3.2 用户要求的验证试验

在粉末冶金合金经过所有的材料特性和制造性能测试以后，在材料认可之前最重要的步骤之一是验证是否满足用户要求。其中，最初的模型磨损试验（图3-4）在标准化摩擦测定仪上进行，从中得出经筛选的用于部件试验的潜在候选对象。这种试验在接近发动机的模拟条件下进行，并且与真实的气门接触。最终由采用不同气门技术的各种结构的发动机试验提供证据，与内部和竞争者的基准产品进行比较证明这种材料是可靠的，从而尽最大可能评估出在用户开发项目中所期望的性能。

图3-4 FM-S17D标准试验和部件试验的磨损结果比较（以工具钢为基准）

采用两种不同的汽油机机型（自然吸气进气管喷射和增压缸内直接喷射）和3种不同的检验程序（额定功率、交变负荷和市内行驶），以及部分采用E25含乙醇燃料运行，并采用FM-S14 A合金气门座圈与感应淬火硬化氮化气门配对进行试验。在大多数试验中，进排气侧都使用FM-S14 A合金气门座圈。试验前后都测录气门座圈和接触面的断面，以便能采集气门轴线方向上的组合磨损。试验结果表明，磨损较小，其分散度也较小（图3-5），证实这种材料超过了当前的比较基准材料，并且比工具钢的磨损小。从其他发动机应用场合获得的结果更充分证明了这样的状况。

这种检验方法同样也已应用于进行FM-S17 D合金在发动机进排气侧的试验，试验结果表明，与当前批量生产所使用的专用合金材料相比，新材料有相当好的耐磨性能。

图3-5 不同机型和试验程序时气门座圈的磨损结果

高的合金元素含量或应用硬化颗粒可能会因切口应力集中效应、剥落或折断而导致加工刀具过早失效，良好的材料组织和加工时的正确操作规范可能是解决这些问题的方案，并且在开发初期和确定工艺时这两方面都必须予以考虑。Federal Mogul公司与刀具制造商合作在自动化加工和分析设备上对这种材料的可加工性进行了试验。例如，在很大的进刀和切削速度范围内对FM-S14 A进行了试验（图3-6）。最终，在接近批量生产夹紧条件下，采用用户批量生产用刀具和切削速度加工了具有说服力数量的气门座圈。这些试验表明这种材料在工艺规范相差很大的情况下仍表现得很稳定，因此与耐磨性相当的材料相比，这种材料加工能扩展到可接受的加工参数范围，并已应用于批量生产，而且加工时使用的切削液数量最少，同时与传统的气门座圈用粉末冶金技术相比，这种材料表现出优良的刀具使用寿命，因此对降低加工成本和环保型的加工方法做出了贡献。

图3-6 重要加工参数对刀具磨损的影响（FM-S14A与基准材料相比）

综上所述，与不同技术气门配对的耐磨性、燃料相容性、加工时的刚度和低的总成本是开发气门座圈用粉末冶金合金的主要要求，所介绍的粉末冶金技术消除了在应用硬化颗粒开发工作能力更强的新型材料时所受到的限制，并专门为这种用途制订了合理的合金和粉末的生产方案，其中FM-S14 A和FM-S17 D两种材料已完全成熟，并已通过发动机试验和加工试验证实它能满足所有要求。