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一種排氣歧管用耐熱鑄鋼及其制備方法與流程

文檔序號:40638599發(fā)布日期:2025-01-10 18:44閱讀:3來源:國知局
一種排氣歧管用耐熱鑄鋼及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及耐熱鑄鋼的,具體為一種排氣歧管用耐熱鑄鋼及其制備方法。


背景技術(shù):

1、隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),相關(guān)汽車排放法規(guī)不斷升級,對汽車尾氣的排放要求越來越嚴(yán)格。降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量會(huì)影響轉(zhuǎn)矩和功率,為了緩和尾氣排放、燃料消耗率和汽車動(dòng)力性能3者之間的沖突,渦輪增壓、直噴/共軌直噴、可變氣門正時(shí)、分層燃燒等技術(shù)已被廣泛開發(fā)和應(yīng)用。但隨著這些技術(shù)的導(dǎo)入,發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度大幅升高,促使氣體排放溫度也隨之上升,有些接近甚至超過1000℃。對排氣歧管耐熱材料的應(yīng)用提出了更高要求。

2、目前,為了配合發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度不斷提高的要求,一些國內(nèi)外廠商開始研發(fā)耐熱鑄鋼在排氣歧管上的應(yīng)用。當(dāng)氣體排放溫度接近800℃時(shí),排氣歧管材料采用simo球鐵,這種鑄鐵仍具有良好的耐熱性。相對于傳統(tǒng)鑄鐵(灰鐵、球鐵、蠕鐵)及simo球鐵而言,高ni奧氏體球鐵具有更高的高溫性能(最高工作溫度接近950℃),但由于含有較高的ni元素,成本較高,應(yīng)用受到一定限制。除此之外,高ni球鐵基體為奧氏體,線膨脹系數(shù)大,且組織中存在構(gòu)成破壞起點(diǎn)的石墨,因而耐熱龜裂性差;當(dāng)排氣歧管表面溫度接近1000℃時(shí),通常采用1.4848或1.4837為基礎(chǔ)開發(fā)耐熱鑄鋼材料,但隨著cr、ni價(jià)格的不斷攀升,受原材料成本上升的影響,對低cr、ni合金耐熱鑄鋼的需求越來越大,因此,亟需開發(fā)一種排氣歧管用節(jié)鎳耐熱鑄鋼。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種排氣歧管用耐熱鑄鋼及其制備方法,主要通過微合金化方法,研制出多元合金化耐熱鑄鋼材料,弱化、消除高溫氧化,提升高溫強(qiáng)度、高溫腐蝕、抗蠕變性及熱強(qiáng)性,代替高ni球鐵及高ni鑄鋼,降低ni合金含量來降低材料成本,以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:

3、一種排氣歧管用耐熱鑄鋼,其成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:c:0.30~0.50%、si:1.0~2.5%、mn≤1.5%、p≤0.04%、s≤0.03%、cr:24~28%、mo≤0.5%、ni:3.0~6.0%、co;0.14~0.20%、v:0.15~0.20%、nb:0.35~0.45%、te≤0.005%、ce≤0.05%,余量為fe及不可避免雜質(zhì)。

4、一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,包括:

5、s1:依次向爐內(nèi)加入304廢鋼、鉻鐵、鎳、錳鐵和鈷鐵,進(jìn)行高溫冶煉,冶煉溫度為1700~1710℃,冶煉中加入硅鈣鋇,進(jìn)行不少于3次的除渣,在出爐前15分鐘加入鈮鐵、釩鐵,在1680~1700℃下出爐,得到鋼水;

6、s2:將s1中鋼水倒入鋼包中進(jìn)行精煉,依次加入鐵碲、鐵鈰以及稀土復(fù)合硅鈣錳;出鋼后得到終點(diǎn)鋼水,倒入殼芯模具中澆鑄成型,澆鑄溫度為1520~1580℃,制得耐熱鑄鋼。

7、s3:對s2所制耐熱鑄鋼表面磨削、無水乙醇清洗烘干后,進(jìn)行激光熔覆,采用同軸同步送粉,在耐熱鑄鋼預(yù)置表面依次熔覆粉末a和b,熔覆層單層厚度為0.4~0.5mm,得到0.8~1.0mm熔覆層厚度的耐熱鑄鋼。

8、其中,硅鈣鋇的用量為s1中鋼水質(zhì)量的0.1~0.3%,稀土復(fù)合硅鈣錳的用量為s2中終點(diǎn)鋼水質(zhì)量0.1~0.2%。

9、粉末a包括:60~70%高鉻鑄鐵粉末a、10~20%碳氮化鈦粉末、20%微米碳化鈦粉末;

10、其中,高鉻鑄鐵粉末a的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為:c:2.0~3.0%、cr:12.0~18.0%、si:0.6~1.5%、mn:1.0~2.0%,ni:2.3~2.5%、mo:0.5~3.0%、v:0.4~0.5%及余量為fe。

11、粉末b包括:60~70%高鉻鑄鐵粉末b、10~20%碳氮化鈦粉末、10~15%微米碳化鈦粉末、5~10%納米碳化鈦粉末;

12、其中,高鉻鑄鐵粉末b的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為:c:3.0~4.0%、cr:14.0~25.0%、si:0.6~1.0%、mn:1.0~1.5%、b:0.8~1.0%、v:0.4~0.5%、ni:0.4~0.5%、mo:3.0~5.0%及余量為fe。

13、微米碳化鈦的粒度為2~4μm,納米碳化鈦粉末粒度為300~500nm。

14、激光熔覆參數(shù)設(shè)置為:在氬氣保護(hù)氣氛下,激光功率3500~3800w,光斑直徑3~5mm,掃描速度100~300mm/min,每道間的搭接率為30~40%;

15、同軸同步送粉的送粉速度為20~40g/min,噴嘴高度為15mm。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過微合金化方法實(shí)現(xiàn)鑄鋼的晶間強(qiáng)化、抗高溫氧化、高溫腐蝕以及抗蠕變性等,最高工作溫度可達(dá)到1050℃;在鑄鋼原材料配方中適當(dāng)降低c含量,提高合金的抗氧化性能,加入鐵碲、鐵鈰等微化合金,實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒的效果,改善貧鉻現(xiàn)象;澆鑄得到的耐熱鑄鋼在預(yù)置表面進(jìn)行激光熔覆,熔覆的粉末由高鉻鑄鐵和陶瓷顆粒復(fù)合得到,高鉻鑄鐵的化學(xué)成分與基體耐熱鑄鋼具有不錯(cuò)的兼容性;其中陶瓷顆粒采用不同粒度的碳化鈦顆粒和碳氮化鈦顆粒,提高熔覆層的致密度,且陶瓷顆粒作為增強(qiáng)體材料加入熔覆層,既提高熔覆合金與基體的潤濕性,也有助于在摩擦過程中分散載荷,減少局部應(yīng)力集中,減少磨損從而延長使用壽命,再者實(shí)現(xiàn)高鉻鑄鐵中碳化物的細(xì)化,提高力學(xué)性能,通過熔覆粉末化學(xué)成分的變化改善熔覆層之間的連接性,進(jìn)一步提高耐熱鑄鋼的工作性能。



技術(shù)特征:

1.一種排氣歧管用耐熱鑄鋼,其特征在于,所述耐熱鑄鋼的成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:c:0.30~0.50%、si:1.0~2.5%、mn≤1.5%、p≤0.04%、s≤0.03%、cr:24~28%、mo≤0.5%、ni:3.0~6.0%、co;0.14~0.20%、v:0.15~0.20%、nb:0.35~0.45%、te≤0.005%、ce≤0.05%,余量為fe及不可避免雜質(zhì)。

2.一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,所述耐熱鑄鋼的制備方法包括:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,所述硅鈣鋇的用量為s1中鋼水質(zhì)量的0.1~0.3%,稀土復(fù)合硅鈣錳的用量為s2中終點(diǎn)鋼水質(zhì)量0.1~0.2%。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,耐熱鑄鋼的制備方法還包括:

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,粉末a包括:60~70%高鉻鑄鐵粉末a、10~20%碳氮化鈦粉末、20%微米碳化鈦粉末;粉末b包括:60~70%高鉻鑄鐵粉末b、10~20%碳氮化鈦粉末、10~15%微米碳化鈦粉末、5~10%納米碳化鈦粉末。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,高鉻鑄鐵粉末a的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為:c:2.0~3.0%、cr:12.0~18.0%、si:0.6~1.5%、mn:1.0~2.0%,ni:2.3~2.5%、mo:0.5~3.0%、v:0.4~0.5%及余量為fe。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,高鉻鑄鐵粉末b的化學(xué)成分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為:c:3.0~4.0%、cr:14.0~25.0%、si:0.6~1.0%、mn:1.0~1.5%、b:0.8~1.0%、v:0.4~0.5%、ni:0.4~0.5%、mo:3.0~5.0%及余量為fe。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,微米碳化鈦的粒度為2~4μm,納米碳化鈦粉末粒度為300~500nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種排氣歧管用耐熱鑄鋼的制備方法,其特征在于,激光熔覆的參數(shù)設(shè)置為:在氬氣保護(hù)氣氛下,激光功率3500~3800w,光斑直徑3~5mm,掃描速度100~300mm/min,每道間的搭接率為30~40%;同軸同步送粉的送粉速度為20~40g/min,噴嘴高度為15mm。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種排氣歧管用耐熱鑄鋼及其制備方法,涉及耐熱鑄鋼技術(shù)領(lǐng)域,本發(fā)明以C含量為0.3~0.5%和Cr含量為24.0~28.0%的耐熱鋼合金中,加入3.0~6.0%Ni元素為基礎(chǔ),采用微合金化,加入鈮鐵、鐵碲、鐵鈰,實(shí)現(xiàn)晶間強(qiáng)化、抗高溫氧化、高溫腐蝕以及抗蠕變性等;在所制耐熱鑄鋼表面進(jìn)行激光熔覆高鉻鑄鐵和陶瓷顆粒,提高所制耐熱鑄鋼表面硬度與耐磨性能。

技術(shù)研發(fā)人員:陶一鳴,劉剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者:江陰宏創(chuàng)動(dòng)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/9
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