[發明專利]奧氏體系耐熱鑄鋼

有效

• 申請號: 201510078772.1
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104846295B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 上田貴康;上野治己;前島貴士;伊藤宏文;西野和彰;池畑秀哲
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/50
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 劉航,段承恩

技術領域

本發明涉及奧氏體系耐熱鑄鋼，特別是涉及熱疲勞特性優異的奧氏體系耐熱鑄鋼。

背景技術

以往，奧氏體系耐熱鑄鋼被用于汽車的排氣歧管和渦輪機殼體等的排氣系統部件等。這樣的部件，使用環境為高溫、很嚴酷，因此為了具有優異的熱疲勞特性，需要高溫強度特性優異、和從常溫到高溫的韌性優異。

從這樣的角度出發，例如專利文獻1提出了含有C：0.2～1.0質量％、C-Nb/8：0.05～0.6質量％、Si：2質量％以下、Mn：2質量％以下、Ni：8～20質量％、Cr：15～30質量％、Nb：0.5～6質量％、W：1～6質量％、N：0.01～0.3質量％、S：0.01～0.5質量％、余量為Fe以及不可避免的雜質的奧氏體系耐熱鑄鋼。

另外，專利文獻2提出了含有C：0.05～0.65質量％、Si：0.10～3.0質量％、Mn：0.10～11.0質量％、Ni：3～40質量％、Cr：12～23質量％、N：≤0.5質量％，且用[Ca質量％]-0.9[O質量％]表示的有效Ca量為-0.0020以上的奧氏體系耐熱鑄鋼。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1特開平7-228948號公報

專利文獻2特開平9-287022號公報

發明內容

可是，專利文獻1所述的奧氏體系耐熱鑄鋼，通過使Ni(鎳)的含量為8～20質量％來謀求奧氏體組織的穩定化，在專利文獻2中，通過與目前的奧氏體系耐熱鑄鋼相比過多地含有Mn(錳)來進一步謀求奧氏體組織的穩定化。

但是，不論哪種奧氏體系耐熱鑄鋼都含有Cr(在專利文獻1中為Cr：15～30質量％，在專利文獻2中為Cr：12～23質量％)，因此在受到熱負荷時在晶界容易析出鉻碳化物(Cr₂₃C₆)。通過該鉻碳化物的析出，使奧氏體組織穩定化的元素C(碳)在奧氏體組織內減少。其結果，如專利文獻1以及2所示，即使添加作為奧氏體穩定元素的Ni以及Mn，也因C的減少而被抵消，不能夠徹底地使奧氏體組織穩定化。由此，有時在熱負荷時在奧氏體組織中析出鐵素體相。

另外，如專利文獻2所示，即使添加Mn(錳)，在添加有S(硫)的情況下，會生成有MnS，雖然被切削性提高，但是有時有助于奧氏體組織的穩定化的Mn也減少。

本發明是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供通過使熱負荷時的鐵素體相的析出降低而使奧氏體組織穩定、耐熱性優異的奧氏體系耐熱鑄鋼。

本發明人通過銳意進行很多的實驗和研究，得到了以下新見解：通過向奧氏體系耐熱鑄鋼中添加Zr(鋯)，能將奧氏體晶粒微細化，能夠使向晶界偏析的Cr(鉻)分散。還得到了以下見解：由此使晶界中的Cr濃度降低，并降低了在晶界的周圍與Cr結合的C(碳)量，其結果能夠將奧氏體組織穩定化。這與以往的、通過大量添加作為奧氏體穩定化元素的Ni、Mn來使奧氏體組織穩定化的技術思想完全不同。另外認為，在奧氏體系耐熱鑄鋼中，確保不與S結合的Mn，并使其固溶于奧氏體晶粒中也很重要。

本發明是基于本發明人的上述新見解的發明，本發明涉及的奧氏體系耐熱鑄鋼，其特征在于，包含

C：0.1～0.6質量％、

Si：1.0～2.5質量％、

Mn：1.0～3.5質量％、

S：0.05～0.2質量％、

Cr：14～24質量％、

Ni：5～20質量％、

N：0.1～0.3質量％、

Zr：0.01～1.2質量％、

Cu：0.01～1.5質量％、

Nb：0.01～1.5質量％，

余量為鐵以及不可避免的雜質，

滿足下述(1)式以及(2)式，

Mn-S≥1.0…(1)，

C-(1/12Cr-32Zr)＞0…(2)，

在此，(1)式以及(2)式中所示的元素符號是將與該元素符號對應的元素的含量用原子％表示出的值。

本發明涉及的奧氏體系耐熱鑄鋼的基本成分，是以鐵(Fe)為基礎的奧氏體系耐熱鑄鋼，在將整體設為100質量％時，以上述的范圍含有上述的成分的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、硫(S)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、氮(N)、鋯(Zr)、銅(Cu)、以及鈮(Nb)。