33cr23ni8mn3n(23-8n)属于内燃机气阀用钢,主要应用于大功率柴油机的排气阀制造,并展现出优异的性能,有望替代传统的45cr14ni14w2mo(14-14)钢。
23-8n的执行标准为gb/t 12773-2008,化学成分如下:
碳(c)含量:0.28-0.38%
硅(si)含量:0.50-1.00%
锰(mn)含量:1.50-3.50%
磷(p)含量:≤0.040%
硫(s)含量:≤0.030%
镍(ni)含量:7.00-9.00%
铬(cr)含量:22-24%
钼(mo)含量:≤0.050%
钨(w)含量:≤0.040%
氮(n)含量:0.25-0.35%
23-8n热处理后的物理性能参数:
硬度:≥25hrc
抗拉强度:≥850mpa
屈服强度:≥550mpa
伸长率:≥20%
断面收缩率:≥30%
大功率柴油机的排气阀工作温度一般为650~750℃,甚至高达850℃。在这样的高温环境下,排气阀需要承受高温燃气的冲刷和腐蚀。为了提高排气阀的使用寿命,通常会在阀盘的锥面上堆焊斯太立合金,使其能承受850℃高温燃气的冲刷和腐蚀。然而,这种传统钢材在高温下的性能有限,无法满足现代柴油机的高性能需求。
23-8n钢在1100℃加热10min时的晶粒度为10级,组织为奥氏体加碳化物,在1200℃加热10min时的晶粒度为4~5级,组织为奥氏体加碳化物。这说明该钢在1100~1200℃固溶处理没有出现欠热和过热现象,这是由于该钢中合金元素的综合作用扩大了奥氏体相区,使固溶处理的温度范,在1100~1200℃固溶处理温度下,33cr23ni8mn3n钢的奥氏体晶粒较细,时效析出的碳化物也相对细小,引起细晶强化和弥散强化,使该钢具有较高的室温和高温下的拉伸性能。这表明该钢可以用作大功率柴油机的进气阀。
装机试验的结果表明其抗燃气腐蚀和抗高温氧化的性能亦高于45cr14ni14w2mo钢,使用寿命不低于45cr14ni14w2mo钢。这一突破性的发现为大功率柴油机排气阀的材料选择提供了新的可能,有望大幅提高柴油机的性能和可靠性。