SE1250101A1 - Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent - Google Patents
Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent Download PDFInfo
- Publication number
- SE1250101A1 SE1250101A1 SE1250101A SE1250101A SE1250101A1 SE 1250101 A1 SE1250101 A1 SE 1250101A1 SE 1250101 A SE1250101 A SE 1250101A SE 1250101 A SE1250101 A SE 1250101A SE 1250101 A1 SE1250101 A1 SE 1250101A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- cast iron
- iron alloy
- weight
- content
- alloy according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/16—Selection of particular materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Uppfinningen avser en gjutjärnslegering innefattande (i vikts%):. resterande mängd utgörs av Fe samt eventuella föroreningar.Uppfinningen avser även en avgasledande komponent för lastbilsmotorer som innefattar den uppfinningsenliga legeringen.
Description
10
15
20
25
30
Ett problem med de kända segjärnstyperna är att de inte uppvisar tillräckligt
korrosionsmotständ vid höga avgastemperaturer och därför inte är lämpliga
för användning i motorer med ökat kraftuttag per motorvolymsenhet.
Det är således ett syfte för föreliggande uppfinning att ange en
gjutjärnslegering som är korrosionsbeständig vid höga avgastemperaturer
och som kan användas i avgasledande komponenter. Ett ytterligare syfte för
föreliggande uppfinning är att legeringen skall vara kostnadseffektiv.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN
Detta syfte uppnås enligt uppfinningen av en gjutjärnslegering innefattande (i
vikts%):
C: 3,0 - 3,5
Si: 4,1 - 4,8
Mn: 5 0,4
Mg: 0,02 - 0,08
Cr: 0,4 - 1,0
Cu: 5 0,15
Mo: 0,8 - 1,2
P: < 0,05
S: < 0,015
varvid resterande mängd utgörs av Fe samt eventuella föroreningar.
Genom tillsatsen av krom tillsammans med övriga noggrant avvägda halter
av legeringsämnen erhålles en gjutjärnslegering av segjärnstyp med högt
korrosionsmotständ samt god varmhällfasthet.
Pä ytan av en komponent som tillverkats av den uppfinningsenliga legeringen
bildas vid exponering för syre, i t ex luften, ett tätt skikt av kromoxid. Skiktet
av kromoxid, tillsammans med ytterligare oxidskikt på komponentens yta som
t ex kiseloxider och järnoxider, skyddar sedan effektivt komponenten frän
10
15
20
25
30
korrosion genom att syre och andra oxiderande ämnen såsom vattenånga
och kolmonoxid förhindras från att nå komponentens yta.
Försök har visat att bildandet av det skyddande kromoxidskiktet gynnas av
höga temperaturer. Denna egenskap gör den uppfinningsenliga Iegeringen
mycket användbar i motorer med ökat kraftuttag per volymenhet i vilka
avgastemperaturen kan uppgå till 800°C. Vid denna temperatur bildas det
skyddande kromoxidskiktet mycket snabbt och skyddar därför effektivt den
underliggande komponenten mot korrosion.
Om Iegeringen används i avgasledande komponenter i konventionella
ca 730°C,
komponenternas livslängd ökar i jämförelse med komponenter som består av
tex SiMo51.
motorer, där temperaturen kan uppgå till uppnås att
Enligt ett alternativ är kolhalten 3,0 - 3,3 vikts%.
Enligt ett alternativ är kiselhalten 4,2 - 4,4 vikts%
Enligt ett alternativ är kromhalten 0,50 - 1,0 vikts%.
Enligt ett alternativ är kromhalten 0,6 - 1,0 vikts%
Enligt ett alternativ är kromhalten 0,60 - 0,75 vikts%.
Enligt ett alternativ är molybdenhalten 0,8 - 1,0 vikts%.
Företrädesvis skall nickel ej ingå i den uppfinningsenliga Iegeringen.
Den främst avsedd för
uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen är
avgasledande komponenter i dieselmotorer för tunga fordon, t ex lastbilar.
10
15
20
25
30
Sådana komponenter, även benämnda avgasuppsamlande komponenter,
innefattar t ex avgasgrenrör, turbogrenrör och turbinhus för en turbo.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN
En gjuten avgasledande komponent, t ex ett turbogrenrör som tillverkats av
den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen av segjärnstyp har en struktur som
huvudsakligen består av sfärisk grafit i en grundmatris av ferrit.
I den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen ingår följande legeringsämnen:
kol (c)
Kol ökar smältans flytbarhet vilket är
gjutjärnslegeringen eftersom smältans flytbarhet påverkar hur fullständigt
viktigt vid gjutning av
gjutformen fylls. Vid ett bestämt stelningsförlopp påverkar vidare mängden
tillsatt
grafitnodulerna som skiljs ut i legeringens grundmassa. En stor mängd
kol tillsammans med ympmedel antalet och storleken på
noduler motverkar bildandet av karbider och gynnar bildandet av grafit i
grundmassan, vilket i sin tur reducerar gjutjärnslegeringens sprödhet.
Eftersom grafitnodulernas densitet är lägre än järnets kommer dessutom, vid
stelning av gjutjärnslegeringen, bildandet av grafitnoduler att leda till
expansion vilket motverkar stelningskrympningen.
För att gjutjärnslegeringen skall erhålla god flytbarhet och en gynnsam
struktur efter stelnande krävs att kolhalten är minst 3,0 vikt%.
För hög kolhalt kan dock medföra primärutskiljning av grafit och därigenom
leder till
egenskaper.
flotation vilket inhomogen struktur i gjutjärnet och därmed
försämrade Kolhalten i den uppfinningsenliga
gjutjärnslegeringen skall därför högst uppgå till 3,5 vikts%.
Den uppfinningsensliga gjutjärnslegeringen har hög halt av kisel vilket
minskar kolets löslighet i smältan. För att undvika därav orsakad
10
15
20
25
30
primärutskiljning av grafit skall kolhalten företrädesvis vara i intervallet 3,0 -
3,3 vikts%.
Kisel (Si)
Kisel främjar bildandet av grafit och stabiliserar ferrit. I helt ferritiska järn ger
en hög kiselhalt en lösningshärdning av ferriten och ökar därigenom järnets
hällfasthet och dess motstånd mot termisk cykling. Kisel ökar även
oxidationsmotständet vid höga temperaturer genom att ett tunt och tätt
oxidskikt bildas pä Iegeringens yta och försvårar ytterligare oxidation.
kiselhalt. Vidare
omvandlingstemperaturen (A1), d v s den temperatur där ferrit övergår till
Oxidationsmotständet ökar med ökande höjs
austenit, med ökande kiselhalt. Vid denna temperatur sker relativt stora
volymförändringar i materialet. Detta orsakar lokala spänningar och töjningar,
som i värsta fall kan leda till sprickor och haveri av komponenterna.
Omvandlingstemperaturen (A1) brukar därför normalt anges som den högsta
användningstemperaturen för ferritiska gjutjärn.
Vid gjutning av tunt till mellantjockt gods, typiskt upp till 10 mm väggtjocklek,
skall kiselhalten ligga mellan 4,1 - 4,8 vikts%.
Vid höga kiselhalter kan det bildas spröda intermetalliska faser som
reducerar duktiliteten i materialet. Höga kiselhalter kan även störa bildandet
av grafitnoduler i gjutjärn. Dä segringar i materialet ökar med ökad
stelningstid, tenderar bäde bildandet av intermetalliska faser och den
urartade störda grafitformen att vara mer utpräglad i tjockväggigt gods, d v s
med väggtjocklek över 10 mm.
För att säkerställa hög användningstemperatur, gott oxidationsmotstånd och
tillfredsställande duktilitet vid gjutning av tjockväggigt gods, skall kiselhalten
ligga mellan 4,2 - 4,4 vikts%.
Magnesium (Mg)
10
15
20
25
30
Tillsatsen av magnesium gör att kolet i smältan bildar sfäriska grafitnoduler
vid stelningen. För att erhålla en struktur av sfäriska grafitnoduler i
gjutjärnslegeringen skall magnesiumhalten ligga mellan 0,02 - 0,08 vikts%.
Molybden (Mo)
Molybden tillsätts för att öka gjutjärnslegeringens mekaniska egenskaper, d v
s brottgräns, sträckgräns och krypmotstånd, vid användning vid höga
temperaturer. För att vid höga temperaturer erhålla maximal hållfasthet skall
molybdenhalten vara minst 0,8 vikts%. En alltför hög tillsats av molybden kan
dock medföra bildande av ett kontinuerligt nätverk av intercellulära karbider,
vilket medför en kraftig reduktion av duktiliteten. Molybdenhalten i den
uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen skall därför inte överstiga 1,20 vikts%.
På grund av de större segringarna som uppstår vid gjutning av tjockväggigt
gods d v s >10 mm skall molybdenhalten företrädesvis hållas mellan 0,8
vikts% och 1,0 vikts% för att säkerställa maximal hållfasthet och god duktilitet
i tjockväggigt gods.
Mangan (Mn)
Mangan stabiliserar austenit och perlit och är ett vanligt förekommande ämne
i det skrot som används vid tillverkning av gjutjärnslegeringen. Vid höga
temperaturer bryts den perlitiska fasen ned till ferrit och grafit. Den utskiljda
grafiten kommer då att orsaka en expansion av materialet viket kan förorsaka
deformation och sprickor i materialet, samt att det korrosionsskyddande
oxidskiktet spricker. För att minimera perlitbildning i komponenter som
tillverkats av den uppfinningsenliga legeringen skall manganhalten hållas så
låg som möjligt och som högst uppgå till 0,4 vikts%.
Krom (Cr)
Krom ökar gjutjärnslegeringens oxidationsmotstånd vid höga temperaturer
genom att bilda ett tätt och skyddande oxidskikt på ytan av en komponent
som är tillverkad av den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen. Oxidskiktet
förhindrar effektivt syre frän att tränga ned till komponentens yta och
10
15
20
25
30
förorsaka ytterligare oxidation. Det är viktigt att den uppfinningsenliga
legeringen innehåller tillräckligt mycket krom för att det skyddande oxidskiktet
skall kunna bildas och innehållet av krom bör därför som lägst vara 0,4
vikts%. För att säkerställa bildandet av ett tätt och skyddande oxidskikt är
kromhalten företrädesvis åtminstone 0,5 vikts%, Ökande kromhalt medför att
kromoxidskiktet bildas fortare och blir tätare. Företrädesvis skall därför
kromhalten vara åtminstone 0,6 vikts%.
Krom är även karbidstabiliserande och alltför höga mängder krom höjer
därför sprödheten i materialet till följd av att kromkarbider bildas. För att
säkerställa god duktilitet och undvika sprickor i den uppfinningsenliga
legeringen skall kromhalten som högst vara 1,0 vikts%.
Karbidstabiliserande ämnen har en tendens att koncentreras i smältan tillföljd
av segringar under stelning. Vid långa stelningstider som t ex vid tjockväggigt
gods kan därför kontinuerliga nätverk av karbider bildas i intercellulära
områden i den stelnade komponenten. För att undvika detta skall kromhalten
företrädesvis hållas mellan 0,6 - 0,75 vikts% om den uppfinningsenliga
legeringen används för tillverkning av tjockväggigt gods.
Koppar (Cu)
Koppar är perlitstabiliserande och följer ofta med i det skrot som används för
att tillverka gjutjärnslegeringen. Vid höga temperaturer bryts perlit ned till
ferrit och grafit. Den utskiljda grafiten orsakar en expansion av materialet
viket kan förorsaka deformation och sprickor samt att korrosionsskyddande
oxidskikt spricker. För att undvika perlitbildning i komponenter som tillverkats
av den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen skall kopparhalten hållas så låg
som möjligt och som högst 0,15 vikts%.
Fosfor(P)
Fosfor är en förorening i gjutjärnslegeringen som kan orsaka sköra
fosforinneslutningar vilka har negativ inverkan på materialets seghet och
10
15
20
25
30
slagseghet. Fosfor skall därför begränsas till under 0,05 vikts%, företrädesvis
under 0,025 vikt%.
Svavel (S)
Svavel är en förorening i det gjutjärnslegeringen. Svavel missgynnar
sfärodiseringen av grafiten vid stelning av gjutjärnslegeringen. Höga
svavelhalter kan orsaka degenererad grafit, t ex att gjutjärnets grafitnoduler
blir fjällformade till följd av att svavel binds till magnesium. Det är därför
viktigt att svavelhalten hålls under 0,015 vikts%.
FIGURBESKRIVNING
Figur 1: En tabell som visar sammansättningen av en uppfinningsenlig
gjutjärnslegering enligt en första utföringsform (SiMoCr) och en andra
utföringsform (SiMoCr0,5) samt sammansättningen av en jämförande
gjutjärnslegering (SiMo51).
Figur 2: Ett diagram som visar resultatet frän ett oxidationsförsök som utförts
vid 700°C av den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen enligt den första
utföringsformen (SiMoCr) samt den jämförande gjutjärnslegeringen av typen
SiMo51.
Figur 3: Ett diagram som visar resultatet frän ett oxidationsförsök som utförts
vid 800°C av en uppfinningsenlig gjutjärnslegering enligt den första
utföringsformen (SiMoCr) samt den jämförande gjutjärnslegeringen av typen
SiMo51.
Figur 4: Ett diagram som visar resultaten frän ett oxidationsförsök som utförts
vid 700°C av en uppfinningsenlig gjutjärnslegering enligt den första
utföringsformen (SiMoCr) och en uppfinningsenlig gjutjärnslegering enligt den
andra utföringsformen (SiMoCr0,5) samt den jämförande gjutjärnslegeringen
av typen SiMo51.
10
15
20
25
30
Figur 5: Ett diagram som visar resultaten från ett oxidationsförsök som utförts
vid 800°C av en uppfinningsenlig gjutjärnslegering enligt den första
utföringsformen (SiMoCr) och en uppfinningsenlig gjutjärnslegering enligt den
andra utföringsformen (SiMoCr0,5) samt den jämförande gjutjärnslegeringen
av typen SiMo51.
EXEMPEL
Följande skall den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen beskrivas med hjälp
av konkreta exempel.
I ett första steg framställdes uppfinningsenliga gjutjärnslegeringar som
benämndes SiMoCr samt SiMoCr0,5. I jämförande syfte framställdes även
en gjutjärnslegering av typen SiMo51. Tabell 1 visar sammansättningarna av
respektive gjutjärnslegering SiMoCr, SiMoCr0,5 och SiMo51. Ur tabell 1
framgår att de uppfinningsenliga gjutjärnslegeringarna innehåller små
mängder av föroreningarna titan och niob. Dessutom förekommer nickel som
en förorening i de uppfinningsenliga gjutjärnslegeringarna. Nickelhalten i
SiMoCr är 0,52 vikts%. I SiMoCr0,5 är nickelhalten 0,055 vikts% vilket kan
anses vara försumbart. Nickel kan följa med tillsatsen av krom, t ex i form av
rostfritt stålskrot. Nickel skall dock helst inte ingå alls i den uppfinningsenliga
gjutjärnslegeringen eftersom nickel sänker omvandlingstemperaturen för
ferrit till austenit. När ett gjutjärnsmaterial omvandlas från ferrit till austenit
sker en volymförändring vilken orsakar lokala spänningar och töjningar som i
värsta fall leder sprickor och haveri av komponenterna som tillverkats av
gjutjärnet. Vid volymförändringen spricker även det oxidskikt som bildats på
materialet varvid ökad syretransport in till den rena metallen sker. Detta
försämrar oxidationsmotståndet.
Gjutjärnslegeringarna framställdes på konventionellt industriellt sätt med
metoder som är anpassade för serieproduktion. Gjutjärnslegeringarna göts till
solida ämnen och ur ämnena togs provbitar som hade storleken 2 x 2 x 0,5
(cm).
10
15
20
25
30
10
Provernas ytor slipades mekaniskt i vatten och rengjordes därefter i etanol
följt av rengöring i avjoniserat vatten. Avslutande torkades proverna med
luddfritt papper och vägdes och mättes.
För att bestämma respektive gjutjärnslegerings korrosionsbeständighet
utsattes proverna sedan för oxidationsprovning i luft. Vid oxidationsprovning
oxideras materialet vid en förutbestämd temperatur och under en
förutbestämd tid. Materialets vikt bestäms före och efter oxideringen och
viktökningen bestäms. Stor viktökning innebär att korrosionsmotståndet är
dåligt eftersom en relativt stor del av provet har oxiderat. Vid liten viktökning
har ett tunt och tät oxidskikt med god vidhäftning bildats pä provets yta. Detta
oxidskikt skyddar sedan provet från ytterligare oxidation.
alltså bra
korrosionsbeständighet.
Liten viktökning
innebär oxidationsmotstånd och därmed bra
Oxidationsprovningen utfördes i luft i en Naber ugn (modell N60/HR) vid
700°C och 800°C. Två separata provningsomgångar utfördes.
I en första provningsomgång 1 oxidationsprovades provbitar av den
uppfinningsenliga
(SiMo51) vid både 700°C och 800°C. Exponeringstiderna för provbitarna
sattes till 1,5; 6; 24 och 96 timmar vid både 700°C och 800°C.
legeringen (SiMoCr) och det jämförande materialet
I en andra provningsomgång 2 oxidationsprovades provbitar av den
uppfinningsenliga legeringen (SiMoCr), den uppfinningsenliga legeringen
SiMoCr0,5 och det jämförande materialet (SiMo51) vid både 700°C och
800°C. Under
provbitarna till 1,5; 6; 24 samt 96. Under provningen vid 800°C sattes
provningen vid 700°C sattes exponeringstiderna för
exponeringstiderna för provbitarna till 1,5; 6; 24; 96 samt 326 timmar.
10
15
20
25
30
11
Vid oxidationsprovningarna i respektive provningsomgång placerades ett
flertal provbitar av vardera gjutjärnslegeringen i ugnen och värmdes upp från
rumstemperatur till 700°C eller 800°C varvid provbitarnas yta oxiderade till
följd av reaktion med ugnsatmosfären. Exponeringstiden började räknas från
det ögonblick ugnen nått upp till aktuell temperatur och allteftersom
exponeringstiden uppgick till de förutbestämda tiderna togs en provbit ut ur
ugnen och fick svalna till rumstemperatur. De oxiderade provbitarna vägdes
på nytt och viktökningen per ytarea bestämdes som mg/cmz.
Resultaten från oxidationsproverna presenteras i form av medelvärden för tre
provbitar. I diagram 2 och 3 visas resultaten från den första
provningsomgången och i diagram 4 och 5 visas resultaten från den andra
provningsomgången.
Provningsomgång 1
Vid den oxidationsprovning som utfördes vid 700°C, se figur 2, framgår att
vid exponeringstiderna 1,5; 6 och 24 timmar sker samma viktökning hos den
uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen SiMoCr och hos den jämförande
gjutjärnslegeringen SiMo51. Vid längre exponeringstider, 96 timmar, är dock
hos den SiMoCr
viktökningen uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen
väsentligt lägre än den jämförande gjutjärnslegeringen SiMo51.
En sannolik förklaring till detta är:
På proverna av den jämförande gjutjärnslegeringen SiMo51 bildas järnoxider
och kiseloxider på provernas yta vid uppvärmning. Dessa oxider, främst
kiseloxiden, skyddarjärnet i provernas yta från ytterligare oxidation. Vid lång
exponering, alltså över 24 timmar, hinner dock syre att diffundera igenom
skiktet av järnoxid och kiseloxid och korrodera den underliggande
gjutjärnsytan. Oxidskiktet tillväxter därmed, vilket avspeglas i den uppmätta
viktökningen.
10
15
20
25
30
12
I proverna av det uppfinningsenliga materialet SiMoCr bildas däremot, utöver
skiktet av järnoxid och kiseloxid, efter en tid även ett tätt skikt av kromoxider.
Skiktet av kromoxider förhindrar tillsammans med skiktet av järnoxid och
kiseloxid effektivt diffusion av syre genom oxidskiktet ned till gjutjärnets yta
och skyddar därför provet av den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen från
korrosion genom ytterligare oxidation. Ur korrosionssynpunkt innebär detta
att en avgasledande komponent, t ex ett turbogrenrör, som tillverkats av den
uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen och som används vid konventionella
avgastemperaturer d v s upp till 730°C har en betydligt längre livslängd än en
komponent som tillverkats av den jämförande gjutjärnslegeringen.
Vid det oxidationstest som utfördes vid 800°C, se figur 3 framgår att proverna
av den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen SiMoCr ökar avsevärt mindre i
vikt vid samtliga exponeringstider än proverna av den jämförande
gjutjärnslegeringen SiMO51. Viktökningen vid 800°C är dessutom lägre än
viktökningen vid 700°C för motsvarande exponeringstider. En sannolik
förklaring till detta är att bildandet av kromoxidskiktet på ytan av den
uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen SiMoCr gynnas vid den högre
temperaturen 800°C. Förmodligen beror detta på att diffusionshastigheten av
krom mot provets yta ökar med ökande temperatur. Kromoxidskiktet bildas
därför snabbare vid 800°C än vid 700°C och blir dessutom tätare. När ett
skikt av kromoxid bildats förhindrar det fortsatt diffusion av syre till den
metalliska yta varvid ytterligare tillväxt av oxidskiktet förhindras.
De prover av SiMo51 som utsattes för oxidationsprovning vid 800°C uppvisar
en avsevärd viktökning både i jämförelse med det uppfinningsenliga
materialet SiMoCr och i jämförelse med SiMo51 proverna vid 700°C. Som
nämnts ovan gynnas diffusion av legeringselement och kemiska reaktioner
vid metallytan av ökande temperatur. Detta påverkar det oxidskikt av kisel-
och järnoxider som bildas på SiMo51 så tillvida att det blir poröst och tjockt
och därför inte skyddar den underliggande metallytan från ytterligare
korrosion i tillräckligt stor utsträckning.
10
15
20
25
30
13
Provningsomgång 2
Figur 4 visar resultaten från oxidationsprovningen som utfördes vid 700°C i
den andra provningsomgången. Det framgår ur figur 4 att för den
uppfinningsenliga Iegeringen SiMoCr och den jämförande Iegeringen SiMo51
uppnås väsentligen samma resultat i den andra provningsomgången som i
den första provningsomgången De eventuella skillnader som kan iakttas
mellan resultaten från provomgång 1 och provomgång 2 avseende SiMoCr
och SiMo51 får antas bero på förutsättningar vid provberedning, provtagning
och mätning.
I figur 4 framgår att den uppfinningsenliga Iegeringen SiMoCrO,5 uppvisar
något större viktökning än den uppfinningsenliga Iegeringen SiMoCr vid
700°C. Detta antas bero på att SiMoCrO,5 innehåller mindre krom än SiMoCr
och att det därför tar längre tid för det skyddande kromoxidskiktet att bildas
på SiMoCrO,5 än vad det tar för kromoxidskiktet att bildas på SiMoCr.
Det framgår dock ur figur 4 att vid 700°C uppvisar bägge uppfinningsenliga
legeringar SiMoCr och SiMoCrO,5 mindre viktökning och följaktligen högre
oxidationsmotstånd än den jämförande gjutjärnslegeringen SiMo51.
Figur 5 visar resultaten från den andra provomgången vid 800°C. Där
framgår att den uppfinningsenliga Iegeringen SiMoCr och den jämförande
Iegeringen SiMo51 huvudsakligen uppvisar samma oxidationsförlopp som de
gjorde i den första provomgången vid 800°C. De skillnader som kan iakttas
mellan provomgång 1 och 2 beror på förutsättningar vid provtagning,
provberedning och mätning.
I figur 5 framgår det att den uppfinningsenliga gjutjärnslegeringen SiMoCrO,5
temperaturen 800°C. Vid
exponeringstider över 96 timmar ökar inte SiMoCrO,5 alls i vikt.
uppvisar en mycket låg viktökning vid
10
15
20
14
Det mycket goda oxidationsmotståndet i SiMoCr0,5 vid 800°C antas bero
dess innehåll av krom i kombination med mycket låg halt av nickel. Krom
bildar som beskrivits vid 800°C mycket snabbt ett tätt skikt av kromoxid som
skyddar det underliggande materialet från ytterligare oxidation. Vidare
befinner sig SiMoCr0,5 vid provningstemperaturen i ett stabilt ferritiskt
fastillstånd vilket gynnas av att SiMoCr0,5 väsentligen inte innehåller nickel.
Som beskrivits ovan sänker nickel omvandlingstemperaturen för ferrit till
austenit. Vid denna omvandling sker en volymförändring som kan medföra
att oxidskikt som bildats på ytan av materialet spricker vilket ökar
metallen. I
syretransporten in till SiMoCr0,5 sker dock inte någon
fasomvandling och någon volymexpansion av SiMoCr0,5 sker därför inte.
Detta samband styrks vid jämförelse mellan de uppfinningsenliga
legeringarna SiMoCr0,5 och SiMoCr vid 800°C där SiMoCr som innehåller
nickel i en halt av 0,52 fortsätter att öka ivikt under oxidationsprovningen.
Vid jämförelse mellan oxidationsprovningen vid 700°C och 800°C framgår
det såsom nämnts att den uppfinningsenliga legeringen SiMoCr0,5 helt avtar
att öka i vikt vid provningen vid 800°C men fortsätter att öka något vikt under
provningsförloppet vid 700°C. Detta beror på att det kromoxidskikt som bildas
vid 800°C bildas fortare och är tätare än det kromoxidskikt som bildas vid
700°C och därför bättre skyddar den underliggande metallen ifrån ytterligare
oxidation .
Claims (1)
10 15 20 25 30 15 PATENTKRAV
1. Gjutjärnslegering innefattande (i vikts%): C: 3,0 - 3,5 Si: 4,1 -4,8 Mn: 50,4 Mg: 0,02 - 0,08 Cr: 0,4 -1,0 Cu: 50,15 Mo: 0,8 - 1,2 P: < 0,05 S: < 0,015 varvid resterande mängd utgörs av Fe samt eventuella föroreningar. _ Gjutjärnslegeringen enligt krav 1, varvid gjutjärnslegeringen i stelnat tillstånd uppvisar en struktur av sfäriska grafitnoduler i en huvudsakligen ferritisk grundmassa. _ Gjutjärnslegeringen enligt krav 1 eller 2, varvid halten C är 3,0 - 3,3vikts%. _ Gjutjärnslegeringen enligt något av ovanstående krav, varvid halten Si är 4,2 - 4,4 vikts%_ _ Gjutjärnslegeringen enligt något av ovanstående krav, varvid halten Cr är 0,5 - 1,0 vikts%. _ Gjutjärnslegeringen enligt något av ovanstående krav, varvid halten Cr är 0,6 -1,0 viktS%_ _ Gjutjärnslegeringen enligt något av ovanstående krav, varvid halten Cr är 0,60 - 0,75 viktS%_ 16
8. Gjutjärnslegeringen enligt något av ovanstående krav, varvid halten Mo halten är 0,8 - 1,0 vikts%. 5 9. Avgasledande komponent för Iastbilsmotor innefattande en gjutjärnslegering enligt något av ovanstående krav.
10. Avgasledande komponent för Iastbilsmotor enligt krav 9 varvid komponenten är ett turbogrenrör, ett avgasgrenrör eller ett turbinhus för 10 en turbo.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1250101A SE1250101A1 (sv) | 2011-04-01 | 2012-02-10 | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent |
PCT/SE2012/050307 WO2012134372A1 (en) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | Cast iron alloy and exhaust component manufactured thereby |
EP12763426.9A EP2694693A4 (en) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | MOLTEN IRON ALLOY AND EXHAUST COMPONENT MANUFACTURED THEREFOR |
KR1020137028980A KR20140010448A (ko) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | 주철 합금 및 그 주철 합금으로 제조된 배기계 부품 |
CN201280020981.5A CN103534371A (zh) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | 铸铁合金和由该合金制造的排气部件 |
US14/009,248 US20140290230A1 (en) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | Cast iron alloy and exhaust component manufactured thereby |
BR112013025189A BR112013025189A2 (pt) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | liga de ferro fundido, e, componente condutor de escape para motores de caminhão |
RU2013146660/02A RU2013146660A (ru) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | Железный литейный сплав и изготовленный из него компонент выхлопной системы |
JP2014502509A JP2014511942A (ja) | 2011-04-01 | 2012-03-21 | 鋳鉄合金およびそれによって製造された排気部品 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1150286A SE1150286A1 (sv) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent |
SE1250101A SE1250101A1 (sv) | 2011-04-01 | 2012-02-10 | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1250101A1 true SE1250101A1 (sv) | 2012-10-02 |
Family
ID=46931735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1250101A SE1250101A1 (sv) | 2011-04-01 | 2012-02-10 | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140290230A1 (sv) |
EP (1) | EP2694693A4 (sv) |
JP (1) | JP2014511942A (sv) |
KR (1) | KR20140010448A (sv) |
CN (1) | CN103534371A (sv) |
BR (1) | BR112013025189A2 (sv) |
RU (1) | RU2013146660A (sv) |
SE (1) | SE1250101A1 (sv) |
WO (1) | WO2012134372A1 (sv) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104328333A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-02-04 | 无锡科博增压器有限公司 | 增压器涡轮壳 |
JP6466727B2 (ja) * | 2015-02-06 | 2019-02-06 | 日産自動車株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄及び自動車用エンジンの排気系部品 |
CN106367674A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-01 | 广西大学 | 一种铬钼铜耐磨铸铁及其制备方法 |
CN106435350A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-22 | 广西大学 | 一种磷铜钛耐磨铸铁及其制备方法 |
CN106367676A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-01 | 广西大学 | 一种钒钛耐磨铸铁及其制备方法 |
WO2018093894A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Michigan Technological University | Ductile iron alloys and materials including a thin-wall layer of a ductile iron alloy |
US10926347B2 (en) | 2019-03-25 | 2021-02-23 | Packless Industries | Autogenous submerged liquid diffusion welding of titanium |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6053736B2 (ja) * | 1981-10-05 | 1985-11-27 | 日産自動車株式会社 | 耐熱用球状黒鉛鋳鉄 |
JPS59193242A (ja) * | 1983-04-19 | 1984-11-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高珪素球状黒鉛鋳鉄 |
JPH055125A (ja) * | 1990-09-14 | 1993-01-14 | Mazda Motor Corp | 耐摩耗性の優れた摺動部材の製造法 |
JP3821310B2 (ja) * | 1995-09-25 | 2006-09-13 | 日立金属株式会社 | 耐熱球状黒鉛鋳鉄 |
KR20040105278A (ko) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 엔진 배기계용 주철 조성물 |
CN100535157C (zh) * | 2004-03-04 | 2009-09-02 | 日立金属株式会社 | 耐热铸铁及由其构成的排气系统零件 |
KR20080042417A (ko) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | 두산인프라코어 주식회사 | 배기매니폴드용 합금재료 |
JP5178157B2 (ja) * | 2007-11-13 | 2013-04-10 | 日新製鋼株式会社 | 自動車排ガス経路部材用フェライト系ステンレス鋼材 |
JP5232620B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2013-07-10 | 三菱重工業株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄 |
JP4825886B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2011-11-30 | トヨタ自動車株式会社 | フェライト系球状黒鉛鋳鉄 |
-
2012
- 2012-02-10 SE SE1250101A patent/SE1250101A1/sv not_active Application Discontinuation
- 2012-03-21 JP JP2014502509A patent/JP2014511942A/ja active Pending
- 2012-03-21 KR KR1020137028980A patent/KR20140010448A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-03-21 EP EP12763426.9A patent/EP2694693A4/en not_active Withdrawn
- 2012-03-21 US US14/009,248 patent/US20140290230A1/en not_active Abandoned
- 2012-03-21 CN CN201280020981.5A patent/CN103534371A/zh active Pending
- 2012-03-21 WO PCT/SE2012/050307 patent/WO2012134372A1/en active Application Filing
- 2012-03-21 BR BR112013025189A patent/BR112013025189A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-03-21 RU RU2013146660/02A patent/RU2013146660A/ru not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103534371A (zh) | 2014-01-22 |
EP2694693A1 (en) | 2014-02-12 |
JP2014511942A (ja) | 2014-05-19 |
BR112013025189A2 (pt) | 2019-09-24 |
RU2013146660A (ru) | 2015-05-10 |
WO2012134372A1 (en) | 2012-10-04 |
EP2694693A4 (en) | 2014-12-31 |
KR20140010448A (ko) | 2014-01-24 |
US20140290230A1 (en) | 2014-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE1250101A1 (sv) | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent | |
JP5600012B2 (ja) | 耐酸化性及び耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼、並びに鋼材及び二次加工品 | |
JP5232620B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄 | |
CN101688280B (zh) | 耐热性优良的铁素体系不锈钢 | |
JP5959635B2 (ja) | クロム蒸発速度が僅かであり、かつ耐熱性が向上した、熱に強い鉄−クロム−アルミニウム合金 | |
DK3112081T3 (en) | Welding Assembly | |
JP5780716B2 (ja) | 耐酸化性および二次加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
CN103290337A (zh) | 一种原油油船货油舱上甲板用耐腐蚀钢 | |
WO2005103314A1 (ja) | 高Cr高Niオーステナイト系耐熱鋳鋼及びそれからなる排気系部品 | |
US20100178193A1 (en) | Cast iron alloy with good oxidation resistance at high temperatures | |
JP2009545675A (ja) | 高温強度が改善された耐熱および耐食性オーステナイト系ステンレス鋼鋳鋼合金 | |
JPWO2009104792A1 (ja) | オーステナイト系耐熱鋳鋼及びそれからなる排気系部品 | |
FI124893B (sv) | Ferretiskt rostfritt stål, industriprodukt och fast oxidbränslecell | |
JP5780598B2 (ja) | 溶接管構造高温機器用オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP2009007601A (ja) | 集熱機器用フェライト系ステンレス鋼材 | |
JPH0860306A (ja) | 自動車排気系部材用フェライトステンレス鋼 | |
JP2015199107A (ja) | FeCrAl合金溶接ワイヤーおよびこれを用いた溶接構造体 | |
JP5743975B2 (ja) | ディーゼルエンジンegrクーラ用オーステナイト系ステンレス鋼およびディーゼルエンジン用egrクーラ | |
SE1150286A1 (sv) | Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent | |
JP4299264B2 (ja) | 安価で、鋳造性、高温強度、耐酸化性の良好なオーステナイト系耐熱鋳鋼及びそれからなる排気系部品 | |
KR20220098789A (ko) | 가공성, 크리프 저항성 및 부식 저항성이 우수한 니켈-크롬-철-알루미늄 합금 및 이의 용도 | |
JP6083567B2 (ja) | 耐酸化性および高温クリープ強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
JP3700977B2 (ja) | 安価で、鋳造性、高温強度、耐酸化性の良好なオーステナイト系耐熱鋳鋼及びそれからなる排気系部品 | |
RU2458175C1 (ru) | Ферритная нержавеющая сталь, характеризующаяся высокой жаростойкостью | |
JP6655962B2 (ja) | 耐475℃脆性に優れたAl含有フェライト系ステンレス鋼溶接継手 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAV | Patent application has lapsed |