一种高强度排气门材料的研究与开发.pdfVIP

维普资讯 第29卷 第9期 水利 电力机械 V01．29 No．9 2007年 9月 WATER C0NSERVANCY EI CTRIC P0WER MACHINERY 0ct．2007 一 种高强度排 气门材料的研究与开发 Theresearchanddevelopmentofahighstrengthmaterialforexhaustvalves 肖龙 (河南职业技术学院 机械电子工程系，河南 郑州 450046) 摘 要：发动机排气 门大多使用 72％以上 和 21—4N堆焊 Co合金制造 ，前者虽满足排气 门高温强度和特 性等要求，但因含 量高，成本较高。通过合金设计和特性试验等开发的4o 合金和 30Ni舍金，既能保持 高温强度，又能保持组织长期稳定等特性，达到了高强度、高性能、节省资源和低成本的 目的。 关键词：材料；高 合金；进排气系统；开发 中图分类号：TG14 文献标识码：B 文章编号：1006—6446(2007)09—0039—03 以往试验开发的许多21—4N型材料的高合金强 0 引言 度难以达到75％Ni合金的强度水平，含60％Ni的合金 近年来，社会在环境、节省资源方面对汽车提出 已达到实用强度要求，但若进一步减少 Ni，则强度下 了更高的要求。汽车用发动机除要求低燃油耗、高 降，而且难以得到长期稳定的组织_】J。另外，使用含铅 功率外，还需谋求长期可靠性。受此潮流影响，发动 汽油时，存在耐腐蚀性(铅腐蚀)急剧恶化的问题。 机重要零件排气门也要求使用节省资源的、长期使 本研究是与含高 Ni合金同系统的超耐热合金 用时组织和特性都稳定的高强度材料。 系，其高温强度及组织长期稳定性大体与该合金相 笔者所在专题组近几年在保持高强度、节省资 同。为了节省资源 ，开发了将高价 Ni的含量降低到 源和大幅度减少高价 Ni含量的低成本排气 门用超 约30％～40％的合金及其制造方法。此外，考虑到 耐热合金方面作了相关的开发工作。 汽车与环境的和谐，将有铅汽油排除，以无铅汽油为 对象进行研究开发。 1 开发 目的 2 合金设计 排气门对密封发动机内的高温高压燃烧气体起 重要作用，因暴露在燃烧气体中，其最高温度达到 以无铅汽油为研究对象，可不考虑铅腐蚀 问题， 800~C以上，故要求排气门具有高温疲劳强度高、耐 但若单纯地降低含 Ni量，则不能获得高 Ni合金水 磨 、耐腐蚀和抗氧化等特性。一般使用高 cr—Mn 平的强度和组织长期稳定性。因此，用合理的合金 系耐热钢 21—4N，但在高性能的发动机上，21—4N 设计方法对最佳结构进行探讨 。 的高温强度不足，只好在与气 门座接触的密封锥面 使用的合金设计方法如下：首先设定构成合金 堆焊高价 co基合金进行弥补。另有一部分发动机 的多种相 (在这是指基体的 相、析出强化相的 )， 使用以75％Ni合金(以下简称高 Ni合金)为代表的 相及碳化物等 3相)的最佳结构，接着设定各种相的 Ni基超耐热合金，在飞机发动机、燃气轮机等应用 量比，随后将这些相按各种相的量比进行合成 (为了 方面，具有很高的高温强度，不必进行堆焊，可通