DE102020128884A1

DE102020128884A1 - Austenitische Stahllegierung und Turbinengehäuse oder Turbinengehäusebauteil für einen Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102020128884A1
Application number: DE102020128884.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Gengenbach; Florian Erdel; Alexander Hirschmann; Carsten John
Original assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine austenitische Stahllegierung, aufweisend nach Gewicht %: 28% bis 36% Chrom,1% bis 10% Nickel,0,2% bis 2,5% Silizium,0,15% bis 0,55% Kohlenstoff und48,7% bis 68,8% Eisen sowie sonstige Legierungsbestandteile und unvermeidbare Verunreinigungen.Eine solche Stahllegierung eignet sich in besonderer Weise für hochtemperaturbelastete Komponenten in Abgasturboladern, insbesondere für deren Turbinengehäuse.

Description

Die Erfindung betrifft eine austenitische Stahllegierung und ein abgasführendes Bauteil, insbesondere ein Turbinengehäuse oder ein Turbinengehäusebauteil für einen Abgasturbolader oder einen Abgaskrümmer, bestehend aus einem austenitischen Stahl.
Abgasturbolader sind während ihres Betriebseinsatzes hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Insbesondere im Bereich des Turbinengehäuses, durch den der Abgasstrom eines Verbrennungsmotors geleitet wird, entstehen hohe thermische und mechanische Beanspruchungen. Aus diesem Grund muss der für das Turbinengehäuse verwendete Werkstoff eine ausreichend hohe Temperaturfestigkeit aufweisen. Insbesondere muss der verwendete Werkstoff eine ausreichende Streckgrenze bei Temperaturen über 800 °C aufweisen.
Bekannt ist die Verwendung der Stahllegierung DIN/EN-1.4837 für Turbinengehäuse mit einem Nickelgehalt im Bereich zwischen 11 bis 14 Gew%. Der hohe Anteil dieses Legierungsbestandteils beeinflusst erheblich die Herstellungskosten für ein solches Turbinengehäuse.
Es sind daher Bestrebungen im Stand der Technik bekannt, wobei versucht wird den Nickelgehalt zu reduzieren, wie dies beispielsweise die EP 3 196 327 B1 , die EP 3 636 792 A1 und US 3, 969,109 beschreiben. Mit den in diesen Dokumenten beschriebenen austenitischen Stahllegierungen können zwar in gewissem Maße die Kosten für das Turbinengehäuse reduziert werden, jedoch zulasten von relevanten Werkstoff-Kennwerten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine besonders kostengünstige austenitische Stahllegierung bereitzustellen, welche insbesondere den Hochtemperaturanforderungen genügt, wie sie beispielsweise an Turbinengehäuse in Abgasturboladern gestellt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die austenitische Stahllegierung, aufweist nach Gewicht %:

28% bis 36% Chrom,
1% bis 10% Nickel,
0,2% bis 2,5% Silizium,
0,15% bis 0,55% Kohlenstoff und
48,7% bis 71,8% Eisen

Eine solche Stahllegierung zeichnet sich durch einen erheblichen Kostenvorteil gegenüber bekannten Stahllegierungen aus. Darüber hinaus ist dieser Stahlwerkstoff in besonderer Weise für die Konstruktion eines Turbinengehäuses eines Abgasturboladers geeignet. Insbesondere hat diese Stahllegierung eine hohe Streckgrenze Rp 0,2 bei Temperaturen über 800 °C oder 980 °C. Darüber hinaus weisen diese Werkstoffe auch eine hohe Kriechbruchzeit auf, was sie in besonderer Weise für die Verwendung für Turbinengehäuse in Abgasturboladern auszeichnet.
Im Rahmen der Erfindung wird ein hoher Chromgehalt vorgeschlagen, wobei der Chromgehalt im Bereich von 28-36 Gew% beträgt. Bei Chrom handelt es sich um einen Legierungsbestandteil, der sich kostenmäßig im mittleren Preissegment ansiedelt. Daher beeinflusst ein hoher Chromgehalt zunächst den Preis der Stahllegierung nicht unerheblich. Die Erfinder haben aber erkannt, dass trotz eines hohen Chromgehalts eine deutliche Kosteneinsparung erzielt werden kann, da sich unter Berücksichtigung eines, in den vorstehenden Grenzen angegebenen Kohlenstoffgehalts, dadurch der Nickelgehalt deutlich reduzieren lässt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass der Nickelgehalt in der Stahllegierung im Bereich von 5-10 Gew% oder von 2-5,1 Gew% oder von 1-3 Gew% beträgt. Die Erfinder haben erkannt, dass sich diese Nickelgehalt-Bereiche in besonderer Weise für die Stahllegierung eignen.
Nickel ist ein Austenit-Bildner und wird in der Stahllegierung benötigt. Erfindungsgemäß wird der Nickelgehalt zum Zweck verringerter Werkstoffkosten deutlich reduziert. Dabei haben die Erfinder erkannt, dass zum Ausgleich des reduzierten Nickel-Gehalts andere Austenit-Bildner herangezogen werden können, wobei insbesondere in der Stahllegierung als Austenit-Bildner alternativ Stickstoff, Mangan und/oder Kohlenstoff eingesetzt werden können. Diese Materialien sind deutlich günstiger als Nickel und führen in der vorliegenden Anwendung zu ausreichend temperaturfesten Werkstoffen.
Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass der Mangangehalt im Bereich von 0-11,5 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0-9,5 Gew%, beträgt.
Denkbar ist es auch, dass der Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,15-0,5 Gew%, beträgt.
Vorzugsweise kann es auch vorgesehen sein, dass der Stickstoffgehalt im Bereich von 0-0,7 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0,15-0,7 Gew%, beträgt.
Eine erfindungsgemäße Stahllegierung kann dergestalt sein, dass der Niobgehalt im Bereich von 0-0,7 Gew% oder im Bereich zwischen 0,6-1,7 Gew% beträgt oder kleiner als 1,7 Gew% beträgt. Niob kann eingesetzt werden um die Gußfähigkeit des Werkstoffes bei der Produktion zu verbessern. Wenn dieser Legierungsbestandteil in Zusammenstellung mit Stickstoff als Austenit-Bildner eingesetzt wird, so ist dies in den angegebenen Bereichsgrenzen von besonderem Vorteil, da hierdurch die Löslichkeit von Stickstoff in der Metallschmelze verbessert wird.
Gemäß einer Erfindungsvariante lässt sich ein besonders positiver Kosteneffekt dann erzielen, wenn der erfindungsgemäße Chromgehalt kombiniert ist mit einem Kohlenstoffgehalt der im Bereich von 0,15-0,5 Gew% liegt. Hierbei ergeben sich besonders warmfeste Stähle.
Denkbar ist es auch, dass der Molybdängehalt im Bereich von 0-2,7 Gew% beträgt. Molybdän unterstützt die Härte und die Bruchfestigkeit der Stahllegierung und verbessert insbesondere die Bruchdehnung bei hohen Temperaturen. Insofern kann es insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest ein Minimalgehalt an Molybdän in der Stahllegierung vorhanden ist.
Eine weitere Erfindungsvariante ist dergestalt, dass der Siliziumgehalt im Bereich von 0,2-2,5 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0,2-2,05 Gew%, beträgt. In diesen Bereichen erhöht Silizium die Streckgrenze und die Zugfestigkeit der Stahllegierung besonders wirkungsvoll ohne dabei die Bruchdehnung wesentlich zu verringern.
Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, dass der Wolframgehalt im Bereich von 0-1,4 Gew% beträgt. Vorzugsweise ist der Gehalt an Wolfram größer Null gewählt, so dass zumindest eine minimale Menge an Wolfram in der Legierung vorhanden ist. Hierdurch lässt sich die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und die Zähigkeit der Stahllegierung erhöhen. Zudem ist Wolfram ein starker Karbidbildner, der zu besonders harten Karbiden. Mit geringen Gehalten an Wolfram lassen sich vergleichsweise hohe Mengen an Nickel in der Legierung einsparen. Dabei kompensiert sich der sehr hohe Wolfram Preis deutlich innerhalb der vorgenannten Bereichsgrenzen. Es hat sich dabei auch zudem gezeigt, dass Wolfram besonders wirksam die Warmfestigkeit und die Verschleißfestigkeit erhöht. Dies ist besonders bei hoch beanspruchten Turbinengehäusen von erheblichem Vorteil.
Eine denkbare Erfindungsvariante ist dergestalt, dass der Stickstoffgehalt im Bereich von 0-0,7 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0,15-0,7 Gew% beträgt. In diesen Bereichen erhöht Stickstoff in dem austenitischen Stahl die Festigkeit und vor allem die Streckgrenze sowie die mechanischen Eigenschaften in der Wärme. Durch die Zugabe von Stickstoff lässt sich darüber hinaus der Gehalt an Nickel reduzieren, da Stickstoff als Karbidbildner geeignet ist teilweise die Aufgaben von Nickel zu ersetzen.

Erfindungsgemäße austenitische Stahllegierungen können eine Zusammensetzung aufweisen die in der folgenden Tabelle aufgelistet sind, wobei die Bereichsbegrenzungen für die einzelnen Legierungsbestandteile in der Tabelle mit „min“ als untere Bereichsgrenze und „max“ als obere Bereichsgrenze angegeben sind:

Nr.	chemische Zusammensetzung in Gew%																				Streckgrenze Rp0,2
Nr.	Ni		Cr		Fe		Mn		Mo		Nb		Si		W		C		N		bei 800 °C in MPa	bei 980 °C in Mpa
	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max	min	max
9	3	5	29	31	53	61.5	4.8	6.8	0	0.4	0	0.6	1.45	2.05	0	0.6	0.15	0.25	0.15	0.35	237	63
10	2	4	34	36	49	57.5	4.8	6.8	0	0.4	0	0.6	1.45	2.05	0	0.6	0.15	0.25	0.15	0.35	229	66
11	3	5	28	30	60.7	67.7	0	0.5	0	0.5	0	0.4	1	1.6	0	0.6	0.15	0.35	0.15	0.35	247	66
12	2	4	32	34	57.7	64.9	0	0.5	0	0.5	0	0.6	0.6	1.2	0	0.6	0.3	0.5	0.2	0.4	253	69
13	5	7	28	30	58.7	65.7	0	0.5	0	0.5	0	0.45	0.7	1.3	0	0.6	0.3	0.5	0.3	0.5	239	66
14	5	7	28	30	58.3	65.2	0	0.5	0	0.4	0	0.6	0.7	1.3	0.5	0.9	0.3	0.5	0.3	0.5	241	66
15	1	2	29	31	59.6	67.3	0	0.5	0.5	2.7	0	0.6	0.5	1.1	1	1.4	0.25	0.45	0.5	0.7	253	71
16	1	2	29	31	60.4	68.3	0	0.5	0.5	2.7	0	0.6	0.5	1.1	0	0.6	0.25	0.45	0.5	0.7	250	70
9A	3	5	29	31	51.9	60.8	4.8	6.8	0	0.4	0.7	1.7	1.45	2.05	0	0.6	0.15	0.25	0.15	0.35	237	63
10A	2	4	34	36	47.9	56.8	4.8	6.8	0	0.4	0.7	1.7	1.45	2.05	0	0.6	0.15	0.25	0.15	0.35	229	66
11A	3	5	28	30	59.4	67	0	0.5	0	0.5	0.7	1.7	1	1.6	0	0.6	0.15	0.35	0.15	0.35	247	66
12A	2	4	32	34	56.6	64.2	0	0.5	0	0.5	0.7	1.7	0.6	1.2	0	0.6	0.3	0.5	0.2	0.4	253	69
13A	5	7	28	30	57.4	65	0	0.5	0	0.5	0.7	1.7	0.7	1.3	0	0.6	0.3	0.5	0.3	0.5	239	66
14A	5	7	28	30	57.2	64.5	0	0.5	0	0.4	0.7	1.7	0.7	1.3	0.5	0.9	0.3	0.5	0.3	0.5	241	66
15A	1	2	29	31	58.5	66.6	0	0.5	0.5	2.7	0.7	1.7	0.5	1.1	1	1.4	0.25	0.45	0.5	0.7	253	71
16A	1	2	29	31	59.3	67.6	0	0.5	0.5	2.7	0.7	1.7	0.5	1.1	0	0.6	0.25	0.45	0.5	0.7	250	70

Die mit diesen Legierungen erreichbare Streckgrenze Rp0,2 bei 800 °C und 980 °C sind in der vorstehenden Tabelle wiedergegeben und zeigen deutlich die mit den Legierungen erreichbare Leistungsfähigkeit. Zum Vergleich erreicht eine Referenzlegierung 1.4837 mit 1,3 Gew% bis 1,7 Gew% Niob entsprechend dem Stand der Technik eine Streckgrenze Rp0,2 von ca. 138 MPa bei 800 °C bzw. eine Streckgrenze Rp0,2 von ca. 60 MPa bei 980 °C.
Mit den austenitischen Stahllegierung nach der Erfindung lassen sich Streckgrenzen Rp0,2 bei einer Temperatur von 800°C im Bereich von 229 MPa bis 253 MPA erreichen bzw. Streckgrenzen Rp0,2 bei einer Temperatur von 980°C im Bereich von 63 MPa bis 71 MPA.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst mit einem Turbinengehäuse oder einem Turbinengehäuseteil für einen Abgasturbolader, bestehend aus einer austenitischen Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1: einen Abgasturbolader (ohne Verdichter- und Turbinengehäuse) in Schnittdarstellung und
2: ein Turbinengehäuse für den Abgasturbolader gemäß 1.

1 zeigt einen Abgasturbolader in Seitenansicht und im Schnitt, wobei das das Verdichterrad 30 umgebende Verdichtergehäuse und das das Turbinenrad 20 umgebende Turbinengehäuse nicht dargestellt sind. Der Abgasturbolader weist einen Rotor 10 mit einer Rotorwelle 11 auf. Das Verdichterrad 30 ist über die Rotorwelle 11 mit dem Turbinenrad 20 drehfest verbunden. Das durch Abgas angetriebene Turbinenrad 20 überträgt so Energie zur Kompression von Luft an das Verdichterrad 30. Das Verdichterrad 30 saugt die zu verdichtende Luft axial entlang der Richtung R an, und gibt die verdichtete Luft in radialer Richtung (senkrecht zu R) in das (nicht dargestellte) Verdichtergehäuse ab. Die Rotorwelle 11 besitzt einen Mittenabschnitt, der eine Verjüngung aufweisen kann. An seinem zum Verdichter weisenden Ende weist der Mittenabschnitt einen Anschlag 13 auf. Zwischen dem Anschlag 13 und der Verjüngung des Mittenabschnitts kann demzufolge ein umlaufender Bund 12 ausgebildet sein. Der Anschlag 13 kann vorzugsweise als Wellenschulter mit einer radial ausgerichteten Fläche ausgeführt sein, die ringförmig umläuft. Im Anschluss an den Bund 12 besitzt die Rotorwelle 11 verdichterseitig einen Stützabschnitt 14. Dieser kann in Form einer bearbeiteten umlaufenden Fläche ausgebildet sein. Der Stützabschnitt 14 geht in einen Wellenabschnitt 15 zur Aufnahme des Verdichterrades 30 über, der dann in einem Gewindeabschnitt 16 ausläuft.
Auf der dem Gewindeabschnitt 16 gegenüberliegenden Seite der Rotorwelle 11 kann vorzugsweise ein Lagerabschnitt 17 vorgesehen sein. Der Lagerabschnitt 17 kann durch Bearbeitung der Rotorwelle 11 von dieser gebildet sein. Der Lagerabschnitt 17 der Rotorwelle 11 weist eine umlaufende Lagerkontur auf.
Im Anschluss an den Lagerabschnitt 17 kann die Rotorwelle 11 einen Abweiser 18 in Form einer Ölschleuderscheibe, beispielsweise in Form einer Durchmesservergrößerung, aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Durchmesservergrößerung in Form eines umlaufenden Bunds ausgebildet. Der Abweiser 18 kann jedoch auch eine andere geeignete Kontur aufweisen die eine Öl-Leckage durch den Wellendurchtritt im Lagergehäuse wirkungsvoll verhindert oder zumindest reduziert.
Die Rotorwelle 11 kann auch eine Dichtungsaufnahme 19 aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Dichtungsaufnahmen 19, beispielsweise in Form von Kolbenringnuten, verwendet, die zueinander axial beabstandet angeordnet sind. In die Dichtungsaufnahmen 19 sind Kolbenringe eingesetzt.
An dem dem Verdichterrad 30 gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 11 ist ein Turbinenrad 20 angeordnet. Das Turbinenrad 20 kann stoffschlüssig mit der Rotorwelle 11 verbunden sein.
Auf der dem Turbinenrad 20 abgewandten Seite besitzt der Rotor 10 ein Rotorteil 40. Dieses Rotorteil 40 besitzt ein Basisteil 41. In das Basisteil 41 kann beispielsweise wenigstens eine umlaufende Dichtungsaufnahme 42 in Form einer Kolbenringnut aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei umlaufende Dichtungsaufnahmen 42 verwendet. In die Dichtungsaufnahme 42 sind ringförmige Dichtelemente 43 in Form von Kolbenringen eingesetzt.
Das Rotorteil 40 kann im Anschluss an das Basisteil 41 einen Lagerabschnitt 44 besitzen. Der Lagerabschnitt 44 bildet eine umlaufende Lagerkontur, die ähnlich oder baugleich mit der Lagerkontur 17 sein kann.
An seinem dem Bund 12 zugewandten Ende kann das Rotorteil 40 einen Ansatz 45 aufweisen. Die Stirnfläche des Ansatzes 45 ist radial ausgerichtet. Auf diese Weise liegt der Ansatz 45 endseitig flächig an dem Anschlag 13 des Bundes 12 an. Um die flächige Anlage zu garantieren, ist der Ansatz 45 innenseitig umlaufend angefast. Zudem ist im Anschluss an den Bund 12 zu diesem Zweck ein Freistich in die Rotorwelle 11 eingedreht.
Das Basisteil 41 weist in 1 links eine ringförmige und radial verlaufende Anlagefläche 48 auf. Diese Anlagefläche 48 ist mithin parallel zur Stirnfläche des Ansatzes 45, welche an dem Bund 12 anliegt.
Auf die Rotorwelle 11 wird im Bereich des Wellenabschnitts 15 ein Verdichterrad 30 aufgeschoben. Das Verdichterrad 30 liegt mit einer radial verlaufenden Anlagefläche an der Anlagefläche 48 des Rotorteils 40 an. Zur Fixierung des Rotorteils 40 und des Verdichterrads 30 ist eine Mutter 31 auf den Gewindeabschnitt 16 aufgeschraubt. Die Mutter 31 verspannt mithin das Verdichterrad 30 gegen das Rotorteil 40 und das Rotorteil 40 gegen den Anschlag 13. Auf diese Weise werden sowohl das Verdichterrad 30 als auch das Rotorteil 40 axial auf der Rotorwelle 11 festgelegt und daran in Umfangsrichtung unverdrehbar gehalten.
Wie 1 erkennen lässt, besitzt der Abgasturbolader ein Gegen-Lagerteil 50, welches in ein Lagergehäuse 60 des Abgasturboladers eingesetzt ist. Das Gegen-Lagerteil besitzt ein Mittelteil 51. An den Mittelteil 51 schließen sich beidseitig Ansätze 53 an. Die beiden Ansätze 53 weisen jeweils eine umlaufende Lagerkontur auf. Diese umlaufende Lagerkontur ist komplementär zu der Lagerkontur, die durch das Rotorteil 14 bzw. den Lagerabschnitt 17 der Rotorwelle 11 gebildet ist, ausgeführt.
Um die in 1 gezeigte vorgegebene Position des Gegen-Lagerteils 50 in dem Lagergehäuse 60 zu fixieren, ist ein Fixierelement 70 verwendet. Das Fixierelement 70 weist einen Halteabschnitt 72 auf. Dieser Halteabschnitt 72 greift in eine Fixieraufnahme 52 des Gegen-Lagerteils 50 ein. Zur Montage des Fixierelements 70 kann dieses durch einen Schmiermittel-Führungskanal 61 des Lagergehäuses 60 eingeführt werden. Um das Fixierelement 70 unverlierbar zu halten, kann es in dem Lagergehäuse 60 eingeschraubt, eingepresst oder mit einem Halteelement gesichert werden.
2 zeigt das Turbinengehäuse 21, welches an dem Lagergehäuse 60 montiert werden kann. Das Turbinengehäuse 21 ist in Form eines Gussteils ausgebildet und besteht aus der erfindungsgemäßen austenitischen Stahllegierung. Die Stahllegierungen kann dabei insbesondere eine Zusammensetzung aufweisen, wie sie in einem der Beispiele gemäß der Tabelle in Anspruch 12 angegeben ist.
Das Turbinengehäuse 21 besitzt einen Flansch 21.1 mit Befestigungsaufnahmen 21.2, beispielsweise in Form von Bohrungen. Der Flansch 21.1 umgibt eine Abgas-Einlassöffnung. Die Abgas-Einlassöffnung mündet in einen Abgaskanal 21.3a, der von dem Turbinengehäuse 21 ausgebildet wird. In Strömungsrichtung nach dem Abgaskanal 21.3a schließt sich ein Spiralkanal 21.3b an den Abgaskanal 21.3a an. Der Spiralkanal 21.3b führt zu einer Aufnahmekammer 21.11. In dieser Aufnahmekammer 21.11 ist das Turbinenrad 20 untergebracht.
Die Aufnahmekammer 21.11 ist durch eine Öffnung 21.4 hindurch zugänglich. Im Bereich der Öffnung 21.4 kann ein Montageabschnitt 21.5 vorgesehen sein. Mittels des Montageabschnitts und geeigneter Befestigungsmittel lässt sich das Turbinengehäuse 21 mit dem Lagergehäuse 60 verbinden.
An die Aufnahmekammer 21.11 schließt sich ein Übergangsabschnitt 21.6 an, der in einen Endabschnitt 21.7 übergeht. Der Endabschnitt 21.7 umschließt einen Abgasauslass 21.8. Über den Abgasauslass verlässt das Abgas das Turbinengehäuse 21 und kann in ein geeignetes Abgasführungssystem übergeben werden.
Das vorliegende Turbinengehäuse kann mit einem Wasgatekanal 21.9 ausgerüstet sein, wie dies 2 zeigt.
Das Turbinengehäuse 21 kann weiterhin insbesondere auch mit einteilig angeformten Befestigungsansätzen ausgestattet sein, die Befestigungsaufnahmen 21.10 aufweisen. An den Befestigungsansätzen können Anbauteile montiert werden.
Zur Befestigung des Turbinengehäuses 21 an dem Lagergehäuse 60 wird das Turbinengehäuse 21 in Achsenrichtung R mit der Öffnung 21.4 über das Turbinenrad 20 geschoben. Im montierten Zustand kommt das Turbinenrad 20 in der Aufnahmekammer 21.11 zum Liegen. Zur Verbindung des Turbinengehäuses 21 an dem Lagergehäuse 60 wird mit geeigneten Verbindungsmittel, beispielsweise einer Montageschelle der Montageabschnitt 21.5 mit dem Lagergehäuse 60 verbunden.
Während des Betriebseinsatzes ist das Turbinengehäuse 21 über den Flansch 21.1 mit einem Abgaskrümmer eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors verbunden. Das vom Verbrennungsmotor ausgestoßene Abgas strömt durch die Abgas-Einlassöffnung in den Abgaskanal 21.3a und wird in den Spiralkanal 21.3b geleitet. Das Abgas wird dann vom Abgaskanal 21.3a auf die Schaufeln des Turbinenrads 20 geleitet, sodass dieses über den Abgasstrom angetrieben und in Drehbewegung versetzt wird. Das Abgas verlässt das Turbinenrad 20 in axialer Richtung und wird über den Übergangsabschnitt 21.6 zu dem Endabschnitt 21.7 geführt, wo es im Bereich des Abgasauslasses 21.8 das Turbinengehäuse 21 verlässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3196327 B1 [0004]
EP 3636792 A1 [0004]
US 3969109 [0004]

Claims

Austenitische Stahllegierung, aufweisend nach Gewicht %: 28% bis 36% Chrom, 1% bis 10% Nickel, 0,2% bis 2,5% Silizium, 0,15% bis 0,55% Kohlenstoff und 48,7% bis 71,8% Eisen sowie sonstige Legierungsbestandteile und unvermeidbare Verunreinigungen.
Austenitische Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nickelgehalt im Bereich von 5-10 Gew% oder von 2-5,1 Gew% oder von 1-3 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niobgehalt im Bereich von 0-0,7 Gew% oder im Bereich zwischen 0,6-1,7 Gew% beträgt oder kleiner als 1,7 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mangangehalt im Bereich von 0-11,5 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0-9,5 Gew%, beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Molybdängehalt im Bereich von 0-2,7 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliziumgehalt im Bereich von 0,2-2,5 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0,2-2,05 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wolframgehalt im Bereich von 0-1,4 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,15-0,5 Gew%, beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffgehalt im Bereich von 0-0,7 Gew%, vorzugsweise im Bereich von 0,15-0,7 Gew% beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie kein Vanadium und/oder kein Calcium enthält.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zusammensetzung aufweist gemäß einer der in der folgenden Tabelle aufgelisteten Legierungsnummern 9 bis 16 oder 9A bis 16A, wobei die Bereichsbegrenzungen für die einzelnen Legierungsbestandteile in der Tabelle mit „min“ als untere Bereichsgrenze und „max“ als obere Bereichsgrenze angegeben sind: Nr. chemische Zusammensetzung in Gew% Ni Cr Fe Mn Mo Nb Si W C N min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max 9 3 5 29 31 53 61.5 4.8 6.8 0 0.4 0 0.6 1.45 2.05 0 0.6 0.15 0.25 0.15 0.35 10 2 4 34 36 49 57.5 4.8 6.8 0 0.4 0 0.6 1.45 2.05 0 0.6 0.15 0.25 0.15 0.35 11 3 5 28 30 60.7 67.7 0 0.5 0 0.5 0 0.4 1 1.6 0 0.6 0.15 0.35 0.15 0.35 12 2 4 32 34 57.7 64.9 0 0.5 0 0.5 0 0.6 0.6 1.2 0 0.6 0.3 0.5 0.2 0.4 13 5 7 28 30 58.7 65.7 0 0.5 0 0.5 0 0.45 0.7 1.3 0 0.6 0.3 0.5 0.3 0.5 14 5 7 28 30 58.3 65.2 0 0.5 0 0.4 0 0.6 0.7 1.3 0.5 0.9 0.3 0.5 0.3 0.5 15 1 2 29 31 59.6 67.3 0 0.5 0.5 2.7 0 0.6 0.5 1.1 1 1.4 0.25 0.45 0.5 0.7 16 1 2 29 31 60.4 68.3 0 0.5 0.5 2.7 0 0.6 0.5 1.1 0 0.6 0.25 0.45 0.5 0.7 9A 3 5 29 31 51.9 60.8 4.8 6.8 0 0.4 0.7 1.7 1.45 2.05 0 0.6 0.15 0.25 0.15 0.35 10A 2 4 34 36 47.9 56.8 4.8 6.8 0 0.4 0.7 1.7 1.45 2.05 0 0.6 0.15 0.25 0.15 0.35 11A 3 5 28 30 59.4 67 0 0.5 0 0.5 0.7 1.7 1 1.6 0 0.6 0.15 0.35 0.15 0.35 12A 2 4 32 34 56.6 64.2 0 0.5 0 0.5 0.7 1.7 0.6 1.2 0 0.6 0.3 0.5 0.2 0.4 13A 5 7 28 30 57.4 65 0 0.5 0 0.5 0.7 1.7 0.7 1.3 0 0.6 0.3 0.5 0.3 0.5 14A 5 7 28 30 57.2 64.5 0 0.5 0 0.4 0.7 1.7 0.7 1.3 0.5 0.9 0.3 0.5 0.3 0.5 15A 1 2 29 31 58.5 66.6 0 0.5 0.5 2.7 0.7 1.7 0.5 1.1 1 1.4 0.25 0.45 0.5 0.7 16A 1 2 29 31 59.3 67.6 0 0.5 0.5 2.7 0.7 1.7 0.5 1.1 0 0.6 0.25 0.45 0.5 0.7
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckgrenze Rp0,2 der Stahllegierung bei einer Temperatur von 800 °C im Bereich von 142 MPa bis 253 MPa beträgt.
Austenitische Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckgrenze Rp0,2 der Stahllegierung bei einer Temperatur von 980 °C im Bereich von 61 MPa bis 71 MPA beträgt.
Turbinengehäuse oder Turbinengehäuseteil für einen Abgasturbolader, bestehend aus einer austenitischen Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.