閥門用鋼生產工藝

閥門鋼（gas valve steel；valve steel）適合于制造各種閥門用的鋼種，也稱氣閥鋼(gas valve steel)。為提高閥門鋼的耐磨性和耐蝕性，還可對其進行表面滲鋁和堆焊硬質合金等表面改性處理 [1]  。

汽車和內燃機工業的發展，推動了閥門鋼的開發，最早的閥門鋼是20世紀20年代的0.4C-12Cr鋼。1930年開始使用8.5Cr-3Si鋼。1942年英國列人標準中的牌號為En52。稍后法國提出了10Cr-2Si-1Mo鋼。這樣就形成了以Cr-Si為主的馬氏體型閥門鋼。這種鋼在650℃以下有良好的熱強性和抗氧化性，且較經濟，各國還廣泛用于低負荷的排氣閥門和中負荷的進氣閥門。我國標準中的牌號為4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo。增加碳含量并加人鎳、鉬、鎢、釩等可提高耐熱性，發展為高碳馬氏體型耐熱鋼，碳含量最高達0.80%～0.85%，如X80CrSiNi20(XB）、X85CrMoV193、X80CrSiMoW152等。我國研制了新鋼種MF811。

中、高負荷的排氣閥-般采用奧氏體型閥門鋼。最早使用的是高碳18Cr-8Ni奧氏體鋼。為了提高鋼的熱強性添加了鎢、鉬，并相應提高了鎳的含量，如X45CrNiW189、14Cr-14Ni-2W-1Mo鋼。在21Cr-12Ni鋼中加入0.2%N進-步穩定了奧氏體并增加了鋼的硬度和延緩了碳化物的集聚。用錳代替Cr-Ni鋼中的鎳始于1945年。1950年Jenmings發現硅含量小于0.25%顯著提高了抗氧化鉛腐蝕的能力。1952年美國發明了低硅的21Cr-9Mn-4Ni-N鋼（21-4N)，與21Cr-12NiN、14Cr-14Ni-2W-Mo相比，性能*較經濟，在汽油機排氣閥門仁迅速得到廣泛應用。在21-4N鋼某礎上添加硫改善切削性能形成了21-4NS。添加鈮、鉬、鎢和釩，提高了高溫強度、疲勞強度和耐磨性，開發了21-4WNbN，X60CrMnMoVNbN2110鋼。21-4N鋼硅低氮高，生產難度大，對其成分進行調整，成為21-2N，這種鋼用于輕負荷排氣閥更為經濟。23-8N是用于柴汕機排氣閥門較經濟的材料，性能優于21-12N和14Cr-14Ni-2W-Mo鋼，工藝性能也優于21-4N鋼。美國還致力于改善閥門鋼的高溫疲勞強度和抗腐蝕、耐磨性的研究，開發了汽油機、柴油機兩用的新型排氣閥門材料VMS513，在高溫下的疲勞強度比21-4N高40% [2]  。

按組織類型閥門鋼分為馬氏體型和奧氏體型。常用的馬氏體型閥門鋼有4Cr9Si2和4Cr10Si2Mo鋼。4Cr9Si2鋼用作700℃以下工作的汽車發動機、柴油機的排氣閥。4Cr10Si2Mo鋼可用作工作溫度不超過750℃的中、高負荷汽車發動機和柴油機的排氣閥。使用較廣泛的奧氏體型閥門鋼是4Cr14Ni14W2Mo鋼，用于制作使用溫度不超過750℃的內燃機重負荷排氣閥。其他的奧氏體型閥門鋼還有5Cr21Mn9Ni4N和2Cr21Ni12MnSiN鋼。

我國閥門鋼的研究生產始于20世紀50年代。在YBII 1959《耐熱鋼技術條件》中列入了通4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、4Cr14Ni14W2Mo三個閥門鋼牌號。70年代開始研制21-N。80年代國產閥門鋼進入全面發展階段。引進消化了21-4WNbN，XB，21-12N，23-8N，21-2N，X85CrMoV182，X60CrMnMoVNbN2110，20-11P等 [3]  。