Ventil je základní součástí motoru a funguje v extrémně náročných podmínkách:
Vysoká teplota: Teplota výfukového ventilu může dosáhnout 650-850 stupňů
Vysoký tlak: Trpí nárazem výbušného tlaku
Koroze: Oxidace a koroze plynem o vysokých{0}}teplotách (obsahujícím síru a olovo)
Oděr: Častý náraz a tření se sedlem ventilu
Únava: Mechanická únava a tepelná únava způsobená opakovaným otevíráním a zavíráním
Ventilová ocel proto musí mít:
Vysoká tepelná pevnost a tvrdost: Nezměkne při vysokých teplotách a zachovává vysokou pevnost
Vynikající odolnost proti oxidaci: Odolává oxidaci plynem o vysoké teplotě-
Vysoká odolnost proti opotřebení: Odolná proti nárazu a tření
Dobrá odolnost proti tepelné únavě: Nepraská při studených a horkých cyklech
Odolnost: Výkon se nezhoršuje při dlouhodobém používání-při vysokých{1}}teplotách
II. Hlavní klasifikace a typické známky
Ventilová ocel se dělí hlavně do dvou kategorií: martenzitická a austenitická:
1. Martenzitická ocel ventilu (střední-nízké zatížení, střední teplota)
Charakteristika: Vyšší obsah uhlíku (0,4-0,6 %), obsahuje především Cr a Si. Lze jej zpevnit kalením + popouštěním, s vysokou tvrdostí, dobrou odolností proti opotřebení a nižšími náklady.
Teplota použití: Menší nebo rovna 700 stupňům, většinou se používá pro sací ventily nebo lehce{1}}zatížené výfukové ventily.
Typické stupně:
4Cr9Si2 (1,4718): Nejběžněji používaná ocel na ventily pro všeobecné-účely
4Cr10Si2Mo (1,4731): Obsahuje Mo, s lepší pevností a houževnatostí při vysokých-teplotách
2. Austenitická ocel ventilu (vysoké zatížení, vysoká teplota)
Vlastnosti: Vysoký Cr, Ni a přídavek N, W, Mo atd. Pevnost při vysokých-teplotách, odolnost proti tečení a odolnost proti tepelné únavě jsou mnohem lepší než u martenzitického typu, ale cena je vysoká a zpracování je obtížné.
Teplota použití: 700-850 stupňů, používá se hlavně pro výfukové ventily s velkým zatížením.
Typické stupně:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): Nejklasičtější austenitická ocel ventilu, zesílení dusíkem, vysoký poměr ceny a výkonu
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): Vysoký Cr, vynikající odolnost proti oxidaci
GH4751 (Nimonic 80A): niklová-vysokoteplotní-slitina, používaná v ultra-vysokoteplotních a ultra-vysokopevnostních scénářích
| C | Cr | Si | Mn | Ni | 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 | Menší nebo rovno 1,0 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
Martenzitická tepelně odolná ocel 4Cr9Si2 X45CrSi9-3 (1,4718) Méně než nebo rovno 700 stupňů Běžný benzínový motor, sací ventil lehkého vznětového motoru / výfukový ventil pro nízké zatížení
Martenzitická tepelně odolná ocel 4Cr10Si2Mo X40CrSiMo10-2 (1,4731) Méně než nebo rovno 750 stupňů Středně zatížený dieselový motor, výfukový ventil vozidla
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) austenitický ventil ocelový 21-4N 750~800 stupňů Těžká nákladní vozidla, lodě, výfukový ventil vysoce výkonných motorů