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日本神户制钢超高强度线材SAE9254、KHV7、KHV10N、KHV12N汽车发动机气门簧钢丝
随着人们环保意识的增强,降低车辆燃料消耗、减少CO2排放的呼声越来越高。作为汽车发动机重要部件的气门簧钢丝,提高其疲劳寿命并降低其重量已成为一个重要课题。
日本神户制钢的超高强度线材经过20多年的发展,以SAE9254钢为基础,相继研发出KHV7、KHV10N、KHV12N。其发展历程为:在SAE9254钢的基础上增加C含量,同时添加V元素,开发出KHV7钢,经过渗氮处理后,钢丝的疲劳强度提高到SAE9254钢的1.3倍;为减少回火造成的抗拉强度降低,使Si元素的质量分数达到2.0%,开发出KHV10N钢,经过渗氮处理和喷丸处理后,钢丝疲劳强度可以达到SAE9254钢的1.4倍;加大Cr、V的添加量,生产出超高强度的KHV12N钢,钢丝疲劳强度可以达到SAE9254钢的1.55倍。日本神户制钢开发的气门簧用钢的化学成分见下表:
钢种 |
C |
Si |
Mn |
Ni |
Cr |
V |
KHV12N |
0.60 |
2.15 |
0.45 |
0.20 |
1.75 |
0.27 |
KHV10N |
0.58 |
2.00 |
0.85 |
0.30 |
0.95 |
0.10 |
KHV7 |
0.62 |
1.45 |
0.60 |
|
0.60 |
0.12 |
SAE9254 |
0.55 |
1.40 |
0.65 |
|
0.65 |
|
SAE6150 |
0.50 |
0.25 |
0.80 |
|
0.95 |
0.20 |
SAE1070 |
0.70 |
0.25 |
0.80 |
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日本神户制钢气门簧的生产工艺为:钢坯→热轧→线材扒皮→铅浴热处理→拉拔→油淬火→涡流探伤→冷卷→消除应力→卷后修磨→(渗氮处理)→喷丸处理→应变时效→缠绕加工。钢丝高强化的措施有:1)控制夹杂物,通过控制炉渣碱度来控制Si含量或者使Al的含量达到最优化都是控制夹杂物的必要措施;2)渗氮处理,渗氮处理温度一般为400~600℃,经过渗氮处理后的弹簧钢丝表面硬度显著增加,表面残余压应力提高,能显著提高疲劳强度;3)喷丸处理,经过喷丸处理的气门簧钢丝表面残余压应力显著提高,钢丝表面硬度也能显著提高,进而可以提高气门簧的疲劳强度和寿命。
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