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)門(men)分為進氣(qi)閥(fa)門(men)和(he)排氣(qi)閥(fa)門(men),鑒于不同(tong)部(bu)位(wei)應(ying)采用(yong)不同(tong)鋼種。桿(gan)(gan)端(duan)要求耐(nai)(nai)磨耐(nai)(nai)沖擊,應(ying)選用(yong)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型。盤(pan)頸(jing)部(bu)及盤(pan)錐面要求耐(nai)(nai)腐蝕、耐(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)高溫等(deng),應(ying)選用(yong)沉淀硬化(hua)(hua)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)耐(nai)(nai)熱(re)鋼。進氣(qi)閥(fa)常(chang)用(yong)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)耐(nai)(nai)熱(re)鋼,而排氣(qi)閥(fa)常(chang)采用(yong)沉淀硬化(hua)(hua)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)耐(nai)(nai)熱(re)鋼,也有摩擦焊接桿(gan)(gan)頭(馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti))與盤(pan)頸(jing)部(bu)(奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti))組合氣(qi)閥(fa)。中(zhong)空(kong)或中(zhong)空(kong)充鈉(na)閥(fa)門(men)常(chang)用(yong)于賽車,起到導熱(re)和(he)減重(zhong)(zhong)的雙重(zhong)(zhong)作用(yong)。鈉(na)熔點低(di)、導熱(re)性高,一(yi)直(zhi)以來作為中(zhong)子快(kuai)堆的液(ye)態冷卻劑。液(ye)態鈉(na)填封到中(zhong)空(kong)閥(fa)門(men)桿(gan)(gan)內可有效降(jiang)低(di)閥(fa)門(men)溫度和(he)提(ti)高閥(fa)門(men)熱(re)硬度。在(zai)相同(tong)工況(kuang)下,中(zhong)空(kong)充鈉(na)氣(qi)閥(fa)可有效防止盤(pan)頸(jing)部(bu)積(ji)熱(re),比實(shi)心氣(qi)閥(fa)的盤(pan)部(bu)最高溫度約降(jiang)低(di)110℃。焊接和(he)中(zhong)空(kong)閥(fa)門(men)如圖3-4-4所(suo)示。

華(hua)新(xin)麗(li)華(hua)鹽水廠等企業(ye)早(zao)在(zai)20世紀(ji)90年(nian)代(dai)便涉足汽車(che)閥(fa)門鋼(gang)領(ling)域,開(kai)發的閥(fa)門鋼(gang)有中碳馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)42Cr9Si2、45Cr9Si3(SUH1)、51Cr8Si2(SUH11)。通過(guo)成分降低51Cr8Si2的鉻(ge)、硅含量(liang),無論在(zai)熱塑性、抑制(zhi)回火脆(cui)性、提高(gao)淬硬性還(huan)是降低成本方面均(jun)有優勢。通過(guo)球化退火切斷(duan)粗(cu)晶(jing)遺傳(chuan),獲得(de)均(jun)勻分布的珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。華(hua)新(xin)麗(li)華(hua)煙臺(tai)廠采(cai)用連鑄(zhu)方式大(da)量(liang)生(sheng)產(chan)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)45Cr9Si3(SUH1)方坯,奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)50Cr21Mn9Ni4Nb2WN(21-4NWNb)、53Cr21Mn9Ni4N(21-4N)鑄(zhu)錠,提供原料給寶鋼(gang)等熱軋和冷鐓(dui)閥(fa)門鋼(gang)下游客戶。



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