毕业论文 汽车排气阀软氮化工艺研究.doc

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毕业论文 汽车排气阀软氮化工艺研究,近年来,随着我国汽车工业的蓬勃发展,内燃机机型和产量不断增加,随着汽车发动机高功率化所产生的排气温度上升,排气净化率标准提高以及汽车轻量化的需求,对材料耐蚀性耐磨性、抗氧化性、高温性能和热强性等提出了苛刻的要求。 汽车排气阀是发动机上重要的工作部件及易损件,其工作条件异常恶劣,要在高温、高压、腐蚀性燃气中经受频繁往复的...
编号:36-150318大小:495.00K
分类: 论文>材料科学论文

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近年来,随着我国汽车工业的蓬勃发展,内燃机机型和产量不断增加,随着汽车发动机高功率化所产生的排气温度上升,排气净化率标准提高以及汽车轻量化的需求,对材料耐蚀性耐磨性、抗氧化性、高温性能和热强性等提出了苛刻的要求。
汽车排气阀是发动机上重要的工作部件及易损件,其工作条件异常恶劣,要在高温、高压、腐蚀性燃气中经受频繁往复的高速运动和摩擦,冲击负荷大,因此要求有较高的高温性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等,其工作的好坏直接影响到发动机的工作性能,故制备排气阀的材料要求也极为苛刻。自从发动机问世以来,气阀钢的材料已经历了碳钢和低合金钢,硅铬型不锈钢,奥氏体型耐热钢等多个发展阶段。目前,国内外使用最多的是奥氏体型耐热钢,而这种耐热钢系列中,常见的有:4Cr10Si2Mo,4Cr9Si2,5Cr21Mn9Ni2N(21–2N),5Cr21Mn9Ni4N(21–4N)等钢种。
其中21–4N钢是上世纪50年代为节镍开发的阀门用奥氏体时效钢,目前国内外用于制造汽车、摩托车发动机排气阀应用最广的钢号,它是以奥氏体为基体,以碳、氮化合物作为沉淀硬化相对散分布以获得足够的高温强度、韧性、较高的硬度、耐磨性以及在冷热交变条件下组织的稳定性和较好的抗氧化、耐腐蚀性能,在工作温度700℃下具有良好的力学性能和高温性能。由于21–4N钢碳氮锰含量较高,其变形抗力较1Cr18Ni9Ti高30%,室温下强度高、塑性低、脆性大,且加工硬化效应明显,热变形温度范围窄,变形抗力大,生产过程中如锻造、热轧、冷拔时易出现裂纹,导致产品成品率较低,国内一些专业化生产企业该钢种的成品率仅70%–80%,这也是当前该材料亟待解决的重要问题。
1.2 论文的总体思路及主要研究内容
21–4N奥氏体热钢具有很好的耐蚀性能,它主要用来制造发动机的排气阀。发动机的排气阀不但要求具有良好的耐蚀性能和耐热性能,而且需要良好的耐磨性能。但21–4N奥氏体耐热钢的硬度较低、耐磨性能较差。要用来制造排气阀就必须进行化学处理来提高表面硬度及耐磨性,但用常规的热处理方法又难以对21–4N耐热钢进行强化。氮化是化学处理的一种方法,采用氮化能大大提高材料的表面硬度和耐磨性。
因为奥氏体耐热钢含Cr较高,表面会形成含Cr2O3较高的钝化膜,这种钝化膜很致密,而且很稳定,它阻碍氮原子的渗入,使氮化无法实现。人们想了很多办法来清除钝化膜。例如:将工件进行酸洗或炉内腐蚀处理,可去除钝化膜。
本文主要研究21–4N奥氏体耐热钢的表面预先处理工艺,并将预先处理后的21–4N进行软氮化。该预先处理工艺为奥氏体耐热钢进行软氮化提供了一条合理的途径。并对于21–4N钢进行软氮化的三种软氮化方法作一下对比研究,得出最优化的软氮化工艺方法。