バルブはエンジンの中核コンポーネントであり、非常に過酷な条件下で動作します。
高温：排気バルブの温度は650〜850度に達する可能性があります。
高圧：爆発的な圧力の影響を受ける
腐食: 高温ガス（硫黄と鉛を含む）による酸化と腐食-
摩耗：バルブシートとの頻繁な衝撃や摩擦
疲労：繰り返しの開閉による機械疲労と熱疲労
したがって、バルブ鋼材は以下を備えている必要があります。
高い熱強度と硬度：高温でも軟化せず、高い強度を維持します。
優れた耐酸化性: 高温ガスによる酸化に強い
高い耐摩耗性：衝撃や摩擦に強い
優れた熱疲労耐性: 冷熱サイクル下でも亀裂が発生しません。
靭性: 長期間の高温使用でも性能が低下しない--
II.主な分類と代表的なグレード
バルブ鋼は主にマルテンサイト系とオーステナイト系の 2 つのカテゴリーに分類されます。
1. マルテンサイト系バルブ鋼（中-低荷重、中温）
特徴: 炭素含有量が高く (0.4 ～ 0.6%)、主に Cr と Si を含みます。焼入れ＋焼き戻しで強化でき、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、低コストです。
使用温度: 700 度以下。主に吸気バルブまたは軽負荷排気バルブに使用されます。-
代表的なグレード:
4Cr9Si2 (1.4718): 最も一般的に使用される汎用バルブ鋼-
4Cr10Si2Mo (1.4731): Mo を含み、優れた高温強度と靭性を備えています-
2. オーステナイト系バルブ鋼（高荷重、高温）
特徴：高Cr、Ni、N、W、Mo等を添加。高温強度、耐クリープ性、耐熱疲労性はマルテンサイト系よりはるかに優れていますが、価格が高く、加工が困難です。
使用温度:700-850度、主に重負荷の排気バルブに使用されます。
代表的なグレード:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): 最も古典的なオーステナイト系バルブ鋼、窒素強化、高いコストパフォーマンス比
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): 高Cr、優れた耐酸化性
GH4751 (Nimonic 80A): ニッケル-ベースの高温-合金、超-高温および超-強度のシナリオで使用されます
| C | Cr | シ | ん | ニ | モー | 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以下 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
4Cr9Si2 マルテンサイト系耐熱鋼 X45CrSi9-3 (1.4718) 700度以下 一般ガソリンエンジン、軽ディーゼルエンジン吸気弁・低負荷排気弁
4Cr10Si2Mo マルテンサイト系耐熱鋼 X40CrSiMo10-2 (1.4731) 750 度以下 中負荷ディーゼルエンジン、車両排気弁
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) オーステナイト系バルブ鋼 21-4N 750～800度 大型トラック、船舶、高出力エンジンの排気弁
