发动机气门是内燃机中的关键部件，通常采用电热镦粗成形方法加工气门锻件，气门钢的流动应力是制定加工工艺的重要材料参数，研究气门钢在高温下的塑性变形行为有重要意义。广东工业大学材料与能源学院的研究者选取目前国内外用于制造汽车、摩托车发动机气门阀应用最广的21-4N钢，研究其高温塑性变形行为，获得流动应力、应变、应变速率和变形温度之间的关系规律，通过数据分析建立了21-4N钢的高温塑性变形本构方程。
试验用钢为φ10mm的21-4N气门钢棒材，固溶处理态，其化学成分（质量分数，%）为：0.48～0.58C，Si≤0.35，8.00～10.00Mn，S≤0.03，P≤0.04，3.25～4.50Ni，20.00～22.00Cr，0.35～0.50N，余量Fe。
模拟试验在Gleeble-1500D热模拟机上进行，通过模拟机的自动控制系统在预设的温度和变形速率下进行恒温、恒应变速率的压缩试验。将21-4N钢棒材中沿轴向22mm的试样毛坯，车削成系列圆柱形压缩试样，试样直径8mm，高为12mm。试验温度分别为800、900、1000和1100℃，应变速率分别为0.005、0.01、0.1和1s-1。最大压下量为50%。通入惰性气体Ar气氛保护防止氧化，升温速度10℃/s，保温时间300s，样品表面焊接热电偶来测量温度，压缩至设计应变量后将试样水冷至室温。
试验结果表明：
流动应力先随应变的增加迅速升高，出现一个应力的最大值后逐渐下降，后趋于平稳。该应力的最大值称为峰值应力，它所对应的应变值称为峰值应变。这是因为在高温压缩变形过程中，材料内部不断进行两种相互竞争的过程，即位错增殖引起的应变硬化与位错交滑移、攀移以及位错的脱钉等引起的动态回复软化。流动应力随变形温度的升高而减小，随变形速率的提高而增大。
利用21-4N气门钢高温塑性变形时稳态应力σ、应变速率和变形温度T之间的相关性，求出材料常数的值。该模型可用于计算21-4N气门钢实际加工中稳态应力的大小，还可用于设备选型、负荷计算和其他具体加工工艺参数的选择、控制和优化等。
