밸브는 엔진의 핵심 구성 요소이며 매우 혹독한 조건에서 작동합니다.
고온: 배기 밸브 온도는 650-850도에 도달할 수 있습니다.
고압 : 폭발압력의 영향을 받음
부식: 고온-가스(황 및 납 함유)에 의한 산화 및 부식
마모 : 밸브 시트에 잦은 충격 및 마찰
피로 : 반복적인 개폐로 인한 기계적 피로 및 열피로
따라서 밸브강은 다음을 갖추어야 합니다.
높은 열강도 및 경도 : 고온에서도 연화되지 않고 높은 강도를 유지함
우수한 내산화성: 고온-가스에 의한 산화 방지
높은 내마모성: 충격과 마찰에 강함
우수한 열피로 저항성: 저온 및 고온 사이클에서 균열이 발생하지 않음
견고성: 장기간-고온-사용에도 성능이 저하되지 않음
II. 주요 분류 및 일반 등급
밸브강은 주로 마르텐사이트와 오스테나이트의 두 가지 범주로 나뉩니다.
1. 마르텐사이트 밸브강(중-저부하, 중온)
특성: 탄소 함량이 더 높으며(0.4-0.6%) 주로 Cr과 Si를 함유합니다. 담금질 + 템퍼링을 통해 강화할 수 있으며 경도가 높고 내마모성이 우수하며 비용이 저렴합니다.
사용 온도: 700도 이하, 흡기 밸브나 경부하 배기 밸브에 주로 사용됩니다.-
일반적인 등급:
4Cr9Si2(1.4718): 가장 일반적으로 사용되는 범용-용 밸브강
4Cr10Si2Mo(1.4731): Mo 함유, 고온-강도 및 인성이 우수함
2. 오스테나이트계 밸브강(고하중, 고온)
특성: Cr, Ni가 높고 N, W, Mo 등이 첨가되어 있습니다. 고온-온도 강도, 내크리프성, 내열피로성은 마르텐사이트계에 비해 훨씬 우수하지만 가격이 비싸고 가공이 어렵습니다.
사용 온도: 700-850도, 주로 고하중 배기 밸브에 사용됩니다.
일반적인 등급:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): 가장 고전적인 오스테나이트 밸브강, 질소 강화, 높은 가성비
23-8N(5Cr23Ni8Mn3N): 고Cr, 내산화성 우수
GH4751(Nimonic 80A): 니켈-기반 고온-합금으로 초-고온 및 초{5}}강도 시나리오에 사용됩니다.
| C | Cr | 시 | 망 | 니 | 모 | 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 | 1.0 이하 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 마르텐사이트 내열강 X45CrSi9-3 (1.4718) 700도 이하 일반 가솔린 엔진, 경디젤 엔진 흡기 밸브 / 저부하 배기 밸브
4Cr10Si2Mo 마르텐사이트 내열강 X40CrSiMo10-2 (1.4731) 750도 이하 중부하 디젤 엔진, 차량 배기 밸브
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) 오스테나이트 밸브 강철 21-4N 750~800도 대형 트럭, 선박, 고출력 엔진 배기 밸브