(1)氣門(mén)的工作條件和要求
氣門(mén)是在內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機(jī)氣體交換的精密零件,是保證內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件,因此進(jìn)、排氣門(mén)是其心臟部件。氣門(mén)在工作過(guò)程中閥口錐面與汽缸蓋相互接觸部分、氣閥桿端與搖臂之間發(fā)生劇烈的摩擦作用、高溫氣體沖刷和腐蝕溫度高,進(jìn)氣門(mén)主要承受反復(fù)沖擊的機(jī)械負(fù)荷,其工作溫度在300~400℃,而排氣門(mén)除承受沖擊的機(jī)械負(fù)荷外,還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應(yīng)力、錐面熱箍應(yīng)力和燃燒時(shí)氣體壓力等的共同作用,排氣門(mén)的工作溫度為600~800℃,因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣門(mén)要承受沖擊載荷和燃燒廢氣的腐蝕等作用,工作條件惡劣。因此對(duì)氣門(mén)的技術(shù)要求為:
①氣門(mén)有高的熱強(qiáng)性和良好的耐腐蝕性;
②冷熱交替條件下,內(nèi)部組織與性能不變,具有良好的綜合力學(xué)性能;
③在工作條件下具有足夠的熱強(qiáng)性和高耐磨性;
④有高的抗氧化性;
⑤良好的機(jī)械加工和熱加工性。
(2)材料的選擇和機(jī)械加工流程
根據(jù)氣門(mén)的工作環(huán)境和技術(shù)要求,所采用的材料必須具備足夠的高溫強(qiáng)度和耐磨性能,良好的抗氧化性和抗燃?xì)飧g性能,較高的熱傳導(dǎo)率和較低的膨脹系數(shù)等,同時(shí)具備優(yōu)良的冷熱加工性和焊接性能等。材料的選擇應(yīng)按工作環(huán)境、介質(zhì)和耐久性等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮,通常要采用含碳量0.3%~0.5%的合金鋼制造,合金元素有鉻、硅、鎳、鎢、鉬等,而下面的三類鋼材即可滿足要求,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦下列幾種材料來(lái)制作氣門(mén)。這些材料具有高的高溫性能、在冷熱變化的情況下其組織穩(wěn)定,并有一定的抗氧化性及抗燃?xì)飧g性,抗沖擊性和抗動(dòng)應(yīng)力,熱加工易于成型,切削加工性好。
①低合金結(jié)構(gòu)鋼,40Cr、45Mn2;
② 馬氏體耐熱鋼(Cr-Si),4Cr9S12、4Cr10Sio2Mo、5Cr8Si2、9Cr18Mo2V、8Cr20Si2Ni、5Cr8Si3;