阀门钢是耐热钢的一个重要分支,是制造内燃机进、排气阀门的专用特殊材料。这种材料常处于450~900℃的高温和3000~7000kPa的爆发压力的工作条件下,并长期承受汽油、柴油等燃气的高温腐蚀与冲刷及阀门本身与阀座的摩擦。因此,阀门材料必须具备在最高工作温度下有足够的热强性、抗高温腐蚀性、抗氧化性、耐磨性和抗冲击性。
阀门钢适合于制造各种阀门用的钢种,也称气阀钢。为提高阀门钢的耐磨性和耐蚀性,还可对其进行表面渗铝和堆焊硬质合金等表面改性处理。
按组织类型阀门钢分为马氏体型和奥氏体型。
常用的马氏体型阀门钢有4Cr9Si2和4Cr10Si2Mo钢。4Cr9Si2钢用作700℃以下工作的汽车发动机、柴油机的排气阀。4Cr10Si2Mo钢可用作工作温度不超过750℃的中、高负荷汽车发动机和柴油机的排气阀。使用较广泛的奥氏体型阀门钢是4Cr14Ni14W2Mo钢,用于制作使用温度不超过750℃的内燃机重负荷排气阀。其他的奥氏体型阀门钢还有5Cr21Mn9Ni4N和2Cr21Ni12MnSiN钢。
中、高负荷的排气阀-般采用奥氏体型阀门钢。最早使用的是高碳18Cr-8Ni奥氏体钢。为了提高钢的热强性添加了钨、钼,并相应提高了镍的含量,如X45CrNiW189、14Cr-14Ni-2W-1Mo钢。在21Cr-12Ni钢中加入0.2%N进-步稳定了奥氏体并增加了钢的硬度和延缓了碳化物的集聚。用锰代替Cr-Ni钢中的镍始于1945年。1950年Jenmings发现硅含量小于0.25%显著提高了抗氧化铅腐蚀的能力。1952年美国发明了低硅的21Cr-9Mn-4Ni-N钢(21-4N),与21Cr-12NiN、14Cr-14Ni-2W-Mo相比,性能优越较经济,在汽油机排气阀门仁迅速得到广泛应用。在21-4N钢某础上添加硫改善切削性能形成了21-4NS。
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