CN104419876A

CN104419876A - 汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢

Info

Publication number: CN104419876A
Application number: CN201310370739.7A
Authority: CN
Inventors: 陈友三; 陈常彬; 郭志雄; 陈炳坤; 谢成兴; 温学文
Original assignee: TIANJIN NEW WEI SAN INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: TIANJIN NEW WEI SAN INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: CN104419876B

Abstract

本发明提供一种汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢，其含量的重量百分比是：碳为0.20%至0.50%，硅为1.00%至2.00%，锰为15.0%至18.0%，磷为小于0.04%，硫为小于0.03%，铬为15.0%至17.0%，镍为小于1.0%，钼为小于0.5%，铌为0.90%至1.10%，钨为2.0至3.0%，钒为小于0.15%，氮为0.2%至0.4%，余量为铁；其具有良好尺寸稳定性，较高的延展性、抗氧化性、耐热性和耐冲击性，且使用锰和氮取代镍，降低生产成本。

Description

汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢

技术领域

本发明涉及一种汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢。

背景技术

近年来世界开始实施欧4标准，高档汽车发动机的排气温度超过了1000℃，因此汽车涡轮壳及排气管用的钢材在低镍奥氏体钢的基础上发展成高镍、铬奥氏体耐热钢（如GX40CrNiSiNb25-20），这种钢材允许最高排气温度可达1020℃。但是这种钢材其镍（Ni）的含量达19%至22%，Cr含量达24%-27%导致其生产成本大幅提高，而且从资源节约角度考虑不够经济。此外，用作汽车涡轮壳及排气管的材料不仅需要有足够的高温强度，还要在长期服役在高温作业中具有良好的尺寸稳定性和抗氧化性，还要具有较好导热能力，因此仍需要不断改进汽车涡轮壳及排气管用的钢材。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢，其具有较高的弹性模量、抗氧化性能好、导热系数高的特点，且可降低生产成本。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢其含量的重量百分比是：碳为0.20%至0.50%，硅为1.00%至2.00%，锰为15.0%至18.0%，磷为小于0.04%，硫为小于0.03%，铬为15.0%至17.0%，镍为小于1.0%，钼为小于0.5%，铌为0.90%至1.10%，钨为2.0至3.0%，钒为小于0.12%，氮为0.2%至0.4%，余量为铁。

本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢的有益效果，其具有良好导热性和抗氧化性，高弹性模量，优异的蠕变断裂强度以及持久寿命，且制备方法科学合理，成本较低。

具体实施方式

本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢，其含量的重量百分比是：碳为0.20%至0.50%，硅为1.00%至2.00%，锰为15.0%至18.0%，磷为小于0.04%，硫为小于0.03%，铬为15.0%至17.0%，镍为小于1.0%，钼为小于0.5%，铌为0.90%至1.10%，钨为2.0至3.0%，钒为小于0.12%，氮为0.2%至0.4%，余量为铁。

实施例：

一、配料：主要原物料的重量百分配比：增碳剂=0.3%，钨铁=3%，铌铁=1.5%，废钢=59%，氮化铬=4%，金属铬=14%，电解锰=15.7%，硅铁=2.5%。

二、熔炼：熔炼设备采用中频感应电炉，感应电炉的容量从0.5吨至3吨不等。将上述配好的原物料按顺序依次投入中频感应电炉内，然后送电升温；当投入的物料完全熔开，继续将中频感应电炉内的温度升至摄氏1575度左右，取分光分析试片对中频感应电炉内的料液进行分光分析，分析结果见下表：

三、出汤及熔汤处理：料液的化学成分满足要求后，炉内钢水继续升温至摄氏1680度左右出汤，出汤前断电静置3至5分钟后扒去钢水表面的浮渣。将预热充分的浇注包定位至感应电炉出钢水口处准备出钢水。在出钢水过程中向包内投入变质剂，加入变质剂的目的是：脱氧、除气以及细化晶粒；出汤完毕后除去钢水表面浮渣，等待浇注。

四、浇注及拆箱：浇注前包内测温，测温结果符合标准要求（摄氏1530至1630度）进行浇注；浇注完毕60分钟以后拆箱。

五、后处理：铸件拆箱以后进行洗砂、研磨、修整、检验等工序后即可入库。

本实施例中未进行说明的技术内容为现有技术，故不再进行赘述。

本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢的优点是：在1050℃的屈服点为53MPa以上；1050℃的导热系数为26.5W/（m*K）以上；1050℃的弹性模量为100GPa以上；1100℃时的热膨胀系数为2.2%。因此使用这种钢材生产的汽车涡轮壳及排气管具有优良的高温强度，热膨胀系数小，热传导系数高，热扩散速度快等奥氏体不锈钢性质，同时用Mn代替Ni，大大降低了生产成本。

从成本角度考虑：使用相同的原物料，按照成分范围进行配料，本发明与GX40CrNiSiNb25-20相比较优势，如下表所述：（序号1为本发明的材质，序号2为GX40CrNiSiNb25-20）

元素	C%	Si%	Mn%	P%	S%	Cr%	Ni%	Nb%	W%	N%	Fe%
												序号1	0.35	1.50	16.0	0.020	0.020	16.0	-	1.04	2.5	0.30	62.27
序号2	0.35	1.50	1.0	0.020	0.020	25.0	20	1.20	-	-	50.91

从上述两种材料的成分比较：主要的差别在于Mn，Cr，Ni，W,N几种元素上，按照1000kg的铁水计算：

所以本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢的铁水成本仅为GX40CrNiSiNb25-20材质的的52%。

采用与现有技术同样的工艺进行熔炼、浇铸，浇铸后试样分别加工成同等规格的样品进行机械性能及热物理性能测试，结果表明本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢的常温屈服强度比GX40CrNiSiNb25-20钢提高175MPa，抗拉强度比40CrNiSiNb25-20钢高出270MPa，室温下弹性模量提高8.5%以上，热传导系数提高10%左右，具体测试结果如下表1所示，表中序号1为本发明涡轮壳及排气管用奥氏体耐热钢，序号2为GX40CrNiSiNb25-20。

表1本发明实施例汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢与对比钢测试结果对比

经上述材料性能对比，本发明汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢杨氏模量比GX40CrNiSiNb25-20材质高出8.5%、热传导系数优于GX40CrNiSiNb25-20，成本有大幅降低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢，其特征在于，其含量的重量百分比是：碳为0.20%至0.50%，硅为1.00%至2.00%，锰为15.0%至18.0%，磷为小于0.04%，硫为小于0.03%，铬为15.0%至17.0%，镍为小于1.0%，钼为小于0.5%，铌为0.90%至1.10%，钨为2.0至3.0%，钒为小于0.12%，氮为0.2%至0.4%，余量为铁。