[發(fā)明專利]鐵素體耐熱鑄鋼及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410071850.0
• 申請(qǐng)日: 2014-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103820739B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻光遠(yuǎn);徐貴寶;魏冬冬;龔家林;王思千;張劍云;白云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司;常州朗銳鑄造有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/60
• 分類號(hào): C22C38/60;C22C38/48;C22C33/06;C21C7/04;C21C7/06;F01N13/08
• 代理公司: 常州市江海陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32214
• 代理人: 翁堅(jiān)剛,湯志和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鑄鋼材料以及該鑄鋼的生產(chǎn)方法和應(yīng)用，尤其是一種用于生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用的排氣歧管、渦殼、連體渦殼排氣歧管等排氣系統(tǒng)零部件的耐熱球墨鑄鋼。

背景技術(shù)

隨著全球?qū)?jié)能減排要求的日益苛刻，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保將面臨更高的挑戰(zhàn)，需要滿足更嚴(yán)格的要求。排氣系統(tǒng)零部件如排氣歧管等作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵零部件，它的質(zhì)量好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和排放性能。目前，國(guó)內(nèi)外高端汽車生產(chǎn)廠家的發(fā)動(dòng)機(jī)為了滿足汽車節(jié)能減排要求，排氣溫度需要達(dá)到800℃以上，這樣才能減少氮氧化合物、二氧化碳的排量，從而達(dá)到歐Ⅳ、歐Ⅴ的排放標(biāo)準(zhǔn)。

常用的鑄鐵材料難以達(dá)到如此高的使用要求，新型鑄鋼材料作為一種特殊材質(zhì)，它的耐熱性、耐疲勞性、抗腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鑄鐵，符合使用的需要。然而奧氏體耐熱鑄鋼由于含有較多的鉻、鎳等貴金屬生產(chǎn)成本較高。為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)滿足客戶對(duì)耐熱鑄鋼的質(zhì)量要求，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新型的高性能低成本的耐熱鑄鋼材料。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102301029公開(kāi)了一種鐵素體耐熱鑄鋼及排氣系統(tǒng)部件，該鐵素體耐熱鑄鋼具有的鐵素體組織包含以質(zhì)量百分比計(jì)的碳0.10～0.40%、硅0.5～2.0%、錳0.2～1.2%、磷0.3%以下、硫0.01～0.4%、鉻14.0%～21.0%、鈮0.05～0.6%、鋁0.01～0.8%、鎳0.15～2.3%，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。該鑄鋼材料鉻、鋁、錳的含量較高，及加入一定的釩，力學(xué)性能不穩(wěn)定伸長(zhǎng)率較小。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102822370公開(kāi)了一種常溫韌性優(yōu)異的鐵素體系耐熱鑄鋼和由其構(gòu)成的排氣系統(tǒng)零件，該鐵素體耐熱鑄鋼的碳、鈮、鉻的含量較高。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1032680公開(kāi)了一種稀土、高鉻鐵素體耐熱鋼，該鐵素體系耐熱鑄鋼的碳、稀土、鉻的含量較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較好的高溫抗氧化性、高溫抗疲勞性能以及較好的常溫韌性，且生產(chǎn)成本較低的鐵素體耐熱鑄鋼以及該鐵素體耐熱鑄鋼制備方法和應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種鐵素體耐熱鑄鋼，合金的組分及其質(zhì)量百分比為：C：0.10%～0.25%，Si：0.6%～1.5%，Mn：0.2%～0.6%，P：≤0.05%，S：0.03%～0.12%，Cr：14.1%～20%，Ni：0.8%～1.35%，N：0.01%～0.06%，Re:0.01%～0.1%，Nb：0.15%～3.0%，Al：0.01%～0.8%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Cr的質(zhì)量百分比含量為14.5%～16.5%。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Si的質(zhì)量百分比含量為0.8%～1.2%。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Mn的質(zhì)量百分比含量為0.4%～0.5%。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Al的質(zhì)量百分比含量為0.01%～0.15%。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Nb的質(zhì)量百分比含量0.61%～2.0%。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述Nb的質(zhì)量百分比含量0.61%～1.0%。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，包括以下步驟：

A.合金熔煉：根據(jù)合金的組分和含量進(jìn)行配料，先將底渣裝入爐內(nèi)，然后將增碳劑、廢鋼、鎳板、鉻鐵、鈮鐵裝入堿性感應(yīng)爐內(nèi)，待全部熔成鋼水后扒渣、造新渣，當(dāng)鋼水溫度升至1530℃～1550℃時(shí)加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，鋼水保溫并快速進(jìn)行光譜成分分析，接著升溫并加入硫鐵，當(dāng)鋼水溫度高于1600℃時(shí)，加入硅鈣脫氧劑進(jìn)行二次脫氧，當(dāng)鋼水溫度高于1650℃時(shí)加入鋁脫氧劑進(jìn)行終脫氧；

B.出鋼水：在鋼包內(nèi)放入稀土硅鐵和鋁塊，鋼水溫度達(dá)到1650℃時(shí)迅速出鋼水；

C.澆注：將鋼水澆注到鑄型中，澆注過(guò)程中用石棉擋渣，澆注結(jié)束后待鑄型冷卻、開(kāi)箱清理得到毛坯；

D.熱處理：將毛坯的溫度控制在850℃～1000℃，保溫1h～3h,然后隨爐冷卻至500℃，再保溫1h～3h，出爐空冷或隨爐冷卻。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述步驟B中，在出鋼水的同時(shí)將稀土硅鐵和鋁塊投入鋼水流中。可以提高稀土硅鐵和鋁的收得率并保持收得率的穩(wěn)定，防止稀土和鋁被爐渣包裹，不能充分與鋼液作用。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述步驟D中，將毛坯的溫度控制在980℃～1000℃。將毛坯的溫度控制在980℃以上，提高熱處理的起始溫度有利于奧氏體化更加充分、且細(xì)化均勻晶粒。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述硅鈣脫氧劑是低鋁硅鈣鋇合金。