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气阀钢的使用特性简介

【摘要】:作为气阀钢应具备下列使用特性,才能适应其工作条件。奥氏体气阀钢主要用于排气阀。为此,要求气阀钢具有良好的高温强度。图11-2 气阀钢的高温抗拉强度图11-3示出奥氏体气阀钢在800℃时的疲劳强度。表11-1列出奥氏体气阀钢在两种介质中耐热腐蚀的试验结果。气阀钢是以磨光光亮状态交货的产品。

作为气阀钢应具备下列使用特性,才能适应其工作条件。

1.良好的高温强度

气阀钢的工作温度为300~900℃。其中,进气阀的工作温度为300~500℃,排气阀的工作温度为500~900℃。奥氏体气阀钢主要用于排气阀。高温下,气阀要经受燃气产生的冲击应力,以及因温度急变而产生的热应力。另外,当气阀落座时,还必须承受冲击力。在多种应力作用之下,气阀材料应少变形。为此,要求气阀钢具有良好的高温强度。

图11-2表示奥氏体气阀钢代表钢号21-4N、21-12N的高温抗拉强度。作为高温强度,除抗拉强度以外,还应具备一定的高温持久强度,使气阀在高温长期工作时不发生断裂。例如:要求奥氏体气阀钢4Cr14Ni14W2Mo,在750℃、应力170MPa的作用下,断裂时间不少于1000h。

2.良好的高温疲劳性能

气阀长期处于周期性高温重复应力的作用,气阀钢应能承受高温循环应力的作用而不产生裂纹。因此,良好的耐高温疲劳强度是保持气阀长期可靠运行的基础。

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图11-2 气阀钢的高温抗拉强度

图11-3示出奥氏体气阀钢在800℃时的疲劳强度。

3.优良的耐高温腐蚀性能

气阀长期处于汽油柴油燃烧而产生的高温腐蚀性气体介质中,气阀钢经受着高温废气中的PbO、V2O5、NaS等介质的热腐蚀。作为气阀用钢,必须具有良好的耐高温硫化腐蚀和氧化钒腐蚀。这两种腐蚀的双重作用是引起排气阀座面泄漏、破损的主要原因。表11-1列出奥氏体气阀钢在两种介质中耐热腐蚀的试验结果。

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图11-3 奥氏体气阀钢在800℃时的疲劳强度

表11-1 气阀钢的耐蚀性(高温介质)

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4.耐磨损性能

气阀在运行过程中,阀门伞部端面与阀座和缸体之间产生摩擦磨损,其中排气阀的磨损最为严重。磨损后间隙增大,产生泄漏使发动机功率下降。因此,要求气阀材料具有良好的耐磨性能,即具有较细的晶粒度和高的硬度。

表11-2 中国奥氏体气阀钢的钢号及化学成分(根据GB/T 12773—1991)

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表11-3 美国奥氏体气阀钢的钢号及化学成分(UNS系列编号)

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5.加工工艺性能

作为气阀钢,应当具备良好的热加工塑性、冷加工切屑和磨光性能,以适应钢材加工和制品加工工艺的需要。气阀钢是以磨光光亮状态交货的产品。作为成品气阀零件,对表面粗糙度有较高的要求。为此,对钢中夹杂物的评级提出很高的要求。这样才能保持钢材和零件表面不出现缺陷。