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54SiCr6气门弹簧钢夹杂物塑性化控制
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-07-16
气门弹簧是汽车发动机配气系统中的重要零件，主要起维持配气系统构件中正常接触和促进气阀密封的作用。
气门弹簧是汽车发动机配气系统中的重要零件，主要起维持配气系统构件中正常接触和促进气阀密封的作用。它的服役条件相当苛刻，振动频率为2500～3000HZ，工作应力高达900～1000MPa，同时还要求在150～200℃下长期工作时负荷特性不能大幅度下降，必须具备较高的疲劳强度和良好的抗松弛性能。据统计，汽车的气门弹簧，因非金属显微类夹杂物引起的断裂约占40%，钢丝表面缺陷引起的断裂约占30%。
日本神户钢厂的夹杂物塑性化控制水平很高，其ASEA-SKF处理工艺是夹杂物变性处理方法的代表，很好地解决了夹杂物引起的疲劳断裂问题。国内某厂于2009年10月首次对其生产的54SiCr6弹簧钢进行了试验，发现其抗疲劳性能还达不到生产气门弹簧的标准，夹杂物的控制水平有待提高。将国内A厂生产的54SiCr6弹簧钢中氧化物夹杂的组成与日本神户和新日铁的进行对比分析，提出几种提高A厂气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂塑性的方案，并将改进前后的弹簧钢中氧化物夹杂进行对比，以验证方案的可行性。
表1 试验用的气门弹簧钢盘条样品的化学成分对比
|
样品
|
规格，mm
|
%
|
|||||
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
||
|
日本神户
|
Φ9
|
0.540
|
1.406
|
0.698
|
0.0105
|
0.0106
|
0.676
|
|
日本新日铁
|
Φ9
|
0.585
|
1.463
|
0.701
|
0.0138
|
0.0055
|
0.691
|
|
国内A厂
|
Φ13
|
0.540
|
1.400
|
0.660
|
0.0070
|
0.0020
|
0.640
|
|
样品
|
规格，mm
|
Ni
|
Cu
|
Mo
|
Al
|
Ti
|
O
|
|
日本神户
|
Φ9
|
0.012
|
0.024
|
0.007
|
0.0013
|
0.0005
|
0.00184
|
|
日本新日铁
|
Φ9
|
0.010
|
0.023
|
0.006
|
0.0009
|
0.0005
|
0.00177
|
|
国内A厂
|
Φ13
|
0.020
|
0.010
|
0.010
|
0.002
|
0.0003
|
0.00078
|
通过对比调查国内外3家钢厂生产的气门弹簧钢中夹杂物的形态和成分，可以发现：
1）国外两家钢厂生产的气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂尺寸都比较小，并且其成分大部分都分布在Al2O3-SiO2-CaO三元相图的低熔点区域，变形能力好；国内A厂生产的气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂虽然尺寸不大，但其变形能力较差，与国外钢厂相比，还存有一定的差距，其主要原因是氧化物夹杂中Al2O3含量较高。
2）在冶炼过程中，采用Si-Mn脱氧或硅脱氧并选择最佳的铁合金，降低钢水中铝的含量，选择最佳的耐火材料，同时在精炼时将炉渣的碱度控制在0.71～1.00，不仅可以减少氧化物夹杂的数量、减小它们的尺寸，还可以提高他们的塑性。
3）研究表明，国内A厂生产的弹簧钢54SiCr6的抗疲劳性能得到提高，可以用于生产气门弹簧，改变以前只能用于生产悬架弹簧的状况。
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