NCF3015气阀钢时效处理旋转弯曲疲劳寿命性能研究

孙 歌，孔德此，曾燕鹏，黎志彦，梁育卿

（怀集登月气门有限公司，广东 怀集 526400）

NCF3015合金是一种沉淀硬化铁-镍基气阀钢，其机械性能在铁基和镍基合金的气阀钢之间，并且相比镍基气阀钢具有更低的成本。早在20世纪40年代，国际上开始研发镍基高温合金。其欧洲主要研究Nimonic系列镍基合金，主要代表有Nimonic75镍基合金和Nimonic80合金。美国则主要研究Inconel系列合金，比如Inconel 751，就是通过调整钛铝比例形成的新镍基气阀合金材料[1]。

由于原材料镍的价格居高不下，对性能和成本的双重追求下，日本于1994年发明了NCF3015合金，并且广发应用于欧美制造发动机排气阀[2]。而我国对NCF3015合金材料的国产化和应用研究，于2013年后才逐步开始。目前，由于该材料具备更低的成本和良好的高温综合性能，已作为Inconel751替代材料，广泛应用于国内主机厂。

1 试验制备与方法

试验材料采用国内某钢厂生产加工的NCF3015棒料，其棒料直径为10.5mm，试验用的NCF3015铁镍基合金的化学成分见表1。热处理制度为：750℃×4h，空冷。热处理后的NCF3015室温力学性能见表2，室温拉伸试验采用 GB/T228.1-2002《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》[3]标准。热处理后的试样经机械加工制成旋转弯曲疲劳试样，其疲劳试样的尺寸如图1所示。试验设备选择QBWP-10000型悬臂旋转弯曲疲劳试验机，应力比为-1，确定判定通过的疲劳寿命值为1×107。

表1 NCF3015合金的化学成分（wt%）

图1 金属测试旋转弯曲疲劳漏斗形试样

表2 NCF3015室温力学性能表

2 结果和分析

2.1 显微组织

NCF3015合金经过760℃4小时时效热处理后的疲劳试样金相显微镜观察金相组织如图2所示。……