严格的涡轮增压、稀薄燃烧、缸内直喷等发动机要求，适用工况更加恶劣的天然气发动机。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。