A study into heat resistance of valve steels

• Autorzy: Szewczyk S.

Warianty tytułu

EN

Badania żaroodporności stali zaworowych

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad szybkością wysokotemperaturowego utleniania obecnie najczęściej stosowanych stali zaworowych H10S2M i 50H21G9N4. Badaniami objęto również stal niskostopową 40HM stosowaną na zawory dolotowe silników oraz stal austenityczną H23N18. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono zaskakująco duży spadek żaroodpomości stali chromowo-manganowej 50H21G9N4 w temperaturach przekraczających 800°C. Szybkość utleniania tej stali w temperaturze 900°C ponad sześciokrotnie przekroczyła umowną wartość Ig/(m2-h) wyznaczającą granicę żaroodpomości stali. Tak duży spadek żaroodpomości stali 50H21G9N4 należy wiązać ze zwiększoną kruchością zgorzeliny zawierającej tlenki manganu, co potwierdziły badania makroskopowe. W przeprowadzonych badaniach najwyższą żaroodpomość wykazywala stal austenityczna chromowo-niklowa H23N18, ale możliwości zastosowania tej stali na zawory wylotowe są bardzo ograniczone ze względu na stosunkowo niskie wtasności wytrzymatościowe w temperaturach przekraczających 700°C. W świetle przeprowadzonych badań w pelni uzasadniona jest konieczność podjęcia prac nad opracowaniem ceramicznych powłok kompozytowych stwarzających bariery cieplne na powierzchniach zaworów narażonych na dzialanie gorących gazów spalinowych.

EN

The paper presents the results of a study into the high temperature oxidation of H10S2M and 50H21G9N4 steels, currently the most commonly used valve steels. The study also comprised the low-alloy 40HM steel used for internal-combustion engine intake valves as well as the H23N18 austenitic steel. The study demonstrated a remarkably high decrease of the heat resistance of the chromium manganese 50H21G9N4 steel at temperatures exceeding 800°C. The oxidation rate at 900°C exceeded the arbitrary 1g/(m2źh) heat resistance limit by over six times. Such a high decrease of heat resistance of 50H21G9N4 seems related to increased fragility of the scale containing manganese oxides, which was confirmed by a macroscopic study. The austenitic chromium-nickel H23N18 steel. revealed the highest level of heat resistance but its low mechanical properties at temperatures exceeding 700°C considerably reduces its potential use in exhaust valves. The present study necessitates future research into the development of ceramic composite coatings that would constitute thermal barriers on valve surfaces exposed to hot exhaust gases.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; zawory; stale zaworowe; wysokotemperaturowe utlenianie stali; żaroodporność

EN

internal combustion engine; valve steels; high-temperature steel oxidation; heat resistance

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 13, No. 3
• Strony: 371--379
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Szewczyk S.

• Lublin University of Technology, Department of Materials Engineering ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland tel.: [phone], fax.: [phone],

Bibliografia

• [1] Bernhard, M., Dobrzyński, S., Loth E., Silniki samochodowe, WKiŁ, Warszawa 1988.
• [2] Wajand, J.A., Wajand, J.T., Tłokowe silniki spalinowe, średnio- i szybkoobrotowe, WNT, Warszawa 2000.
• [3] Matzke, W., Projektowanie rozrządu czterosuwowych silników trakcyjnych, WKiŁ, Warszawa 1989.
• [4] Wiśniewski, S., Pomiary temperatury w badaniach silników i urządzeń cieplnych, WNT, Warszawa 1983.
• [5] Wiśniewski, S., Obciążenia cieplne silników tłokowych, WKiŁ, Warszawa 1972.
• [6] Włodarski, J.K., Tłokowe silniki spalinowe – procesy trybologiczne, WKiŁ, Warszawa 1982.
• [7] Praca zbiorowa pod red. Z. Jaśkiewicza, Poradnik inżyniera samochodowego – elementy i materiały, WKiŁ, Warszawa 1990.
• [8] Polska Norma, PN-89/H-84030/04, Stal stopowa konstrukcyjna.
• [9] Polska Norma, PN-71/H-86022, Stal żaroodporna.
• [10] Przybyłowicz, K., Metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2003.
• [11] Blicharski, M., Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2003.
• [12] Przybyłowicz, K., Podstawy teoretyczne metaloznawstwa, WNT, Warszawa 1999.
• [13] Maciejny, A., Hernas, A., Żarowytrzymałe stopy metali. PAN, Komisja Hutnictwa, Wyd. Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław 1989.
• [14] Mikułowski, B., Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe – nadstopy, Wyd. AGH, Kraków 1997.
• [15] Dobrzański, L.A., Hajduczek, E., Marciniak, J., Nowosielski, R., Metaloznawstwo i obróbkacieplna materiałów narzędziowych, WNT, Warszawa 1990.
• [16] Adamczyk, J., Griner, S., Wpływ obróbki cieplno-mechanicznej na strukturę i własności mechaniczne stali zaworowej 50H21G9N4, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Mechanika z. 55, Gliwice 1975 r.
• [17] Janik, R., Recesja gniazd zaworów wylotowych w silnikach spalinowych ZI – nowa metoda badań, 22 nd International Scientific Conference on Combustion Engines KONES’96, Kraków-Zakopane 1996.
• [18] Mrowiec, S., Werber, T., Nowoczesne materiały żaroodporne, WNT, Warszawa 1982.
• [19] Polska Norma, PN-73/H-04631, Laboratoryjne badanie żaroodporności stali w powietrzu.
• [20] Hejwowski, T., Studium procesów zużywania erozyjnego, ściernego i zmęczenia cieplnego elementów maszyn oraz kształtowanie struktur o korzystnych właściwościach eksploatacyjnych, Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin 2003.