Клапан є основним компонентом двигуна і працює в надзвичайно важких умовах:
Висока температура: температура випускного клапана може досягати 650-850 градусів
Високий тиск: страждає від впливу вибухового тиску
Корозія: окислення та корозія високотемпературним-газом (що містить сірку та свинець)
Стирання: часті удари та тертя об сідло клапана
Втома: механічна втома та термічна втома, викликана повторним відкриванням і закриванням
Отже, арматурна сталь повинна володіти:
Висока термічна міцність і твердість: не розм'якшується при високих температурах і зберігає високу міцність
Відмінна стійкість до окислення: стійкість до окислення високотемпературним газом-
Висока зносостійкість: стійка до ударів і тертя
Гарна стійкість до термічної втоми: не розтріскується під час холодних і гарячих циклів
Міцність: продуктивність не погіршується під час тривалого-використання високої{1}}температури
II. Основні класифікації та типові сорти
Клапанна сталь в основному поділяється на дві категорії: мартенситна та аустенітна:
1. Мартенситна клапанна сталь (середнє-низьке навантаження, середня температура)
Характеристики: вищий вміст вуглецю (0,4-0,6%), в основному містить Cr і Si. Його можна зміцнити шляхом загартування + відпуску, з високою твердістю, хорошою зносостійкістю та меншою вартістю.
Температура використання: ≤ 700 градусів, здебільшого використовується для впускних клапанів або мало{1}}випускних клапанів.
Типові оцінки:
4Cr9Si2 (1.4718): найбільш часто використовувана клапанна сталь-загального призначення
4Cr10Si2Mo (1,4731): містить Mo з кращою -температурною міцністю та в’язкістю
2. Аустенітна клапанна сталь (високе навантаження, висока температура)
Характеристики: високий вміст Cr, Ni та додавання N, W, Mo тощо. Висока-температурна міцність, стійкість до повзучості та стійкість до термічної втоми значно перевершують мартенситний тип, але ціна висока, а обробка складна.
Температура використання: 700-850 градусів, в основному використовується для важких випускних клапанів.
Типові оцінки:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): найбільш класична аустенітна клапанна сталь, зміцнення азотом, високе співвідношення ціни та якості
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): високий Cr, чудова стійкість до окислення
GH4751 (Nimonic 80A): високотемпературний-сплав на основі нікелю, який використовується в сценаріях над-високої та над-високої міцності
| C | кр | Si | Мн | Ni | пн | N | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4Cr9Si2 | 0.35~0.50 | 8.0~10.0 | 2.0~3.0 | - | - | - | - | |
| 4Cr10Si2Mo | 0.35~0.45 | 9.0~11.0 | 1.9~2.6 | - | - | 0.7~1.0 | - | |
| 21-4N | 0.45~0.60 | 20.0~22.0 | ≤1,0 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 Мартенситна жароміцна сталь X45CrSi9-3 (1.4718) ≤700 градусів Звичайний бензиновий двигун, легкий дизельний двигун впускний клапан / випускний клапан низького навантаження
4Cr10Si2Mo Мартенситна жароміцна сталь X40CrSiMo10-2 (1.4731) ≤750 градусів Дизельний двигун із середнім навантаженням, випускний клапан автомобіля
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) Аустенітна сталь клапана 21-4N 750~800 градусів Важкі вантажівки, кораблі, двигуни високої потужності випускний клапан