CN1477223B - 铸铁合金 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了具有高热稳定性用于铸铁产品的铸铁合金。该合金的非铁含量至少包含碳、硅、钼、铝元素及其混合物包含镍、镁和/或硫元素。并且碳含量占重量少于2.9％。该合金用于例如制造排放集气管或者涡轮增压器壳。

Description

铸铁合金
技术领域
本发明关于用于铸铁产品的具有高热稳定性的铸铁合金。合金的非铁含量至少包含碳、硅、钼和铝元素；其混合物包含镍、镁和/或硫。
背景技术
在汽车工业，铸铁合金用于生产需具有高热稳定性的铸件，例如，与从内燃机排放的热排气相接触的部件。因为内燃机产生出越来越高的功率，排气的温度也就越来越高。排气的集气管和涡轮增压器壳暴露于900至超过1000摄氏度的温度中。变换温度，即合金中的某种类型的晶体变换为另一种类型晶体的温度，在这样的高温中扮演着重要的角色。在变换温度下，体积发生变化并且体积的变化导致了部分铸件的不规则的膨胀特性。可以使用的合金必须具有高于使用中最大温度的变换温度。奥氏体铸钢合金或者含有高镍含量的合金也可以用于上面提到的高的使用温度中。镍是相当贵的原材料。排气集气管经常是由片状金属部件组成，在这样的情况下，糟糕的隔音使得它的存在具有负面影响。这些办法用于生产都相对较复杂。
EP534850 B1公开了一般类型的铸铁合金。该合金大约包含按重量3.1％的碳，按重量4.6％的硅，按重量的1.9％的铝，按重量1％的钼，并且如果合适的话还加入了钴和铌。
发明内容
在现有技术的基础上，本发明的一个目的是提供由尽可能便宜的元素构成的铸铁合金，铸件具有尽可能高的使用温度。
这个目标由具有高热稳定性的用于铸铁产品的铸铁合金达到，该合金的非铁含量至少包括碳、硅、钼、铝元素，还包含镍、镁和硫、锆，其中碳按重量的含量为2.5-2.8％，硅按重量的含量为4.7-5.2％，铝按重量的含量为0.5-0.9％，钼按重量的含量为0.5-0.9％，镍按重量的含量为0.1-1.0％，锆按重量的含量为0.1-0.4％。
本发明的铸铁合金可用于和内燃机的废气相接触的铸件，以及机动车的排气集管或者涡轮增压器壳。
具体实施方式
对于合金来说，具有尽可能高的结构稳定性以及尽可能的最大抗氧化性的是有利的。这是通过按重量4.7～5.2％的硅含量来得到的，这也是由按重量0.5～0.9％的铝含量得到的。
本发明的基本想法是提供具有大于950摄氏度的变换温度的铸铁合金，当其与内燃机结合使用时不具有破裂性膨胀的特性，而且在铸造过程中尽可能便宜地被生产。在铸铁合金内的石墨可以是球形或蠕虫状的。加入的镍的数量仍限于大约按重量1％。恰在铸铁合金被铸造成最后形状前加入按重量0.1～0.4％范围的锆，被证实是特别有利的。锆对于抗氧化和机械强度有有利的影响。锆可在预合金(prealloy)的形成中加入。
例一
由具有以下按重量百分比形式给出的化合物组成：2.6碳、5.1硅、0.1镍、0.6钼、0.6铝、0.6锆、0.06镁和少于0.01的硫，的球墨铸铁制造而成的用于客车内燃机的排气集管具有铁素体微观结构。用膨胀计测量的结果是纵向线性膨胀系数为16.10-16/K，这使得有可能下结论变换温度高于950摄氏度。在300摄氏度的温度下做热拉伸试验，得到下列机械强度值：Rp0.2＝575N/mm2，Rm＝600N/mm2，及A＝0.4％。
例二
由具有以下按重量百分比给出的化合物组成：2.6碳、5.1硅、1.0镍、0.7钼、0.6铝、0.3锆、0.02镁以及0.02的硫，的蠕虫状石墨铸铁制造而成的用于客车内燃机的排气集管具有铁素体微观结构。膨胀计测量的其纵向线性膨胀系数为16.10-16/K。这使得有可能下结论变换温度高于950摄氏度。在300摄氏度温度下进行热拉伸试验，得到下列机械强度值：Rm＝545N/mm2及A＝0.1％。
如果温度在浇铸期间不会降落低于1460摄氏度以及如果铝和锆元素例如作为铝-锆预合金只恰在浇铸前加入，就有可能生产出具有高于950摄氏度变换温度的铁素体铸铁产品。由这种方法制造的产品的特点为在温度作用下体积改变很小、好的抗热冲击、好的机械性能、好的抗氧化以及低原材料价格。

Claims (8)

1.一种具有高热稳定性用于铸铁产品的铸铁合金，该合金的非铁含量至少包括碳、硅、钼、铝元素，还包含镍、镁和硫、锆，其中碳按重量的含量为2.5-2.8％，硅按重量的含量为4.7-5.2％，铝按重量的含量为0.5-0.9％，钼按重量的含量为0.5-0.9％，镍按重量的含量为0.1-1.0％，锆按重量的含量为0.1-0.4％。
2.如权利要求1所述的铸铁合金，其中所述碳包含石墨。
3.如权利要求2所述的铸铁合金，其中石墨呈球状石墨形式。
4.如权利要求2所述的铸铁合金，其中石墨呈蠕虫状石墨形式。
5.如权利要求1至3中之一所述的铸铁合金的使用，用于和内燃机的废气相接触的铸件。
6.如权利要求1至3中之一所述的铸铁合金的使用，用于机动车的排气集管或者涡轮增压器壳。
7.一种生产如权利要求1至3中之一所述的铸铁合金的工艺，其中只恰在熔料浇铸之前作为铝锆预合金加入铝和锆元素。
8.一种生产如权利要求1至3中之一所述的铸铁合金的工艺，其中浇铸前的熔料的温度高于1460摄氏度。
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