(1)氣門的工作條件和要求

氣門是在內(nèi)燃機工作過程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機氣體交換的精密零件，是保證內(nèi)燃機動力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件，因此進、排氣門是其心臟部件。氣門在工作過程中閥口錐面與汽缸蓋相互接觸部分、氣閥桿端與搖臂之間發(fā)生劇烈的摩擦作用、高溫氣體沖刷和腐蝕溫度高，進氣門主要承受反復(fù)沖擊的機械負荷，其工作溫度在300～400℃，而排氣門除承受沖擊的機械負荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應(yīng)力、錐面熱箍應(yīng)力和燃燒時氣體壓力等的共同作用，排氣門的工作溫度為600～800℃，因此在運動過程中氣門要承受沖擊載荷和燃燒廢氣的腐蝕等作用，工作條件惡劣。因此對氣門的技術(shù)要求為：

①氣門有高的熱強性和良好的耐腐蝕性；

②冷熱交替條件下，內(nèi)部組織與性能不變，具有良好的綜合力學(xué)性能；

③在工作條件下具有足夠的熱強性和高耐磨性；

④有高的抗氧化性；

⑤良好的機械加工和熱加工性。

(2)材料的選擇和機械加工流程

根據(jù)氣門的工作環(huán)境和技術(shù)要求，所采用的材料必須具備足夠的高溫強度和耐磨性能，良好的抗氧化性和抗燃氣腐蝕性能，較高的熱傳導(dǎo)率和較低的膨脹系數(shù)等，同時具備優(yōu)良的冷熱加工性和焊接性能等。材料的選擇應(yīng)按工作環(huán)境、介質(zhì)和耐久性等幾個方面進行綜合考慮，通常要采用含碳量0.3%～0.5%的合金鋼制造，合金元素有鉻、硅、鎳、鎢、鉬等，而下面的三類鋼材即可滿足要求，國家標準推薦下列幾種材料來制作氣門。這些材料具有高的高溫性能、在冷熱變化的情況下其組織穩(wěn)定，并有一定的抗氧化性及抗燃氣腐蝕性，抗沖擊性和抗動應(yīng)力，熱加工易于成型，切削加工性好。

①低合金結(jié)構(gòu)鋼，40Cr、45Mn2；

② 馬氏體耐熱鋼(Cr-Si)，4Cr9S12、4Cr10Sio2Mo、5Cr8Si2、9Cr18Mo2V、8Cr20Si2Ni、5Cr8Si3；

③奧氏體耐熱鋼有以下幾種( Cr-Mn-Ni、Cr-Ni)：4Cr14Ni14W2Mo、2Cr21Ni12N(21-12N)、5Cr21Mn8Ni2N(21-2N)、3Cr23Ni8Mn3N(23-8N)、5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)、5Cr21Mn9Ni4NbW2N(21-4N+WNb)、6Cr21Mn10MovNhN、NiCr20T1Al等。

推薦桿桿焊（雙金屬，盤部堆焊合金、桿部鍍鉻）氣門的流程為（奧氏體耐熱鋼+合金結(jié)構(gòu)鋼或馬氏體耐熱鋼）：磨桿部外圓→車盤外圓→車盤端面→車堆焊槽→切斷→荒磨桿端面→磨倒角→錐面堆焊→荒磨桿部外圓→車盤外圓→磨盤外圓→荒車盤錐面→荒磨盤錐面→精車盤端面和倒角→粗磨桿端面→桿部倒角→中磨桿部外圓→半精磨盤錐面→精磨桿部端面→磨鎖夾槽、倒角→半精磨桿部外圓→精磨盤錐面→密封試驗→光磨桿端面→精磨桿部外圓→桿部鍍鉻或氮碳共滲→精加工→檢驗→包裝。

(3)氣門的一般熱處理

對整體低合金結(jié)構(gòu)鋼和馬氏體耐熱鋼制造的氣門，熱處理的方式為調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）以得到回火索氏體組織，基體硬度在28～37(HRC)，目的是確保氣門的基體強度和韌性滿足要求，同時為氮碳共滲等作好組織上的準備。熱處理工藝流程為：淬火→次回火→拋丸→調(diào)直→二次回火→二次拋丸調(diào)直。 

對整體（或大頭）奧氏體耐熱鋼，為碳化物彌散分布的奧氏體耐熱鋼，其熱處理方式為固溶十時效處理或僅時效處理，一般晶粒度4～10級，在700℃以下具有良好的強度、硬度和較好的抗腐蝕性能。該類材料如加熱溫度小于980℃，表面形成裂紋，當(dāng)溫度超過1200℃，因大量晶間存在M7C3的薄片沉淀晶界而出現(xiàn)裂紋。時效處理后的平面硬度23~38(HRC)，層狀析出物≤15%。熱處理工藝流程如下：固溶（或僅時效處理）→調(diào)直→時效處理→拋丸→調(diào)直。

(4)氣門氮碳共滲

氣門進行氮碳共滲的目的是提高表面的耐磨性、抗氧化性、抗咬合性以及耐腐蝕性等，延長桿部的使用壽命，技術(shù)要求為氮碳共滲層深度為0.010～0.060mm;表面硬度≥600( HV0.2)；脆性小于2級；滲氮層疏松和氮化物1～3級；桿部的變形量或漲量≤0. 005mm；桿部、小頭端面粗糙度Ra為0.5以下；外觀為均勻一致的黑色，無銹蝕、桿部花斑、表面劃傷或磕碰傷、表面腐蝕、表面掉色等；清潔度≤0. 5mg/支。

氮碳共滲的工藝流程為：浸泡→漂洗→噴淋→預(yù)熱→氮碳共滲→氧化→冷卻→清洗→光飾→煮油。