用于阀门镶件的低成本铁基合金

主题

市场的影响

引擎设计

欧洲杯足球竞彩适应新燃料的材料

钴基合金

铁基合金

磨损测试

总结

市场的影响

汽车引擎设计者被相互矛盾的需求所困扰。一方面,他们必须降低成本,因为激烈的国际竞争促使企业需要降低产品价格,以维持其市场地位。另一方面,它们还必须提供更强大、更高效的发动机,因为客户对性能更好、保修期更长、排放更少污染物的发动机的需求同样强烈。这两种要求通常是相互排斥的,但现在,由于为汽车行业开发了一种新的先进合金,这两种要求都有望得到满足。

引擎设计

降低污染物排放的要求让发动机设计者头疼不已。重新设计的发动机和更清洁的燃烧燃料正迫使更高成本的原材料规格的发动机部件,以满足严格的新标准。欧洲杯足球竞彩对于气门机构部件,特别是阀门和阀座镶嵌件(VSIs),问题很简单。在经过重新设计以产生更少欧洲杯足球竞彩污染物的发动机中,用于这些应用的现有材料磨损更快——换句话说,旧阀门和VSI材料无法满足新发动机的耐磨目标。

耐磨性一直是发动机设计者关注的首要问题。在这个重新设计的引擎、全新的引擎设计和更清洁的燃料时代,它变得更加重要。发动机气门机构的工作环境总是涉及到强烈的热应力和机械应力,特别是对于体积小但至关重要的vsi。VSIs位于燃烧缸的进排气口,必须承受高达20.7MN.m的阀座压力-2工作温度达到650°C。由于越来越严格的清洁空气法规,这些紧张的操作条件变得更加具有挑战性。新规定要求使用燃烧温度更高、更清洁的燃料,从而减少阀门和阀座界面上的燃烧沉积物。当已建立的VSI材料用于新发动机时,气门机欧洲杯足球竞彩构部件不再受益于燃烧副产物沉积的涂层保护层。因此,这些部件更容易受到摩擦滑动的影响,并且由于金属之间的接触,磨损速度更快。为了应对这些更苛刻的操作环境,发动机设计师们发现自己面临的任务是寻找新的VSI材料,以满足更苛刻的性能要求。欧洲杯足球竞彩

欧洲杯足球竞彩适应新燃料的材料

这是一个公认的经验法则,广泛的性能改进,如上述概述很少结合较低的成本。当发动机制造商转向钴基材料,以帮助防止磨损增加时,这显然是一种情况,因为新的设计和新的燃料使传统材料过时。欧洲杯足球竞彩

钴基合金

钴基合金显然是首选,因为它们在最严酷的发动机应用中具有抵抗磨损的能力。钴独特的材料结构提供了卓越的耐磨性,腐蚀,氧化和硫化。在使用新一代清洁燃料的新发动机项目中,钴通常可以解决磨损问题。尽管钴具有吸引人的耐磨性能,但其相对较高的成本和不稳定的价格,使其不是理想的气门机构部件。

显然,选择钴基合金是一个昂贵的解决方案。许多柴油发动机制造商都表示,他们需要新的气门机构部件材料,这种材料既能提供可接受的耐磨性能,又能以较低的成本做到这一点,而且没有钴的定价不可预测性。欧洲杯足球竞彩铸造和机加工vsi的制造商Winsert Inc是一家能够做出回应的公司。该公司认识到需要新的VSI材料来减少磨损并取代钴,并看到了利用其合金设计能力开发替代材料的机会。欧洲杯足球竞彩

铁基合金

1992年,Winsert开始与一家大型柴油发动机OEM公司的工程师团队合作,该公司最近改变了发动机的设计。这些发动机较高的汽缸压力和温度使得人们需要价格合理的耐磨合金。经过五年的研发努力,W77T6终于问世。它是一种具有高级耐热和耐磨性能的铁基合金。

W77T6合金旨在取代钴基材料,传统上用于苛刻的发动机应用。欧洲杯足球竞彩该合金的特点是硬M的混合6C、M2铁基VSI材料特有的C和MC型碳化物。欧洲杯足球竞彩这些碳化物均匀地分布在材料中,使合金具有很强的耐磨性。

磨损测试

W77T6合金优越的耐磨性能已在许多磨损试验中得到证实,每一项试验都表明,W77T6合金的磨损水平与钨铬钴合金3的磨损水平相当,有时甚至更好。在大型OEM的高性能柴油发动机测试中,W77T6合金的平均衰退磨损为4.7 × 10-4厘米每1000小时。在另一组运行在1200转/分钟的天然气燃料发动机中测试时,合金的平均衰退为2.4 x 10-3经过5500小时以上的磨损厘米。在这两项测试中,W77T6合金的性能都超过了7.8 x 10的目标-4每1000小时磨损厘米。

目前,Winsert的铸造厂正在提供四款高容量柴油发动机方案,vsi由W77T6专利合金制成(图1)。这些发动机的主要应用是8级,在公路卡车上使用。卡车发动机oem对这种材料的迅速接受在一定程度上得益于该公司的磨损测试能力。他们设计了一种磨损测试仪,可以模拟VSI材料的滑动磨损和粘接磨损。欧洲杯足球竞彩这种性能的好处是,各种材料和表面处理的测试可以快速进行,成本也相对较低。欧洲杯足球竞彩

图1所示。为了满足蓝图对硬度和耐磨性的要求,vsi经过热处理,温度超过1010°C。

在实验室进行的测试已通过常规驾驶条件下的现场测试得到验证。现场测试欧洲杯足球竞彩的材料显示出相似的磨损水平,证实了实验室磨损测试仪的准确性。

总结

目前,有八个发动机项目正在测试W77T6合金。如果这种材料在这些OEM实验室和现场测试中显示出可接受的磨损水平,那么它很可能在所有这些方案中取代钴基vsi,因为一个非常重要的原因——用W77T6制造的vsi的成本不到用钴基材料制造的vsi的一半。欧洲杯足球竞彩看来,由于合金技术的新材料,性能和环境的改善并不一定要付出欧洲杯足球竞彩代价。

主要作者:Kevin Myers

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》,第7卷。12页755-56 1999年12月。

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