Ventilen er en kernekomponent i motoren og fungerer under ekstremt barske forhold:
Høj temperatur: Udstødningsventilens temperatur kan nå 650-850 grader
Højt tryk: Lider af påvirkning af eksplosivt tryk
Korrosion: Oxidation og korrosion af høj-temperaturgas (indeholdende svovl og bly)
Slid: Hyppig stød og friktion med ventilsædet
Træthed: Mekanisk træthed og termisk træthed forårsaget af gentagen åbning og lukning
Derfor skal ventilstålet have:
Høj termisk styrke og hårdhed: Blødgør ikke ved høje temperaturer og bevarer høj styrke
Fremragende oxidationsmodstand: Modstår oxidation med høj-temperaturgas
Høj slidstyrke: Modstandsdygtig over for stød og friktion
God termisk træthedsbestandighed: Revner ikke under kolde og varme cyklusser
Sejhed: Ydeevnen forringes ikke ved langvarig-høj-temperaturbrug
II. Hovedklassifikationer og typiske karakterer
Ventilstål er hovedsageligt opdelt i to kategorier: Martensitisk og Austenitisk:
1. Martensitisk ventilstål (middel-lav belastning, middel temperatur)
Karakteristika: Højere kulstofindhold (0,4-0,6%), hovedsageligt indeholdende Cr og Si. Det kan styrkes gennem quenching + temperering, med høj hårdhed, god slidstyrke og lavere omkostninger.
Brugstemperatur: Mindre end eller lig med 700 grader, bruges mest til indsugningsventiler eller let-belastningsudstødningsventiler.
Typiske karakterer:
4Cr9Si2 (1.4718): Det mest almindeligt anvendte ventilstål til generelle-formål
4Cr10Si2Mo (1.4731): Indeholder Mo, med bedre høj-temperaturstyrke og sejhed
2. Austenitisk ventilstål (høj belastning, høj temperatur)
Karakteristika: Høj Cr, Ni og tilføjelse af N, W, Mo osv. Den høje-temperaturstyrke, krybemodstand og termisk træthedsmodstand er langt bedre end martensitisk type, men prisen er høj, og behandlingen er vanskelig.
Brugstemperatur: 700-850 grader, bruges hovedsageligt til tunge udstødningsventiler.
Typiske karakterer:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): Det mest klassiske austenitiske ventilstål, nitrogenforstærkende, højt omkostnings-ydelsesforhold
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): Høj Cr, fremragende oxidationsbestandighed
GH4751 (Nimonic 80A): Nikkel-baseret høj-temperaturlegering, brugt i scenarier med ultra-høj temperatur og ultra-høj styrke
| C | Cr | Si | Mn | Ni | Mo | 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 | Mindre end eller lig med 1,0 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 Martensitic varmebestandigt stål X45CrSi9-3 (1.4718) Mindre end eller lig med 700 grader Almindelig benzinmotor, let dieselmotors indsugningsventil / lavbelastningsudstødningsventil
4Cr10Si2Mo Martensitisk varmebestandigt stål X40CrSiMo10-2 (1.4731) Mindre end eller lig med 750 grader mellemlast dieselmotor, køretøjets udstødningsventil
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) Austenitisk ventil stål 21-4N 750~800 grader Tunge lastbiler, skibe, højeffektmotorers udstødningsventil