S-07钢在高压充气阀芯中的替代应用研究

发布时间：2024-04-19 03:40

　　目的解决高压充气阀S-03钢渗氮阀芯生产过程中周期长、合格率低、渗氮层开裂和贮存过程中锈蚀及方向漏率超标等问题。方法结合S-03钢渗氮阀芯工艺流程,分析其生产及贮存过程中存在的问题,并提出由S-07钢替代S-03钢渗氮工艺,从防锈、硬度和强度3个方面进行两种材料特性理论分析,同时进行耐蚀性试验、功能性试验、力学环境试验和寿命试验考核。结果 S-03钢渗氮阀芯经历湿热试验20 d后,出现轻微锈蚀,盐雾试验96 h后,锈蚀严重,而同条件下的S-07钢阀芯无锈蚀。S-07钢阀芯经过了功能性试验,x,y,z这3个方向的力学环境试验,动作200次的寿命考核试验后,动作灵活,功能测试合格。结论充气阀阀芯完成了S-07钢替代工艺研究,成功解决了影响充气阀功能的阀芯锈蚀问题和渗氮层开裂问题,同时使生产效率提高了约70%,生产成本降低了约50%。

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【部分图文】：

图1S-03钢阀芯结构示意图

为提高阀芯的表面硬度和耐磨性，阀芯的材料为S-03钢，如图1所示，B和C表面需进行渗氮处理，渗氮层厚度不小于0.1mm，渗氮层硬度要求为HRC60～70，其余表面允许有渗氮层。阀芯贮存过程中多批次出现渗氮面锈蚀问题，同时型号发动机交付贮存过程中，用户多次反馈产品年检过程中存在充....

图2S-03钢渗氮阀芯工艺流程

阀芯S-03钢渗氮工艺的工艺流程如图2所示，其中阀芯S-03钢渗氮工艺机械加工、热处理、表面处理、线切割和化学钝化等专业，周转环节多达12次。渗氮采用气体渗氮工艺，即采用氨气作为渗氮介质源，非渗氮部位采用镀镍进行保护，由于S-03钢表面存在自钝化层，采用NH4Cl作为催化剂对钝化....

图3阀芯渗氮层裂纹形貌

2）渗氮层裂纹和合格率低。渗氮后的表层具有极高的表面硬度，可达到HRC60～70，脆性为Ⅰ级。由于氮原子渗入原晶界，破坏原晶界组织，脆性增加，会导致渗氮层与基体结合面存在裂纹，如图3所示，同时孔与孔相交处、孔与平面相交棱边尖角处为应力集中区域，易使渗氮层剥落[6—7]。在型号批产....

图4阀芯锈蚀情况

3）阀芯锈蚀。渗氮处理过程中S-03钢中的铬与NH4Cl中的氮生成CrN，降低不锈钢中自由Cr含量，限制了致密钝化膜的形成。渗氮后虽采取钝化处理可促进钝化膜的形成，但因自由Cr含量不足，极大降低了其耐蚀性能[8]，同时阀芯四方、十字槽采用线切割工艺，线切割过程中因间隙放电的瞬时高....

本文编号：3958179