柴油機排氣閥是內燃機動力裝置的關鍵部件之一，對內燃機的性能、壽命和可靠性有至關重要的影響。然而船用柴油機排氣閥在運行過程中承受較大的機械負荷和熱負荷，運行條件十分苛刻。本文主要是在4Cr10Si2Mo鋼表面采用PIIID技術制備Cr-C化合物涂層，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子譜儀(XPS)、金相顯微鏡對基體試樣、PIIID制備Cr-C涂層試樣和鍍硬鉻試樣進行了成分、組織及微觀結構分析。主要針對PIIID制備Cr-C化合物涂層的高溫氧化性能、抗熱疲勞和高溫磨損性能進行了詳細地研究。結果表明，該Cr-C涂層硬度為Hv953.20，與硬質鍍鉻鍍層硬度相當。PIIID制備Cr-C涂層質量好、顆粒均勻、尺寸細小、主要呈圓球狀和棒狀，涂層和基體的結合致密，涂層厚度約為7.19μm，涂層的主要成分為Cr7C3。PIIID技術制備Cr-C涂層在3.5%NaCl水溶液中的動態電位極化曲線表明：PIIID制備Cr-C涂層的電化學腐蝕性能在三種材料中。經過一系列高溫試驗測試結果表明：PIIID制備涂層750℃抗高溫氧化性能十分突出，該涂層氧化速率很慢，從而表現出很好的抗高溫氧化特性；PIIID涂層Cr-C化合物涂層具有非常好的抗高溫氧化性能和高溫磨損性能，其抗熱震性能優于硬質鍍鉻涂層一倍以上；通過觀察高溫磨損后涂層的微觀形貌，提出了三種涂層的高溫磨損機理。綜合研究表明，在4Cr10Si2Mo鋼表面上用PIIID法制備的Cr-C涂層具有良好的高溫性能。
4Cr10Si2Mo鋼氣門在電鐓過程出現質量問題,對其化學成分、硬度和顯微組織進行了分析。結果表明,由于球化不良而產生的不均勻帶狀碳化物是造成氣門電鐓質量問題的重要因素之一。通過改進球化退火工藝,使4Cr10Si2Mo鋼的顯微組織中的碳化物形態、分布得到改善,氣門電鐓的質量有了明顯的提高。
4Cr10Si2Mo鋼氣門桿部在精磨后經常會出現"麻坑"。通過低倍檢測、顯微組織觀察、SEM能譜分析等手段對"麻坑"產生的原因進行了研究。結果表明,其產生的原因與Si、Al、Ca形成的脆性夾雜物有關,在金屬塑性變形及冷、熱加工過程中,由于受到拉應力作用,脆性夾雜物碎裂后脫落而造成。為了防止"麻坑"的產生,必須提高氣閥鋼冶金質量,嚴格控制氣門原材料表面質量及夾雜物的數量、大小、分布、形態。
