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PZ12V-190柴油机是石油天燃气钻井的大型动力设备，长年在野外使用。气门座是柴油机进排气门的零件，镶装在气缸的气门座孔上。柴油机工作时，气缸内排出的高温高速气流使气
门座的瞬时工作温度达到600℃-1100℃，气门高速往复运动产生的剧烈摩擦渔击也作用在气门座上。工况条件要求气门座应具有一定的机械强度、较高的耐磨性及热稳定性。我们采用铬钼铜合金铸铁材质配合相应的热处理工艺，较好的解决了这一难题。气门座的零件见图。
熔炼及铸造工艺 过去外购的柴油机气门座，质量不稳定，使用时间最长的达到4000h左右，使用时间最短的仅270h，气门座就下沉，造成了严重的质量事故。 铬钼铜合金铸铁铸造性能好，切削加工性能好，具有较高的力学性能和良好的耐磨性能，尤其是在高温下工作热稳定性好，变形小，可通过热处理达到要求的性能，使其成为生产柴油机气门座的较为理想材料。经过多次的试验和摸索，总结出其化学成分为：C3.0%-3.2%；Si1.5%-2.0%；Mn0.8%-1.0%；Cr0.4%-0.5%；Mo0.45%-0.5%；Cu0.5%-1.0%。 气门座采用连体铸造，铸坯尺寸为φ外76mmXφ内50mmX150mm高。煤粉湿型砂作外型，普通粘上芯砂制芯，砂芯表面刷水基石墨涂料，经400℃-500℃烘干后使用。每箱设置铸坏4件。为提高砂芯的透气性，除砂芯制造φ8mm通气孔外，不设冒口，铸型做成明浇形式，其铸造工艺如图所示。
熔炼是在酸性中频电炉中进行的。原材料使用生铁、普通低碳钢板边角料及其他合金。熔化时先加入生铁、废钢，待其快熔化完时，依次加入经200℃左右预热的合金。炉内铁水升温至1500℃时，检验铁水的化学成分合格后出炉。孕育是用粒度5mm-10mm的75硅铁，按铁水重量的0.4%在包内进行，孕育后充分搅拌、扒渣，铁水表面覆盖草木灰，静置至1380℃-1360℃进行浇注。 热处理工艺 铸坯气门座经化学成分检验合格后，其淬火回火工艺是保证气门座质量的关键。根据气门座正常在600℃左右高温下工作的情况。生产中我们将气门座连体铸坯采用常规方法退火后，外径留0.3mm的磨削余量，加工成单体的气门座坯件，涂以特制的抗氧化剂，在箱式电炉中淬火、回火。油淬硬度为45-50HRC， 回火后硬度稳定在28-31HRC。回火后的单体气门座坯件一般都略有涨大和失圆，但涨大不超过0.1失圆不超过0.05mm，磨削加工尺寸可以保证。
铬钼铜合金铸铁气门铸态金相组织为珠光体+铁素体+碳化物+块片状石墨。其中索氏体型珠光体含量95%左右，抗拉强度可达到270MPa以上。热处理后金相组织为细片状珠光体+网状渗碳体。珠光体含量大于95%，石墨长度由铸态的0.18mm缩小为0.05mm。碳化物形态有了明显的改善。抗拉强度提高到285MPa以上，硬度稳定在28-31HRC。经装机验证，寿命均在8000h以上，磨损在1.3mm-1.5mm范围内。 结束语 气门座是采用过盈配合热装在缸体气门座孔上的，由于其工作中受工作负荷、冲击、震动、高温气流冲击等各方面的因素影响，要求气门座化学稳定性好，高温低温时的变形要小。因此成分是铬钼铜合金铸铁气门座质量保证的前提。材质的选用及熔炼工艺十分重要，生产中应予以重视。 气门座的力学性能，特别是硬度是保证气门座耐磨，满足使用寿命的关键。选用合理的热处理工艺可以有效的保证使用过程中气门座的基体组织不发生大的转变，从而保证气门座始终在28-31HRC的硬度下工作，以保证气门座的使用寿命。 受诸苦恼，闻是观世音菩萨，一心称名观世音菩萨即时观其音声 ，皆 得 解脱 。 编辑声明 铸造微课堂所发布未注明原创的文章均转载自网络，是由编辑团队收集整理的资料。本着共享互利的原则，由编辑团队进行简洁化后发送。所有内容仅供个人学习、研讨、参考之用。不得用于任何商业用途！ 如果您认为铸造微课堂所发布的内容中图片及文字涉及版权事宜请及时联系告知。接到告知后编辑团队会及时进行删除。 铸造微课堂发布注明原创的文章，欢迎各平台转发分享，但请注明转载来源及原作者。 铸造微课堂不对转载内容的真实性负责，并不承担由此引起的法律责任！ 联系邮箱：zhuge110@126.com；kinsimer@163.com。 联系微信号：Kinsimer 长按下方二维码关注我们，为您提供从基础理论到实践工艺等铸造全方位知识。积跬步以致千里，汇小流以成江河。 |
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