黄 瑞,刘湘江,黄宗泽

(宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海 201999)

1 概述

柴油喷射系统(俗称喷油嘴)是柴油机的心脏,由针阀和针阀体组成。其主要功能就是根据柴油机的工况,在一定间隔内,将燃烧所需的燃料在一定的压力和供油速度下,通过喷油器形成良好的喷雾后喷入燃烧室[1]。因此,喷油嘴对柴油机燃油的雾化、加热、蒸发、扩散以及油气混合、着火、燃烧、放热,碳烟和废气有害成分的形成,燃烧激振波和燃烧噪声的强度等燃烧过程起着至关重要的作用[2]。喷油嘴针阀体是喷油嘴的关键元件,长期在高温高压冲击腐蚀等极端恶劣条件下服役,这就要求针阀体偶件具有足够的强度、刚度,较高的耐磨性,接触疲劳性能,良好的抗回火稳定性(抗回火软化,300～400 ℃)和一定的耐高温腐蚀性能等[3-4],对材料的设计和工艺提出了极高的要求。

针阀体制造企业使用的钢材牌号主要有18Cr2Ni4WA、18CrNi4WA、18CrNi8、R18CrNi8等,分别适配于不同型号的发动机主机上,以满足国家不同的排放标准的要求[5]。目前,国家主要采用的是国4、国5的排放标准要求,喷射压力均超过160 MPa[6],因此,钢材需要经过渗碳热处理得到高硬度的表面层和低碳坚韧的内部层,满足工况对钢材的性能要求。即使如此,因针阀体的服役条件恶劣,在喷油嘴的实际使用过程中也难免发生故障。

本文针对某品牌柴油发动机的某型喷油嘴针阀体在服役期间发生的横向断裂进行了失效分析。失效样品用钢牌号为R18CrNi8,该针阀体的加工流程为:棒材下料→内外腔表面车加工→渗碳→淬火→深冷时效处理→回火→内外密封面超精加工。……