针阀体用材18Cr2Ni2，2Cr13和H13摩擦磨损性能的对比

董晓露; 钱进; 郭鑫; 杨梁; 王康; 朱丽慧

doi:10.20057/j.1003-8620.N250605

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针阀体用材18Cr2Ni2，2Cr13和H13摩擦磨损性能的对比

更新时间：2026-05-09

- 针阀体用材18Cr2Ni2，2Cr13和H13摩擦磨损性能的对比
- Comparison on the Friction and Wear Performance of 18Cr2Ni2， 2Cr13 and H13 as Needle-Valve Body
- 特殊钢 2026年页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心，上海 201108
  2.中国船舶集团有限公司第七研究所，上海 201108
  3.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444
- 作者简介：
  
  董晓露（1990—），女，硕士，高级工程师；E-mail：dongxiaolu@smderi.cn
  朱丽慧（1971—），女，博士，教授；E-mail：lhzhu@i.shu.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N250605
  中图分类号： TG142.1
- 收稿：2025-12-20，
  
  修回：2026-02-12，
  
  录用：2026-02-25，
  
  网络首发：2026-03-26，
- 稿件说明：
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董晓露,钱进,郭鑫等.针阀体用材18Cr2Ni2，2Cr13和H13摩擦磨损性能的对比[J].特殊钢,

Dong Xiaolu,Qian Jin,Guo Xin,et al.Comparison on the Friction and Wear Performance of 18Cr2Ni2， 2Cr13 and H13 as Needle-Valve Body[J].Special Steel,
董晓露,钱进,郭鑫等.针阀体用材18Cr2Ni2，2Cr13和H13摩擦磨损性能的对比[J].特殊钢, DOI：.

Dong Xiaolu,Qian Jin,Guo Xin,et al.Comparison on the Friction and Wear Performance of 18Cr2Ni2， 2Cr13 and H13 as Needle-Valve Body[J].Special Steel, DOI：.

摘要

为满足柴油机喷油器更大喷射压力、更高工作温度的要求，寻找能替代18Cr2Ni2的新一代针阀体用材迫在眉睫。选取经渗碳处理的18Cr2Ni2钢、2Cr13钢和H13钢，在柴油介质中分别与M2高速钢对磨，进行摩擦磨损试验。通过比较摩擦因数和耐磨性，分析磨损机理，探讨2Cr13钢和H13钢替代18Cr2Ni2作为新一代针阀体用材的可能性。结果表明，18Cr2Ni2钢、2Cr13钢和H13钢与M2高速钢在柴油中对磨时的平均摩擦因数分别为0.111、0.122、0.132。2Cr13钢和H13钢的磨损率分别只有18Cr2Ni2钢的67%和55%。18Cr2Ni2钢的磨损率最大，主要是由于18Cr2Ni2钢的硬度低造成磨粒磨损严重。此外，18Cr2Ni2钢渗碳层硬度梯度过陡，一定程度加剧了疲劳磨损。三者之中，H13钢的耐磨性最好，这主要得益于H13钢高的硬度、合适的渗碳层深度以及硬度梯度。2Cr13钢渗碳层的硬度和心部硬度均低于H13，导致磨粒磨损大于H13钢。同时，2Cr13钢的渗碳层较浅，易引起表层大面积的剥落，疲劳磨损进一步恶化。仅从耐磨性的角度考虑，H13钢是替代18Cr2Ni2针阀体用材较好的材料。

Abstract

In order to meet the requirement of new-generation diesel engine injectors with higher injection pressure and higher working temperature， it is urgent to search for an alternative material to 18Cr2Ni2 steel for the needle-valve body. The carburized 18Cr2Ni2 steel， 2Cr13 steel and H13 steel were chosen to perform the friction and wear test in diesel against M2 high-speed steel. The coefficient of friction（COF）and wear resistance of three steels were compared， the wear mechanism was analyzed， and the possibility of replacing 18Cr2Ni2 steel with 2Cr13 steel or H13 steel as a new material of needle-valve body was explored. The results show that the average COF of 18Cr2Ni2， 2Cr13 and H13 against M2 high-speed steel in diesel is 0.111， 0.122， and 0.132， respectively. The wear rate of 2Cr13 steel and H13 steel is only 67 percent and 55 percent of 18Cr2Ni2 steel， respectively. The wear rate of 18Cr2Ni2 steel is the highest， which is mainly ascribed to the severest abrasive wear because of low hardness. Due to steep hardness gradient of carburized layer， the fatigue wear is exacerbated to some extent. Among the three steels， H13 steel exhibits the best wear resistance. It benefits from the combination of high hardness， suitable carburized layer depth and hardness gradient. Compared with H13 steel， 2Cr13 steel has lower hardness of both carburized layer and core， resulting in severer abrasive wear. Meanwhile， the shallow carburized layer of 2Cr13 steel makes the large-scale spalling easy， further aggravating the fatigue wear. From the viewpoint of wear resistance， H13 steel is a possible alternative material to 18Cr2Ni2 steel for the needle-valve body.

关键词

Keywords

references

MOON S ， HUANG W D ， WANG J . First observation and characterization of vortex flow in steel micronozzles for high-pressure diesel injection ［J］. Experimental Thermal and Fluid Science ， 2019 ， 105 ： 342 - 348 .

禹林业，孙鹏，钱进，等 . 新一代针阀体用二次硬化合金钢的强韧性研究［J］. 上海金属， 2025 ， 47 （ 1 ）： 56 - 61 .

李炎铮，云晓雪，赖承班，等 . 添加1%Mo 提高针阀体用钢18Cr2Ni2 的强韧性［J］. 材料导报， 2021 ， 35 （ 12 ）： 12130 - 12135 .

刘兴跃 . 18CrNi8 长型针阀体热处理工艺研究［D］. 上海：上海交通大学， 2006 .

陈茂涛 . 船用燃烧重油柴油机18CrNi8针阀体热处理工艺研究［D］. 重庆：重庆理工大学， 2016 .

云晓雪，曹彦文，陈卓，等 . 两种针阀体用钢的连续冷却转变特性对比研究［J］. 上海金属， 2021 ， 43 （ 3 ）： 71 - 76 .

何昌林，云晓雪，刘湘江，等 . 合金元素对针阀体用钢淬火组织及性能的影响［J］. 材料科学与工程学报， 2021 ， 39 （ 1 ）： 58 - 63 .

吴晓春，左鹏鹏 . 国内外热作模具钢发展现状与趋势［J］. 模具工业， 2013 ， 39 （ 10 ）： 1 - 9 .

任吉，燕云，田家龙，等 . La处理对H13热作模具钢中夹杂物的影响［J］. 特殊钢， 2024 ， 45 （ 4 ）： 117 - 123 .

李进，周许，苏超，等 . 热处理工艺对H13ESR大型模具钢锻圆组织性能的影响［J］. 特殊钢， 2025 ， 46 （ 1 ）： 87 - 91 .

郭浩，李志龙，王彪，等 . 回火温度对高碳H13钢渗碳层组织及硬度的影响［J］. 金属热处理， 2025 ， 50 （ 4 ）： 277 - 282 .

戴尚义，吴博雅，刘美辰，等 . H13钢的室温拉伸试验及晶体塑性模拟研究［J］. 上海金属， 2025 ， 47 （ 5 ）： 42 - 49 .

Dhokey N B ， Shinde T ， Bawane K K ， et al . Effect of cryosoaking period and soft-tempering temperature on wear behavior of AISI H13 steel ［J］. Journal of Materials Engineering and Performance ， 2025 ， 34 （ 12 ）： 12166 - 12173 .

苏勇，石丁瑞，于兴福，等 . 固溶处理对一种高碳H13钢硬度和耐磨性的影响［J］. 材料研究学报， 2026 ， 40 （ 1 ）： 72 - 80 .

杜勇，郭鲤，叶志飞 . 热作模具钢高温磨损行为及氮化处理对其耐磨性的影响［J］. 热加工工艺， 2026 ， 55 （ 2 ）： 131 - 135 .

陶新，孔洁，白琴，等 . 淬火温度对12Cr13马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响［J］. 上海金属， 2023 ， 45 （ 4 ）： 71 - 77 .

Zhou S M ， Zhu Z P ， Yang H ， et al . Synergistic effect study on Cl - and SO 4 2- for 2Cr13 used in a low-pressure cylinder of steam turbines at peaking unit ［J］. Anti-Corrosion Methods and Materials ， 2025 ， 75 （ 5 ）： 752 - 760 .

樊译，周健，迟宏宵，等 . 钼元素对2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢组织与性能的影响［J］. 机械工程材料， 2024 ， 48 （ 3 ）： 23 - 28 .

丁子珊，赖泽标，李一治，等 . 2Cr13 基体表面粗糙度对 Ti 掺杂 MoS 2 薄膜摩擦磨损性能的影响［J］. 表面技术， 2025 ， 54 （ 13 ）： 96 - 106 .

Wang C Y ， Zhang Q W ， Xu L J ， et al . Obvious corrosion resistance of 2Cr13 martensitic stainless steel subjected to thermo-mechanical laser shock peening and subsequent slight polishing ［J］. Chinese Journal of Aeronautics ， 2026 ， 39 （ 2 ）： 103799 .

张玮炜，张金鹏，齐瑾，等 . SCu6100A铝青铜的摩擦磨损特性及磨损机制［J］. 上海金属， 2025 ， 47 （ 3 ）： 58 - 66 .

Peter J.Blau ， Ermakov Boris Sergeevich . Friction Science and Technology-From concepts to applications ［M］. 2nd ed . Boca Raton ： CRC Press Taylor & Francis Group ， 2009 .

Zhang S C ， Pan Q L ， Yan J ， et al . Effects of sliding velocity and normal load on tribological behavior of aged Al-Sn-Cu alloy ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2016 ， 26 （ 7 ）： 1809 - 1819 .

杨瑞，任文洋，张铮，等 . 回火温度对40CrNiMo钢耐摩擦磨损及抗氧化性能的影响［J］. 上海金属， 2024 ， 46 （ 4 ）： 47 - 52 .

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