目的解決高壓充氣閥S-03鋼滲氮閥芯生產(chǎn)過程中周期長、合格率低、滲氮層開裂和貯存過程中銹蝕及方向漏率超標(biāo)等問題。方法結(jié)合S-03鋼滲氮閥芯工藝流程,分析其生產(chǎn)及貯存過程中存在的問題,并提出由S-07鋼替代S-03鋼滲氮工藝,從防銹、硬度和強(qiáng)度3個(gè)方面進(jìn)行兩種材料特性理論分析,同時(shí)進(jìn)行耐蝕性試驗(yàn)、功能性試驗(yàn)、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)考核。結(jié)果 S-03鋼滲氮閥芯經(jīng)歷濕熱試驗(yàn)20 d后,出現(xiàn)輕微銹蝕,鹽霧試驗(yàn)96 h后,銹蝕嚴(yán)重,而同條件下的S-07鋼閥芯無銹蝕。S-07鋼閥芯經(jīng)過了功能性試驗(yàn),x,y,z這3個(gè)方向的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn),動(dòng)作200次的壽命考核試驗(yàn)后,動(dòng)作靈活,功能測(cè)試合格。結(jié)論充氣閥閥芯完成了S-07鋼替代工藝研究,成功解決了影響充氣閥功能的閥芯銹蝕問題和滲氮層開裂問題,同時(shí)使生產(chǎn)效率提高了約70%,生產(chǎn)成本降低了約50%。

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【部分圖文】：

圖1S-03鋼閥芯結(jié)構(gòu)示意圖

為提高閥芯的表面硬度和耐磨性，閥芯的材料為S-03鋼，如圖1所示，B和C表面需進(jìn)行滲氮處理，滲氮層厚度不小于0.1mm，滲氮層硬度要求為HRC60～70，其余表面允許有滲氮層。閥芯貯存過程中多批次出現(xiàn)滲氮面銹蝕問題，同時(shí)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)交付貯存過程中，用戶多次反饋產(chǎn)品年檢過程中存在充....

圖2S-03鋼滲氮閥芯工藝流程

閥芯S-03鋼滲氮工藝的工藝流程如圖2所示，其中閥芯S-03鋼滲氮工藝機(jī)械加工、熱處理、表面處理、線切割和化學(xué)鈍化等專業(yè)，周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多達(dá)12次。滲氮采用氣體滲氮工藝，即采用氨氣作為滲氮介質(zhì)源，非滲氮部位采用鍍鎳進(jìn)行保護(hù)，由于S-03鋼表面存在自鈍化層，采用NH4Cl作為催化劑對(duì)鈍化....

圖3閥芯滲氮層裂紋形貌

2）滲氮層裂紋和合格率低。滲氮后的表層具有極高的表面硬度，可達(dá)到HRC60～70，脆性為Ⅰ級(jí)。由于氮原子滲入原晶界，破壞原晶界組織，脆性增加，會(huì)導(dǎo)致滲氮層與基體結(jié)合面存在裂紋，如圖3所示，同時(shí)孔與孔相交處、孔與平面相交棱邊尖角處為應(yīng)力集中區(qū)域，易使?jié)B氮層剝落[6—7]。在型號(hào)批產(chǎn)....

圖4閥芯銹蝕情況

3）閥芯銹蝕。滲氮處理過程中S-03鋼中的鉻與NH4Cl中的氮生成CrN，降低不銹鋼中自由Cr含量，限制了致密鈍化膜的形成。滲氮后雖采取鈍化處理可促進(jìn)鈍化膜的形成，但因自由Cr含量不足，極大降低了其耐蝕性能[8]，同時(shí)閥芯四方、十字槽采用線切割工藝，線切割過程中因間隙放電的瞬時(shí)高....

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