Katup adalah komponen inti mesin dan beroperasi dalam kondisi yang sangat keras:
Suhu tinggi: Suhu katup buang bisa mencapai 650-850 derajat
Tekanan tinggi: Menderita dampak tekanan ledakan
Korosi: Oksidasi dan korosi oleh-gas bersuhu tinggi (mengandung belerang dan timbal)
Abrasi: Sering terjadi benturan dan gesekan pada dudukan katup
Kelelahan: Kelelahan mekanis dan kelelahan termal yang disebabkan oleh pembukaan dan penutupan berulang kali
Oleh karena itu, baja katup harus memiliki:
Kekuatan dan kekerasan termal yang tinggi: Tidak melunak pada suhu tinggi dan mempertahankan kekuatan tinggi
Ketahanan oksidasi yang sangat baik: Menolak oksidasi oleh-gas bersuhu tinggi
Ketahanan aus yang tinggi: Tahan terhadap benturan dan gesekan
Ketahanan lelah termal yang baik: Tidak retak pada siklus dingin dan panas
Ketangguhan: Kinerja tidak menurun dalam-penggunaan suhu tinggi-jangka panjang
II. Klasifikasi utama dan nilai tipikal
Baja katup terutama dibagi menjadi dua kategori: Martensitik dan Austenitik:
1. Baja katup martensit (sedang-beban rendah, suhu sedang)
Karakteristik: Kandungan karbon lebih tinggi (0,4-0,6%), terutama mengandung Cr dan Si. Dapat diperkuat melalui quenching + tempering, dengan kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, dan biaya lebih rendah.
Suhu penggunaan: ≤ 700 derajat, sebagian besar digunakan untuk katup masuk atau katup buang-beban ringan.
Nilai tipikal:
4Cr9Si2 (1.4718): Baja katup tujuan umum yang paling umum digunakan
4Cr10Si2Mo (1,4731): Mengandung Mo, dengan kekuatan dan ketangguhan-suhu tinggi yang lebih baik
2. Baja katup austenitik (beban tinggi, suhu tinggi)
Karakteristik: Cr, Ni, dan penambahan N, W, Mo yang tinggi, dll. Kekuatan-suhu tinggi, ketahanan mulur, dan ketahanan lelah termal jauh lebih unggul dibandingkan jenis martensit, namun harganya tinggi dan pemrosesannya sulit.
Suhu penggunaan: 700-850 derajat, terutama digunakan untuk katup buang beban berat.
Nilai tipikal:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): Baja katup austenitik paling klasik, penguatan nitrogen, rasio kinerja biaya tinggi
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): Cr tinggi, ketahanan oksidasi yang sangat baik
GH4751 (Nimonic 80A): Paduan-suhu tinggi-berbasis nikel, digunakan dalam skenario suhu ultra-suhu tinggi dan kekuatan ultra-tinggi
| C | Kr | Ya | M N | Tidak | Mo | 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 | ≤1.0 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 Baja Tahan Panas Martensit X45CrSi9-3 (1,4718) ≤700 derajat Mesin bensin biasa, katup masuk mesin diesel ringan / katup buang beban rendah
4Cr10Si2Mo Baja Tahan Panas Martensit X40CrSiMo10-2 (1,4731) ≤750 derajat Mesin diesel beban sedang, katup buang kendaraan
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) Katup Austenitik Baja 21-4N 750~800 derajat Katup buang truk berat, kapal, mesin berdaya tinggi