Клапанът е основен компонент на двигателя и работи при изключително тежки условия:
Висока температура: Температурата на изпускателния клапан може да достигне 650-850 градуса
Високо налягане: страда от въздействието на експлозивен натиск
Корозия: Окисляване и корозия от газ с висока-температура (съдържащ сяра и олово)
Абразия: Чести удари и триене с леглото на клапана
Умора: Механична умора и термична умора, причинени от многократно отваряне и затваряне
Следователно вентилната стомана трябва да притежава:
Висока термична якост и твърдост: Не се размеква при високи температури и поддържа висока якост
Отлична устойчивост на окисление: Устойчивост на окисление от високо{0}}температурен газ
Висока устойчивост на износване: Устойчив на удар и триене
Добра устойчивост на термична умора: Не се напуква при студени и горещи цикли
Издръжливост: Работата не се влошава при продължителна-използване при висока-температура
II. Основни класификации и типични оценки
Вентилната стомана се разделя основно на две категории: мартензитна и аустенитна:
1. Мартензитна вентилна стомана (средно-ниско натоварване, средна температура)
Характеристики: По-високо съдържание на въглерод (0,4-0,6%), главно съдържащ Cr и Si. Може да бъде подсилен чрез закаляване + темпериране, с висока твърдост, добра устойчивост на износване и по-ниска цена.
Температура на използване: По-малка или равна на 700 градуса, използва се най-вече за всмукателни клапани или изпускателни клапани с леко{1}}натоварване.
Типични оценки:
4Cr9Si2 (1.4718): Най-често използваната вентилна стомана с-общо предназначение
4Cr10Si2Mo (1.4731): Съдържа Mo, с по-добра устойчивост при високи-температури и издръжливост
2. Аустенитна вентилна стомана (високо натоварване, висока температура)
Характеристики: високо съдържание на Cr, Ni и добавяне на N, W, Mo и т.н. Якостта при висока-температура, устойчивостта на пълзене и устойчивостта на термична умора са много по-добри от мартензитния тип, но цената е висока и обработката е трудна.
Температура на използване: 700-850 градуса, използва се главно за изпускателни клапани с голямо натоварване.
Типични оценки:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): Най-класическата аустенитна вентилна стомана, усилване с азот, високо съотношение цена-качество
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): Висок Cr, отлична устойчивост на окисление
GH4751 (Nimonic 80A): високотемпературна-сплав на базата на никел, използвана в сценарии с ултра-висока температура и свръх-висока якост
| C | Кр | Si | Мн | Ni | мо | N | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4Cr9Si2 | 0.35~0.50 | 8.0~10.0 | 2.0~3.0 | - | - | - | - | |
| 4Cr10Si2Mo | 0.35~0.45 | 9.0~11.0 | 1.9~2.6 | - | - | 0.7~1.0 | - | |
| 21-4N | 0.45~0.60 | 20.0~22.0 | По-малко или равно на 1,0 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 Мартензитна топлоустойчива стомана X45CrSi9-3 (1.4718) По-малко или равно на 700 градуса Обикновен бензинов двигател, всмукателен клапан за лек дизелов двигател / изпускателен клапан за ниско натоварване
4Cr10Si2Mo Мартензитна топлоустойчива стомана X40CrSiMo10-2 (1.4731) По-малко или равно на 750 градуса Дизелов двигател със средно натоварване, изпускателен клапан на превозно средство
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) Аустенитна стомана на клапан 21-4N 750~800 градуса Изпускателен клапан за тежки камиони, кораби, двигатели с висока мощност