השסתום הוא מרכיב ליבה של המנוע ופועל בתנאים קשים במיוחד:
טמפרטורה גבוהה: טמפרטורת שסתום הפליטה יכולה להגיע ל-650-850 מעלות
לחץ גבוה: סובל מהשפעת לחץ נפץ
קורוזיה: חמצון וקורוזיה על ידי גז-בטמפרטורה גבוהה (המכיל גופרית ועופרת)
שחיקה: פגיעה וחיכוך תכופים עם מושב השסתום
עייפות: עייפות מכנית ועייפות תרמית הנגרמת על ידי פתיחה וסגירה חוזרות ונשנות
לכן, פלדת השסתום חייבת להחזיק:
חוזק וקשיות תרמית גבוהים: אינו מתרכך בטמפרטורות גבוהות ושומר על חוזק גבוה
עמידות מצוינת לחמצון: עמידה בפני חמצון על ידי גז בטמפרטורה- גבוהה
עמידות בפני שחיקה גבוהה: עמיד בפני פגיעה וחיכוך
עמידות טובה לעייפות תרמית: לא נסדק במחזורים קרים וחמים
קשיחות: הביצועים אינם מתדרדרים בשימוש-לטווח ארוך בטמפרטורה גבוהה-
II. סיווגים עיקריים וציונים טיפוסיים
פלדת שסתום מחולקת בעיקר לשתי קטגוריות: מרטנסית ואוסטניטית:
1. פלדת שסתום מרטנסיטית (עומס בינוני-נמוך, טמפרטורה בינונית)
מאפיינים: תכולת פחמן גבוהה יותר (0.4-0.6%), מכילה בעיקר Cr ו-Si. ניתן לחזק אותו באמצעות מרווה + חיסום, עם קשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה טובה ועלות נמוכה יותר.
טמפרטורת שימוש: ≤ 700 מעלות, משמשת בעיקר עבור שסתומי יניקה או שסתומי פליטה- קלים.
ציונים אופייניים:
4Cr9Si2 (1.4718): פלדת השסתום הנפוץ ביותר לשימוש כללי-
4Cr10Si2Mo (1.4731): מכיל Mo, עם חוזק וקשיחות-טמפרטורות גבוהות יותר
2. פלדת שסתום אוסטינית (עומס גבוה, טמפרטורה גבוהה)
מאפיינים: גבוה Cr, Ni, והוספת N, W, Mo וכו'. חוזק-הטמפרטורה הגבוהה, התנגדות הזחילה והתנגדות העייפות התרמית עדיפים בהרבה מהסוג המרטנסיטי, אך המחיר גבוה והעיבוד קשה.
טמפרטורת שימוש: 700-850 מעלות, משמש בעיקר לשסתומי פליטה בעומס כבד.
ציונים אופייניים:
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N): פלדת השסתום האוסטניטית הקלאסית ביותר, חיזוק חנקן, יחס עלות-ביצועים גבוה
23-8N (5Cr23Ni8Mn3N): Cr גבוה, עמידות חמצון מעולה
GH4751 (Nimonic 80A): סגסוגת-על בסיס ניקל בטמפרטורה גבוהה-, המשמשת בתרחישי טמפרטורה-גבוהה ואולטרה-גבוהה
| C | Cr | סִי | Mn | ני | מו | 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 | 8.0~10.0 | 3.2~4.3 | - | 0.3-0.5 |
פלדה עמידה בחום 4Cr9Si2 Martensitic X45CrSi9-3 (1.4718) ≤700 מעלות מנוע בנזין רגיל, שסתום יניקה מנוע דיזל קל / שסתום פליטה בעומס נמוך
4Cr10Si2Mo פלדה עמידה בחום מרטנסיטית X40CrSiMo10-2 (1.4731) ≤750 מעלות מנוע דיזל בעומס בינוני, שסתום פליטה לרכב
5Cr21Mn9Ni4N (21-4N) פלדה אוסטינית 21-4N 750~800 מעלות משאיות כבדות, ספינות, שסתום פליטה של מנועים בעלי הספק גבוה