关德林，于志伟
摘要：与Nimonic80A超合金排气阀相比,奥氏体不锈钢与Nimonic80A的双金属排气阀不但具有同样优异的热强度和热腐蚀抗力,而且价格低廉．研究了双金属排气阀的电子束焊接方法，对焊缝和热影响区的组织结构、力学性能及可焊性进行了分析讨论．
关键词:排气阀;电子束焊接;可焊性分类号:TG113.263文献标识码：A
文章编号：1006-7736(1999)03-0075-04Abstract：Bi-metalexhaustvalvespindleofausteniticstainlesssteelandNimonic80AsuperalloyhasbeenfoundtoexhibitastrengthandcorrosionresistanceathightemperatureaswellasNimonic80Avalvespindle.Thebi-metalvalvespindlebyelectricbeamweldingwasstudied.Inconjunctionwithmetallographicexaminationofweldandheataffectzone,andevaluationofmechanicalproperties,theweldabilityisdiscussed.Keywords:exhaustvalvespindle;electricbeamwelding;weldability
排气阀是中低速船用柴油机运行工况最苛刻的零部件之一，不仅工作温度高达600～800℃，要承受较高的热负荷，而且还在诸如振动、冲击等机械负荷下运行,由此引起的热疲劳、机械疲劳、磨损、烧蚀及热腐蚀成为主要的损毁方式。上述问题还因为燃油的质量而进一步恶化。众所周知，世界油价在1973年和1986年两次大幅度上涨，迫使船主不得不使用劣质原油，使排气阀的寿命进一步降低。提高排气阀的热强度和热腐蚀抗力已成为保证中低速船用柴油机正常维修周期的关键。作为对策，一方面排气阀的设计者从结构上进行不断的改进，另一方面则采用超合金,如Nimonic80A和Nimonic81作为新的排气阀材料，其使用寿命已达1万h以上。不足之处是这种排气阀昂贵的造价令不少船主们难以接受，为此，人们又研制了双金属排气阀，即阀体损毁严重的部位采用超合金，其余部分仍为传统排气阀材料。MAN已用热等静压烧结方法成功生产出这种双金属排气阀。这无疑是生产质优价廉的排气阀的方向。本文拟介绍双金属排气阀的另外一种电子束焊接方法。
1实验方法电子束焊接由于具有能量密度大、焊接线能量可精确控制等优点，已成功地用于超合金的焊接．用电子束焊接的双金属排气阀是在普通奥氏体不锈钢排气阀的阀座上焊接一个Nimonic80A超合金环。超合金环的内径和外径分别为300mm和390mm,厚度为20mm。Nimonic80A经过标准的1080℃/8h/空冷固溶处理和700℃/16h/空冷时效处理。焊接过程将电子束聚焦至阀座与环的结合处，同时把奥氏体不锈钢和Nimonic80A融化形成熔池，不使用任何焊丝填料。焊接工艺参数如加速电压、束流、焊接速度、聚焦电流等的选择要在保证电子束刚好穿透工件的前提下使焊缝具有最大的深宽比和最小的热影响区，且无裂纹和气孔等冶金缺陷。用于焊接的排气阀和Nimonic80A超合金环的化学成分见表1。表1双金属排气阀的化学万分(Wt.%)
阀体材料Nimonic80AC0.290.07Mn1.660.04S0.014