21-4N气门钢的高温性能

发布时间：2021-08-15 06:19

　　研究了21-4N气门钢在选定温度下的拉伸和摩擦磨损性能。研究结果表明:随温度提高,21-4N钢的抗拉强度和屈服强度下降,塑性先增后减。在室温～650℃区间,21-4N钢的摩擦系数和磨损量都表现为先减后增,在500℃时达到最小值。室温下21-4N钢的磨损量较大,磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损;400～600℃时,试样磨损量较小,氧化磨损和黏着磨损为主要磨损机制;600～650℃时,21-4N钢磨损量急剧增加,表现为严重的氧化磨损和磨料磨损,附带有轻微的黏着磨损。 

【文章来源】：材料科学与工程学报. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

21-4N试样的拉伸试验数据（a）应力应变曲线；（b）试样强度和伸长率

图1(a）为实验用摩擦磨损试验机的原理图。具体试验条件如下：转速60r/min，载荷300N，干摩擦，单次试验时长1h，温度分别为650、600、500、400和25℃。图1(b）为气门球头销磨损体积的求解示意图，利用电子显微镜对气门磨损面进行多次测量后取其平均值，可得到最大磨损面A的半径a；通过数字式游标卡尺多次测量得到试验前球头的半径r；气门球头试样磨损后的剩余高度b由式（1）求得；球头销磨损体积v可通过式（2）求出。3 结果与讨论

图3(a）显示试样不同温度拉伸过程均可划分为弹性形变、均匀塑性形变、局部形变和断裂4个阶段。在试验初始阶段试样处于弹性形变过程，其变化趋势表现为直线。当应力上升到一定值时，试样拉伸曲线呈现为一小段屈服平台。当应力达到屈服极限后，试样进入均匀塑性形变过程，出现变形硬化现象。此后材料进入局部形变阶段，开始拉伸断裂过程[16]。从图3(b）可知，当温度从室温上升到400℃时，21-4N钢的抗拉强度和屈服强度下降速率较慢；当温度从400℃上升到650℃时，其抗拉强度和屈服强度下降速度加快。而其伸长率在整个温度区间呈先增大后降低的趋势。说明21-4N钢在室温～400℃下具有较好的强度，塑性变形能力逐渐增强；而高温下强度下降明显，塑性变形能力逐渐减弱。图3 21-4N试样的拉伸试验数据（a）应力应变曲线；（b）试样强度和伸长率

【参考文献】：
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本文编号：3344025