閥門鋼(氣閥鋼)作為一種耐熱(re)鋼(gang)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-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)門(men)分為進(jin)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)門(men)和排(pai)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)門(men),鑒于不同部(bu)位應(ying)采用不同鋼(gang)(gang)種。桿端要求耐(nai)磨耐(nai)沖(chong)擊(ji),應(ying)選用馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)。盤頸(jing)部(bu)及盤錐面(mian)要求耐(nai)腐(fu)蝕、耐(nai)磨、耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫等(deng),應(ying)選用沉淀硬化奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)(gang)。進(jin)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)常用馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)(gang),而排(pai)氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)常采用沉淀硬化奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)(gang),也有(you)(you)摩(mo)擦焊(han)接桿頭(tou)(馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti))與(yu)盤頸(jing)部(bu)(奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti))組合氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)。中空(kong)或中空(kong)充鈉閥(fa)(fa)門(men)常用于賽車,起到導熱(re)(re)和減重的(de)雙重作用。鈉熔點低(di)(di)、導熱(re)(re)性高(gao)(gao)(gao),一直以來(lai)作為中子快堆的(de)液態(tai)冷卻劑。液態(tai)鈉填封到中空(kong)閥(fa)(fa)門(men)桿內可有(you)(you)效降低(di)(di)閥(fa)(fa)門(men)溫度和提(ti)高(gao)(gao)(gao)閥(fa)(fa)門(men)熱(re)(re)硬度。在(zai)相(xiang)同工況(kuang)下,中空(kong)充鈉氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)可有(you)(you)效防止(zhi)盤頸(jing)部(bu)積熱(re)(re),比(bi)實心氣(qi)(qi)閥(fa)(fa)的(de)盤部(bu)最(zui)高(gao)(gao)(gao)溫度約降低(di)(di)110℃。焊(han)接和中空(kong)閥(fa)(fa)門(men)如圖3-4-4所示。
華新麗(li)華鹽水廠等(deng)企業早在20世(shi)紀90年(nian)代(dai)便(bian)涉足汽車閥(fa)(fa)門鋼(gang)領域,開發的閥(fa)(fa)門鋼(gang)有中(zhong)碳馬氏(shi)(shi)體42Cr9Si2、45Cr9Si3(SUH1)、51Cr8Si2(SUH11)。通過成(cheng)分降(jiang)低51Cr8Si2的鉻(ge)、硅含量(liang),無論在熱塑性、抑制回火(huo)脆性、提(ti)高淬硬性還是(shi)降(jiang)低成(cheng)本方(fang)面均(jun)有優勢。通過球(qiu)化退火(huo)切斷粗晶遺傳(chuan),獲得均(jun)勻分布的珠光體組織(zhi)。華新麗(li)華煙臺廠采用(yong)連鑄(zhu)方(fang)式大量(liang)生產馬氏(shi)(shi)體45Cr9Si3(SUH1)方(fang)坯,奧氏(shi)(shi)體50Cr21Mn9Ni4Nb2WN(21-4NWNb)、53Cr21Mn9Ni4N(21-4N)鑄(zhu)錠,提(ti)供原料給寶鋼(gang)等(deng)熱軋和冷鐓閥(fa)(fa)門鋼(gang)下游客戶。
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