閥門鋼(氣閥鋼)作為一種耐熱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)(fa)門(men)分為進氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)和排氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men),鑒于不同(tong)部位應(ying)采(cai)用(yong)(yong)不同(tong)鋼種。桿(gan)端(duan)要求耐(nai)磨耐(nai)沖(chong)擊,應(ying)選用(yong)(yong)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)。盤(pan)頸部及盤(pan)錐面要求耐(nai)腐蝕、耐(nai)磨、耐(nai)高溫等,應(ying)選用(yong)(yong)沉淀硬(ying)化奧氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)(re)(re)(re)鋼。進氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)常(chang)用(yong)(yong)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)(re)(re)(re)鋼,而(er)排氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)常(chang)采(cai)用(yong)(yong)沉淀硬(ying)化奧氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)(re)(re)(re)鋼,也有(you)摩擦(ca)焊接桿(gan)頭(馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti))與(yu)盤(pan)頸部(奧氏(shi)體(ti)(ti))組合氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)。中(zhong)(zhong)空或中(zhong)(zhong)空充(chong)鈉(na)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)常(chang)用(yong)(yong)于賽車,起到(dao)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)和減重的(de)雙重作(zuo)用(yong)(yong)。鈉(na)熔(rong)點(dian)低(di)、導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)性高,一直以來作(zuo)為中(zhong)(zhong)子快堆的(de)液(ye)態(tai)冷卻劑(ji)。液(ye)態(tai)鈉(na)填(tian)封到(dao)中(zhong)(zhong)空閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)桿(gan)內(nei)可有(you)效降(jiang)低(di)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)溫度(du)和提高閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)熱(re)(re)(re)(re)(re)硬(ying)度(du)。在相同(tong)工況(kuang)下(xia),中(zhong)(zhong)空充(chong)鈉(na)氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)可有(you)效防止盤(pan)頸部積熱(re)(re)(re)(re)(re),比實心(xin)氣閥(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)盤(pan)部最(zui)高溫度(du)約(yue)降(jiang)低(di)110℃。焊接和中(zhong)(zhong)空閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)如圖3-4-4所(suo)示。
華(hua)新麗華(hua)鹽(yan)水廠(chang)等(deng)企業早在20世紀90年代便涉足(zu)汽車(che)閥(fa)門(men)(men)鋼(gang)領域,開發(fa)的閥(fa)門(men)(men)鋼(gang)有中碳馬(ma)氏體42Cr9Si2、45Cr9Si3(SUH1)、51Cr8Si2(SUH11)。通過(guo)成分降低(di)(di)51Cr8Si2的鉻、硅(gui)含(han)量,無論在熱塑性、抑制回火脆性、提(ti)高(gao)淬硬性還是(shi)降低(di)(di)成本方(fang)面均有優(you)勢。通過(guo)球(qiu)化退火切斷粗晶遺傳,獲得均勻分布的珠光(guang)體組織(zhi)。華(hua)新麗華(hua)煙臺廠(chang)采用連(lian)鑄(zhu)方(fang)式大量生產馬(ma)氏體45Cr9Si3(SUH1)方(fang)坯,奧氏體50Cr21Mn9Ni4Nb2WN(21-4NWNb)、53Cr21Mn9Ni4N(21-4N)鑄(zhu)錠,提(ti)供(gong)原料給寶鋼(gang)等(deng)熱軋和(he)冷鐓(dui)閥(fa)門(men)(men)鋼(gang)下游(you)客(ke)戶。
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