Wysokowydajne stopowe zawory wydechowe silnika spalinowego ISO9001

Stop LF8 (stop zaworu LF8) do wysokowydajnego zaworu wydechowego silnika spalinowego

PRODUKT

Stop LF8 (stop zaworowy LF8) do wysokowydajnych silników spalinowych (silnik Diesla i silnik benzynowy) zawory wydechowe do samochodów, lokomotyw, ciągników, statków, zbiorników, platform wiertniczych, maszyn budowlanych i elektrowni mobilnych itp. Może być również do wysokich mocne elementy złączne w podwyższonych temperaturach.

FORMULARZ PRODUKTU

Pręt i pręt: stan dostawy jest walcowany, poddawany obróbce cieplnej, utlenianiu, odkamienianiu, toczony, szlifowany i polerowany itp.

Inne: tarcza, bezszwowa rura i rura, cylinder, kucie, blok kuźniczy itp.

ZASTOSOWANIE

Stop LF8 jest stosowany głównie w zaworze wydechowym wysokosprawnego silnika spalinowego o temperaturze roboczej do 750 ° C. Ponieważ stop LF8 ma wyższą wytrzymałość i twardość w temperaturze pokojowej i wysokiej temperaturze niż stop 80A, oczekuje się, że będzie on preferowanym materiałem na stop zaworów do wysokiej temperatury roboczej 750 ° C.

SZKIC ZAWORU WYDECHOWEGO

PROCEDURA PRODUKCJI ZAWORU WYDECHOWEGO

Zaślepienie → Elektryczne rozgrzewanie kucie półfabrykatu głowicy → Obróbka cieplna półfabrykatu głowicy i pręta → Zgrzewanie tarciowe → Zgrubne toczenie lub szlifowanie → Toczenie wykończeniowe → Cięcie stałej długości → Półdrobne szlifowanie trzpienia → Chromowanie trzpienia zaworu → Dokładne szlifowanie trzonu → NDT gotowego zaworu → Dostawa

STAN POWIERZCHNI ZAWORU WYDECHOWEGO

MIEJSCE PRODUKCJI ZAWORU WYDECHOWEGO

SKŁAD CHEMICZNY (% wag.):

Tabela 1

PRZEGLĄD

Zawory wydechowe silnika spalinowego działają w wysokiej temperaturze na korozję gazową i działanie silnych naprężeń oraz w innych trudnych warunkach, a zawór wydechowy wytrzymuje temperaturę do 600-800 ° C. Stop 80A i stop 751 są dwoma powszechnie stosowanymi stopami zaworów. Dzięki dużej ilości aplikacji Alloy 80A zyskuje coraz większą uwagę ze względu na wysoką temperaturę. Po zbadaniu mikrostruktury i właściwości stopu 80A stwierdzono, że wzrost stosunku Ti / Al znacznie poprawił właściwości mechaniczne w temperaturze pokojowej. Gdy Ti / Al jest stosunkowo niski, faza β-NiAl wytrąca się z kryształu, co spowoduje pękanie materiału w wysokiej temperaturze.

Ponieważ wymagania dotyczące redukcji emisji stale rosną, wymagania dotyczące wydajności silnika stale rosną, a temperatura komory spalania również ulega dalszej poprawie. Zgodnie z obecnymi badaniami wydajności stopu zaworu wydechowego w wysokich temperaturach stwierdzono, że stop 80A i stop 751 można stosować w około 700 ° C, ale gdy temperatura osiągnie 750 ° C, działanie tego rodzaju w wysokich temperaturach stop wydaje się niewystarczający i często powoduje awarię zaworu wydechowego podczas pracy. Dlatego, aby dostosować się do rosnącej temperatury pracy zaworu wydechowego, należy opracować nowy typ stopu zaworu o lepszej wydajności niż stop 80A, który działa w temperaturze około 750 ° C.

Stop LF8 dla zaworu wydechowego został opracowany na podstawie stopu 80A w celu zbadania wpływu Cr, Al, Ti i Co na fazę wytrąconą.

Badanie wykazało, że wraz ze wzrostem zawartości Cr faza γ 'nieznacznie wzrosła, co wskazuje, że Cr miał niewielki wpływ na fazę γ'. Wzrost zawartości Cr najpierw doprowadził do przekształcenia typu węglika z M ₇ C ₃ do M ₂₃ C ₆ , a następnie liczba M ₂₃ C ₆ wzrosła wraz ze wzrostem zawartości Cr. Gdy zawartość Cr przekroczyła 20%, w stopie pojawiła się duża liczba faz α-Cr.

Wraz ze wzrostem zawartości Al, faza γ 'znacznie wzrosła, węgliki M ₂₃ C6 nieznacznie wzrosły, co wskazuje, że Al był głównym elementem tworzącym fazę γ', ale również uczestniczył w tworzeniu węglików M ₂₃ C ₆ .

Zawartość fazy γ 'wzrastała wraz ze wzrostem zawartości Ti, ale gdy zawartość Ti osiąga 4,5%, w fazie wytrącania równowagi istniała duża liczba η faz kruchości, o zawartości sięgającej 10,634%, więc zawartość Ti w stopie powinna mieścić się w zakresie od 3,5-4,0%.

Wraz ze wzrostem zawartości Co liczba fazy γ 'i fazy M ₂₃ C ₆ była zasadniczo niezmieniona, co wskazuje, że Co nie uczestniczył w tworzeniu fazy γ' i fazy M ₂₃ C ₆ , ale istniał tylko w matrycy w forma stałego roztworu.

Analiza wykazała, że ​​wzrost zawartości pierwiastka Cr nieznacznie zwiększył ilość fazy γ ', co nie tylko zmieniło rodzaj węglika, ale także zwiększyło ilość M ₂₃ C _6. Pierwiastek Cr głównie zwiększa zdolność do utleniania i odporność na korozję . Jednak nadmierna zawartość Cr może tworzyć fazę α-Cr, więc zawartość należy kontrolować na poziomie 17–20%. Wzrost Al i Ti może znacznie zwiększyć wytrącanie fazy γ 'i jest ważnym elementem tworzącym fazę γ'. Ale chociaż zwiększenie zawartości Ti i Al zwiększa zawartość fazy γ ', aby uniknąć fazy kruchości η, zawartość Ti + Al powinna wynosić 5,5-7,0%, a stosunek Ti / Al powinien wynosić 1,16-2,00. Dodatek Co miał niewielki wpływ na fazę γ 'i fazę M ₂₃ C ₆ , ale może wzmocnić stop za pomocą roztworu stałego. Pierwiastek Co może zmniejszać rozpuszczalność pierwiastków Al i Ti w matrycy γ i odgrywać rolę wzmocnienia stałego roztworu, i może być odpowiednio dodany w celu zwiększenia wytrzymałości stopu.

W oparciu o powyższe badania zwiększono zawartość Cr w celu poprawy odporności stopu na utlenianie, zwiększono zawartość Fe w celu zmniejszenia kosztu stopu i zmniejszono ilość Ni. Konkretny skład pokazano w tabeli 1 powyżej.

METALOGRAFIA

Ryc. 1 Mikrografia SEM przedstawiająca mikrostrukturę i odpowiadające jej widma energetyczne stopu po obróbce cieplnej

Ryc. 2 Mikrografia TEM wytrąconych faz i dyfrakcji stopu

Tabela 2 Faza opadów stopu po obróbce cieplnej

Ryc. 1 Mikrografy SEM przedstawiające mikrostrukturę i odpowiednie widma energetyczne stopu po obróbce cieplnej

(a) skan mikrograficzny; (b) węgliki graniczne ziarna; (c) widmo EDS dla M ₂₃ C ₆ ; (d) Widmo EDS MC

Ryc. 2 Mikrografie TEM wytrąconych faz i wzorów dyfrakcyjnych stopu

(a) fazy γ'; (b) faza TiC; (c) fazy M ₂₃ C ₆

Tabela 2 Faza opadów stopu po obróbce cieplnej

Z ryc. 1 i ryc. 2 widać, że mikrostruktura stopu LF8 po obróbce cieplnej jest matrycą austenityczną z dużą liczbą bliźniaków wyżarzających. Wielkość ziarna waha się od 20 mikronów do 150 mikronów. Fazy ​​γ ', M ₂₃ C ₆ i TiC są wytrącane. Zgodnie z wynikami obliczeń termodynamicznych faza γ 'jest główną fazą wzmacniającą w stopie LF8, która odgrywa rolę wzmocnienia opadowego. Gdy faza γ 'wzrośnie, energia interfejsu zostanie zwiększona, aby zwiększyć niestabilność systemu. Faza γ 'wytrąca się w procesie starzenia stopu żaroodpornego i ma na nią wpływ zarówno temperatura, jak i czas. W stopie LF8 faza γ 'była bardzo mała po 760 ° C / 5 godzin starzenia. Fazy ​​γ 'nie można było odróżnić pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM), jak pokazano na rycinie 1. Mała faza γ' w matrycy była wyraźnie widoczna na rycinie 2. Faza γ 'w stopie LF8 jest prawie sferyczna i rozmieszczona w krysztale . Rozmiar wynosi około 20 nm. Stop LF8 ma krótki czas starzenia, a mniejszy rozmiar i mniejsza zawartość fazy γ 'znajdowały się na początkowym etapie wytrącania bez zgrubienia lub wzrostu. Tabela 2 przedstawia jakościowe wyniki ekstrakcji chemicznej i analizy fazowej dyfrakcji rentgenowskiej stopu LF8 po obróbce cieplnej. Z tabeli wynika, że ​​stała sieci γ 'ɑ 0 = 0,357 do 0,358 nm, Cr rozpuszcza się w stopie, ilość fazy γ' nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem zawartości Cr. Jak można zobaczyć ze skanowanych zdjęć na RYS. 1 (b) i zdjęcia widma energii na FIG. 1 (d), Cr ₂₃ C6 jest głównym węglikiem strąconym, wykazującym nieciągłą elipsę o długości 400–800 nm. Cr ₂₃ C ₆ , który jest częściowo rozłożony w krysztale, ma okrągły kształt plamki. Patrz z tabeli 5, że stała sieci ɑ 0 = 0,430 do 0,431 nm, Cr i Ni w stopie rozpuszczono w M ₂₃ C ₆ z wytworzeniem Cr ₂₃ C ₆ . Cr ₂₃ C6 rozmieszczony na granicy ziaren działa jak wiązanie gwoździa w stosunku do granicy ziaren i może skutecznie zwiększyć wytrzymałość stopu na wysokie temperatury. Ciągle rozłożona faza Cr ₂₃ C ₆ zmniejszy energię interfejsu, ale nieciągły rozkład Cr ₂₃ C ₆ ma lepszy wpływ na efekt przypinania granicy ziarna, a rozmiar nie powinien być zbyt duży. Jeśli czas starzenia jest zbyt długi, faza Cr ₂₃ C ₆ jest podatna na agregację i wzrost, co wpłynie na działanie stopu w wysokich temperaturach. Można to zobaczyć ze skanowanych zdjęć na RYS. 1 (a) i zdjęcia widma energii na FIG. 1 (c), że węgliki wytrącone z kryształu to MC, które są małymi blokami o małej ilości i wielkości 500-1000 nm. Ze zdjęcia transmisyjnego (RYS. 2b) można również wyraźnie zaobserwować TiC, który ma postać krótkiego paska. Tabela 2 pokazuje stałą sieci fazy MC ɑ 0 = 1,060 do 1,062 nm, która jest względnie duża. TiC można podzielić na formy pierwotne i wtórne. Pierwotne węgliki TiC powstają w procesie krzepnięcia i są głównie rozmieszczone w granicach ziaren i na ich granicach. Średni rozmiar węglików TiC jest stosunkowo duży. Wtórny TiC jest wytrącany z matrycy γ 'lub przekształcany przez inne fazy podczas chłodzenia i obróbki cieplnej stopów poddanych obróbce na gorąco lub długotrwałego użytkowania. Pierwotny TiC jest stosunkowo stabilny w obróbce na gorąco i obróbce cieplnej ze względu na jego duży rozmiar i wysoką temperaturę wytrącania i rozpuszczania. Z oprogramowania termodynamicznego można zauważyć, że nie było fazy równowagi TiC wytrąconej w 760 ° C fazie równowagi. Wszystkie wytrącone fazy obliczone za pomocą oprogramowania termodynamicznego były wszystkimi wytrąconymi fazami równowagi, z wyłączeniem faz nierozpuszczonych lub innych faz przejściowych. TiC występujący w stopie powinien stanowić niewielką ilość pierwotnego TiC w części o wysokiej rozpuszczalności, która nie została ponownie rozpuszczona.

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE

Rycina 3 Porównanie właściwości rozciągania i twardości stopu LF8 i stopu 80A

Rycina 4 Wydajność mechaniczna stopu LF8 w wysokiej temperaturze badanych próbek po konwencjonalnej obróbce cieplnej

Rycina 5 Równomierny termodynamiczny schemat fazowy stopu

Ryc. 3 Porównanie właściwości wytrzymałościowych i twardości stopu LF8 i stopu 80A

Ryc. 4 Wydajność mechaniczna stopu LF8 w wysokiej temperaturze badanych próbek po konwencjonalnej obróbce cieplnej (a) wytrzymałość na rozciąganie; (b) granica plastyczności

Ryc. 5 Termodynamiczny schemat fazowy stopu (a) Termodynamiczny schemat fazowy stanu stopu LF8; (b) Termodynamiczny schemat fazowy stopu 80A stanu równowagi.

Z figury 3 można zobaczyć, że stop LF8 ma odpowiednio wytrzymałość na rozciąganie 1307MPa i granicę plastyczności odpowiednio 973MPa, a jego twardość wynosi 40,8 HRC. Stop 80A ma wytrzymałość na rozciąganie 1194MPa i granicę plastyczności 776MPa w temperaturze pokojowej, a jego twardość wynosi 37,6 HRC. Stop LF8 jest odpowiednio o 8,6%, 20% i 7,9 wyższy niż stop 80A.

Z figury 4 (a) 5 (b) widać, że wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności stopu LF8 i stopu 80A zmniejszała się wraz ze wzrostem temperatury. Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności stopu LF8 w 750 ° C wynosiły 845MPa i 750MPa, podczas gdy dla stopu 80A w 750 ° C były tylko 802MPa i 657MPa. Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności stopu LF8 były znacznie wyższe niż dla stopu 80A w 750 ° C, które były odpowiednio o 5,0% i 12,4% wyższe.

Zawartość, rozmiar i rozkład fazy wytrąconej w stanie starzenia mają duży wpływ na wytrzymałość materiału metalowego, a stabilność mikrostruktury po starzeniu będzie również miała wpływ na właściwości mechaniczne stopu. γ 'i węgliki są ważnymi fazami wzmacniającymi stopów na bazie niklu. W stopach żaroodpornych na bazie niklu istnieje zależność między kratami między γ 'a podłożem. Po starzeniu rośnie niedopasowanie między γ 'struktury LI2 a substratem, co łatwo przekształcić w bardziej stabilną strukturę sześcienną. Po 760 ° C / 5 godzin starzenia stop LF8 został wzmocniony przez wytrącenie fazy γ 'i węglika z granicy ziarna. Rycina 5 to wynik obliczeń oprogramowania termodynamicznego do obliczeń termicznych. Zgodnie ze schematem faz równowagi wytrącona zawartość fazy γ 'stopu LF8 γ' w fazie równowagi w 760 ° C wynosiła 27,21%, a stopu 80A tylko 18,60%. Stop LF8 był o 8,61% wyższy niż faza wytrąconej równowagi γ 'stopu 80A. Wskazuje to, że faza γ 'wytrącona w stopie LF8 była większa niż w stopie 80A w 760 ° C, więc wytrzymałość stopu LF8 była teoretycznie wyższa niż w stopie 80A. W tym samym czasie do stopu dodano Co, aby zwiększyć efekt wzmocnienia stałego roztworu i zmniejszyć rozpuszczanie fazy γ '. Pęknięcia na granicy ziaren w wysokiej temperaturze są często głównymi przyczynami przedwczesnego uszkodzenia stopu. Węgiel ma tendencję do dyfuzji do granicy ziaren w wysokiej temperaturze, tak że węgliki bogate w Cr na granicy ziaren gromadzą się i rosną, i ostatecznie tworzą kruchą fazę blaszkowatą, aby zmniejszyć wytrzymałość i wytrzymałość stopu w wysokiej temperaturze. W porównaniu ze stopami żaroodpornymi na bazie niklu, takimi jak stop 80A, stop 751 i stop 617, węgliki graniczne ziarna nie były ciągłe w stopie LF8 po obróbce cieplnej. Węglik o tej morfologii może skutecznie przybić granicę ziarna, poprawić siłę wiązania granicy ziarna stopu, zwiększyć odporność poślizgu granicy ziarna, zmniejszyć powstawanie źródła pęknięcia granicy ziarna i poprawić odporność granicy ziarna na rozciąganie.

Analiza danych eksperymentów mechanicznych wykazała, że ​​stop LF8 miał wyższą wytrzymałość i twardość niż stop 80A i oczekiwano, że będzie on preferowanym materiałem stopowym dla zaworu wydechowego silnika spalinowego w temperaturze roboczej do 750 ° C.

PRZEWAGA KONKURENCYJNA:

(1) Ponad 50-letnie doświadczenie w badaniach i rozwoju stopów wysokotemperaturowych, stopów odpornych na korozję, stopów precyzyjnych, stopów ogniotrwałych, metali rzadkich i metali szlachetnych oraz produktów.
(2) 6 kluczowych laboratoriów i centrum kalibracji.
(3) Technologie patentowe.

(4) Średnia wielkość ziarna 9 lub drobniejsza.

(5) Wysoka wydajność

TERMIN BIZNESOWY