柴油機(jī)排氣閥是內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置的關(guān)鍵部件之一，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的性能、壽命和可靠性有至關(guān)重要的影響。然而船用柴油機(jī)排氣閥在運(yùn)行過程中承受較大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，運(yùn)行條件十分苛刻。本文主要是在4Cr10Si2Mo鋼表面采用PIIID技術(shù)制備Cr-C化合物涂層，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子譜儀(XPS)、金相顯微鏡對(duì)基體試樣、PIIID制備Cr-C涂層試樣和鍍硬鉻試樣進(jìn)行了成分、組織及微觀結(jié)構(gòu)分析。主要針對(duì)PIIID制備Cr-C化合物涂層的高溫氧化性能、抗熱疲勞和高溫磨損性能進(jìn)行了詳細(xì)地研究。結(jié)果表明，該Cr-C涂層硬度為Hv953.20，與硬質(zhì)鍍鉻鍍層硬度相當(dāng)。PIIID制備Cr-C涂層質(zhì)量好、顆粒均勻、尺寸細(xì)小、主要呈圓球狀和棒狀，涂層和基體的結(jié)合致密，涂層厚度約為7.19μm，涂層的主要成分為Cr7C3。PIIID技術(shù)制備Cr-C涂層在3.5%NaCl水溶液中的動(dòng)態(tài)電位極化曲線表明：PIIID制備Cr-C涂層的電化學(xué)腐蝕性能在三種材料中。經(jīng)過一系列高溫試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：PIIID制備涂層750℃抗高溫氧化性能十分突出，該涂層氧化速率很慢，從而表現(xiàn)出很好的抗高溫氧化特性；PIIID涂層Cr-C化合物涂層具有非常好的抗高溫氧化性能和高溫磨損性能，其抗熱震性能優(yōu)于硬質(zhì)鍍鉻涂層一倍以上；通過觀察高溫磨損后涂層的微觀形貌，提出了三種涂層的高溫磨損機(jī)理。綜合研究表明，在4Cr10Si2Mo鋼表面上用PIIID法制備的Cr-C涂層具有良好的高溫性能。
4Cr10Si2Mo鋼氣門在電鐓過程出現(xiàn)質(zhì)量問題,對(duì)其化學(xué)成分、硬度和顯微組織進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,由于球化不良而產(chǎn)生的不均勻帶狀碳化物是造成氣門電鐓質(zhì)量問題的重要因素之一。通過改進(jìn)球化退火工藝,使4Cr10Si2Mo鋼的顯微組織中的碳化物形態(tài)、分布得到改善,氣門電鐓的質(zhì)量有了明顯的提高。
4Cr10Si2Mo鋼氣門桿部在精磨后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)"麻坑"。通過低倍檢測(cè)、顯微組織觀察、SEM能譜分析等手段對(duì)"麻坑"產(chǎn)生的原因進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,其產(chǎn)生的原因與Si、Al、Ca形成的脆性?shī)A雜物有關(guān),在金屬塑性變形及冷、熱加工過程中,由于受到拉應(yīng)力作用,脆性?shī)A雜物碎裂后脫落而造成。為了防止"麻坑"的產(chǎn)生,必須提高氣閥鋼冶金質(zhì)量,嚴(yán)格控制氣門原材料表面質(zhì)量及夾雜物的數(shù)量、大小、分布、形態(tài)。
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