汽车排气阀软氮化工艺研究毕业设计（可编辑）（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）1绪论1.1课题背景及目的近年来,随着我国汽车工业的蓬勃发展,内燃机机型和产量不断增加,随着汽车发动机高功率化所产生的排气温度上升,排气净化率标准提高以及汽车轻量化的需求,对材料耐蚀性耐磨性、抗氧化性、高温性能和热强性等提出了苛刻的要求。汽车排气阀是发动机上重要的工作部件及易损件,其工作条件异常恶劣,要在高温、高压、腐蚀性燃气中经受频繁往复的高速运动和摩擦,冲击负荷大,因此要求有较高的高温性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等,其工作的好坏直接影响到发动机的工作性能,故制备排气阀的材料要求也极为苛刻。自从发动机问世以来,气阀钢的材料已经历了碳钢和低合金钢,硅铬型不锈钢,奥氏体型耐热钢等多个发展阶段。目前,国内外使用最多的是奥氏体型耐热钢,而这种耐热钢系列中,常见的有:4Cr10Si2Mo,4Cr9Si2,5Cr21Mn9Ni2N(21?2N),5Cr21Mn9Ni4N(21?4N)等钢种。其中21?4N钢是上世纪50年代为节镍开发的阀门用奥氏体时效钢,目前国内外用于制造汽车、摩托车发动机排气阀应用最广的钢号,它是以奥氏体为基体,以碳、氮化合物作为沉淀硬化相对散分布以获得足够的高温强度、韧性、较高的硬度、耐磨性以及在冷热交变条件下组织的稳定性和较好的抗氧化、耐腐蚀性能,在工作温度700℃下具有良好的力学性能和高温性能。由于21?4N钢碳氮锰含量较高,其变形抗力较1Cr18Ni9Ti高30%,室温下强度高、塑性低、脆性大,且加工硬化效应明显,热变形温度范围窄,变形抗力大,生产过程中如锻造、热轧、冷拔时易出现裂纹,导致产品成品率较低,国内一些专业化生产企业该钢种的成品率仅70%?80%,这也是当前该材料亟待解决的重要问题。1.2论文的总体思路及主要研究内容21?4N奥氏体热钢具有很好的耐蚀性能,它主要用来制造发动机的排气阀。发动机的排气阀不但要求具有良好的耐蚀性能和耐热性能,而且需要良好的耐磨性能。但21?4N奥氏体耐热钢的硬度较低、耐磨性能较差。要用来制造排气阀就必须进行化学处理来提高表面硬度及耐磨性,但用常规的热处理方法又难以对21?4N耐热钢进行强化。氮化是化学处理的一种方法,采用氮化能大大提高材料的表面硬度和耐磨性。因为奥氏体耐热钢含Cr较高,表面会形成含Cr2O3较高的钝化膜,这种钝化膜很致密,而且很稳定,它阻碍氮原子的渗入,使氮化无法实现。人们想了很多办法来清除钝化膜。例如:将工件进行酸洗或炉内腐蚀处理,可去除钝化膜。本文主要研究21?4N奥氏体耐热钢的表面预先处理工艺,并将预先处理后的21?4N进行软氮化。该预先处理工艺为奥氏体耐热钢进行软氮化提供了一条合理的途径。并对于21?4N钢进行软氮化的三种软氮化方法作一下对比研究,得出最优化的软氮化工艺方法。2不锈钢概述2.1不锈钢的定义和分类不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液,或其他腐蚀介质中具有一定的化学稳定性的钢的总称。一般来讲,耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将其中耐酸、碱和盐等侵蚀性强的介质腐蚀的钢称为耐蚀钢,或耐酸钢。不锈钢具有不锈性,但不一定耐蚀,而耐蚀钢则一般都具有良好的耐蚀性。不锈钢具有良好的耐腐蚀性能是由于在铁碳合金中加入了铬所致。尽管元素,如铜、铝、以及硅、镍、钼等也能提高钢的耐腐蚀性能,但没有铬的存在,这些元素的作用就受到了限制。因此,铬是不锈钢中的最重要的元素。具有良好的耐腐蚀性能的不锈钢所需的最低铬含量取决于腐蚀介质。美国钢铁协会(AISI)以4%铬作为划分不锈钢和其他钢的界限。日本工业标准JISG3中规定,所谓不锈钢即是以提高耐腐蚀性能为目的的而含有铬或镍的合金钢,一般铬含量约大于11%。德国DIN标准和欧洲标准EN10中规定不锈钢的含铬量不小于10.5%,碳含量不大于1.2%。我国一般将不锈钢中的铬含量定为不小于12%。不锈钢的耐腐蚀性能,一般认为是由于在腐蚀介质的作用下其表面形成钝化膜的结果,而耐腐蚀的能力则取决于钝化膜的稳定性。这除了与不锈钢的化学成分有关外,还与腐蚀介质的种类、浓度、温度、压力、流动速度,以及其他因素有关。不锈钢按照其金相组织结构划分,分为5类,即奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。其中,我们用来软氮化的汽车排气阀门所用的材料,是奥氏体不锈钢。2.2奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的一类,其产量和用量占不锈钢总量的70%。奥氏体不锈钢是铬质量分数一般0.18以上,镍质量分数在0.08以上,同时含有钼、铜、硅、铌、钛等合金元素,室温下具有单相奥氏体组织的铁基合金。奥氏体不锈钢不仅具有优良耐蚀性能,而且也具有良好的综合力学性能、工艺