SE1250101A1 - Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent - Google Patents

Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent Download PDF

Info

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
Application number
SE1250101A
Other languages
English (en)
Inventor
Madeleine Ekstroem
John More
Fredrik Wilberfors
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SE1150286A external-priority patent/SE1150286A1/sv
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE1250101A priority Critical patent/SE1250101A1/sv
Priority to PCT/SE2012/050307 priority patent/WO2012134372A1/en
Priority to EP12763426.9A priority patent/EP2694693A4/en
Priority to KR1020137028980A priority patent/KR20140010448A/ko
Priority to CN201280020981.5A priority patent/CN103534371A/zh
Priority to US14/009,248 priority patent/US20140290230A1/en
Priority to BR112013025189A priority patent/BR112013025189A2/pt
Priority to RU2013146660/02A priority patent/RU2013146660A/ru
Priority to JP2014502509A priority patent/JP2014511942A/ja
Publication of SE1250101A1 publication Critical patent/SE1250101A1/sv

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/06Cast-iron alloys containing chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/10Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • F01N13/16Selection 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.
SE1250101A 2011-04-01 2012-02-10 Gjutjärnslegering samt därav tillverkad avgasledande komponent SE1250101A1 (sv)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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