閥門鋼(氣閥鋼)作為一種耐(nai)熱(re)鋼是特殊鋼領域中專業性很強的分支,廣泛用作以汽油機和柴油機作為輸出動力的汽車、摩托車、艦船、坦克及農用機械等的進排氣閥門材料。閥門鋼的工作環境極其惡劣,需承受高溫高壓腐蝕燃氣的反復沖刷及頻繁的摩擦沖擊,因此對閥門鋼性能的要求也非常苛刻。閥門鋼須有良好的熱強性、抗氧化性、耐腐蝕性、抗熱疲勞及耐磨性,還要求膨脹系數低,以實現高溫密封。當排氣溫超過材料極限溫度,閥(fa)門(men)強度將急劇下降并可能嚴重燒蝕、斷裂或磨損,輕則降低發動機輸出功率,重則釀成發動機報廢事故。
我國對閥門鋼的研究和產業化在較長時期內沒有形成系列,流行的閥門鋼材料基本為俄羅斯和日本引進牌號國產化。國外閥門鋼隨發動機技術革新經歷了碳鋼一低合金鋼一鉻硅不銹鋼(gang)-奧氏體耐熱鋼一鎳基合金多個階段。我國眾多單位聯合攻關,成功研制了MF811高碳馬氏體閥門鋼,該鋼性能介于4Cr10Si2Mo(SUH3)和53Cr21Mn9Ni4N(21-4N)之間,由于工藝簡單,成本低廉,符合中國汽車國產化條件,已經大部分取代4Cr10Si2Mo閥錐面堆焊鈷基堆焊閥,一部分取代馬氏體與21-4N焊接閥。
汽車閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)分(fen)為(wei)進氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)和(he)排(pai)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men),鑒(jian)于不同(tong)部位(wei)應(ying)采用不同(tong)鋼種。桿端要求耐(nai)(nai)磨(mo)耐(nai)(nai)沖擊,應(ying)選用馬氏體(ti)型。盤(pan)頸部及盤(pan)錐(zhui)面要求耐(nai)(nai)腐(fu)蝕、耐(nai)(nai)磨(mo)、耐(nai)(nai)高(gao)溫等,應(ying)選用沉淀(dian)(dian)硬化奧(ao)氏體(ti)耐(nai)(nai)熱(re)(re)鋼。進氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)常用馬氏體(ti)耐(nai)(nai)熱(re)(re)鋼,而排(pai)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)常采用沉淀(dian)(dian)硬化奧(ao)氏體(ti)耐(nai)(nai)熱(re)(re)鋼,也有摩擦焊接桿頭(馬氏體(ti))與盤(pan)頸部(奧(ao)氏體(ti))組合(he)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)。中(zhong)(zhong)空(kong)或中(zhong)(zhong)空(kong)充鈉閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)常用于賽(sai)車,起到導熱(re)(re)和(he)減(jian)重的(de)雙(shuang)重作(zuo)用。鈉熔點低、導熱(re)(re)性(xing)高(gao),一直以(yi)來作(zuo)為(wei)中(zhong)(zhong)子快堆的(de)液(ye)態(tai)冷卻(que)劑。液(ye)態(tai)鈉填封到中(zhong)(zhong)空(kong)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)桿內可有效降低閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)溫度和(he)提高(gao)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)熱(re)(re)硬度。在相同(tong)工況下,中(zhong)(zhong)空(kong)充鈉氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)可有效防止盤(pan)頸部積(ji)熱(re)(re),比實心氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)的(de)盤(pan)部最高(gao)溫度約(yue)降低110℃。焊接和(he)中(zhong)(zhong)空(kong)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)如圖3-4-4所(suo)示。

華新(xin)麗(li)華鹽水廠(chang)等企業(ye)早在(zai)20世紀90年代便(bian)涉足(zu)汽車閥門(men)鋼(gang)領域,開發的閥門(men)鋼(gang)有中碳馬氏(shi)體(ti)42Cr9Si2、45Cr9Si3(SUH1)、51Cr8Si2(SUH11)。通過(guo)成分降(jiang)低51Cr8Si2的鉻(ge)、硅含(han)量,無論在(zai)熱塑性、抑制(zhi)回(hui)火脆性、提(ti)高淬硬性還是降(jiang)低成本方(fang)面均有優勢。通過(guo)球化退火切斷(duan)粗晶遺傳(chuan),獲得均勻分布的珠光(guang)體(ti)組織。華新(xin)麗(li)華煙(yan)臺廠(chang)采(cai)用連鑄方(fang)式大量生產馬氏(shi)體(ti)45Cr9Si3(SUH1)方(fang)坯(pi),奧氏(shi)體(ti)50Cr21Mn9Ni4Nb2WN(21-4NWNb)、53Cr21Mn9Ni4N(21-4N)鑄錠,提(ti)供原料給(gei)寶鋼(gang)等熱軋和冷鐓(dui)閥門(men)鋼(gang)下游客戶。



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