鐵素體耐熱鑄鋼及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵素體耐熱鑄鋼及其制備方法，制備方法包括以下各步驟：合金熔煉、出鋼水、澆注、熱處理。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)。本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼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，適合于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)的零部件。
【專利說(shuō)明】鐵素體耐熱鑄鋼及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 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)】
[0002]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°C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)。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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%，N1:0.8% ~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)。
[0007]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%。
[0008]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%。
[0009]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%。
[0010]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%。
[0011]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%。
[0012]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%。[0013]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:
[0014]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)，然后將增碳齊?、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°C~1550°C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°C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°C時(shí)加入鋁脫氧劑進(jìn)行終脫氧；
[0015]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°C時(shí)迅速出鋼水；
[0016]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；
[0017]D.熱處理:將毛坯的溫度控制在850°C~1000°C，保溫Ih~3h，然后隨爐冷卻至500°C，再保溫Ih~3h，出爐空冷或隨爐冷卻。
[0018]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?？梢蕴岣呦⊥凉梃F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。
[0019]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°C~1000°C。將毛坯的溫度控制在980°C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。
[0020]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。
[0021]上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是:上述鋁脫氧劑為純鋁。
[0022]上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是:上述稀土硅鐵的合金組分及其質(zhì)量百分比為:Re: 20% ~25%, Ca: 2% ~3%, Ba: 3% ~4%, S1: 45% ~55%, Mg: 0.05%,其余為鐵。
`[0023]上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是:上述稀土硅鐵中的稀土元素包括鈰元素和鑭元素，所述稀土硅鐵中鈰元素的質(zhì)量百分比含量> 20%，鈰元素和鑭元素的質(zhì)量比> 4。
[0024]上述鐵素體耐熱鑄鋼的應(yīng)用是用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)的零部件，例如排氣歧管、渦殼、連體渦殼排氣歧管等。
[0025]本發(fā)明具有積極的效果:
[0026](I)本發(fā)明對(duì)鐵素體耐熱鑄鋼的合金成分進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)合理地減少鉻、錳和鎳的加入量，控制碳、硅、硫等元素的含量，增加少量的稀土、鈮和鋁，提高鐵素體耐熱鑄鋼的的熱疲勞性能和高溫抗氧化性。達(dá)到試樣(Φ 1011111^20臟)在8501:大氣環(huán)境里，保溫20011，氧化減重為< 3.2mg/cm2，氧化速率< 0.16g/m2.h ;常溫至850°C的熱疲勞循環(huán)次數(shù)大于1200次無(wú)裂紋出現(xiàn)，比奧氏體耐熱不銹鋼(DIN1.4826)的高溫抗氧化性更好或相當(dāng)。
[0027](2)本發(fā)明所用稀土為稀土硅鐵合金，稀土硅鐵中鈰元素的含量約為鑭元素的含量的4倍,且稀土娃鐵中鋪元素的含量大于20%,該稀土娃鐵同時(shí)含有少量的鈣、鋇元素，可有效地凈化鋼液、使鋼水中的氧含量大大降低，同時(shí)改善氧化皮的結(jié)構(gòu)，使氧化皮變的致密，在冷熱循環(huán)的使用環(huán)境里，氧化皮不易脫落，從而大大提高了鋼的熱疲勞性能和高溫抗氧化性。同時(shí)，稀土具有改變鋼中夾雜物的形態(tài)，即稀土有利于I型和III型夾雜物形成，消除II型和IV型夾雜物，有助于材料綜合性能的提高，稀土對(duì)夾雜物形態(tài)的影響如圖15和圖16所示。本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)控制鋼水與空氣的接觸，將氮元素的含量控制在0.01%~0.06%之間。氮元素在鋼液中，雖然是強(qiáng)奧氏體化元素，但是少量的氮元素能細(xì)化晶粒，提高高溫強(qiáng)度，降低熱脆傾向。
[0028](3)本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼的化學(xué)成分中，適量的鈮元素能形成穩(wěn)定的鈮碳化物，細(xì)化晶粒，大大增加高溫強(qiáng)度。鉻、稀土、鈮、氮的組合可以有效的發(fā)揮各元素的作用，凈化鋼液、細(xì)化晶粒、提高高溫耐氧化性、高溫強(qiáng)度、冷熱疲勞性及降低脆性。
[0029](4)本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼的化學(xué)成分中，鉻的含量控制在20%以下(優(yōu)選14.5%~16.5%之間)，材料經(jīng)過(guò)熱處理后金相組織由兩個(gè)相組成，第一相為白色的純鐵素體，第二相為白色的鐵素體與黑色顆粒狀碳化物組成的復(fù)合相，其中第一相的面積率小于40%，第一相最佳面積率在10~30%。第一相鐵素體中固溶較多的鉻，第二相由δ鐵素體+微小顆粒狀碳化物組成，兩相的晶界處分布著微小的鉻的碳化物和鈮的碳化物，在高溫環(huán)境里不易成為龜裂的起點(diǎn)，從而有助于提高抗拉強(qiáng)度、伸展率以及熱疲勞強(qiáng)度和高溫抗氧化性。
[0030](5)本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼常溫抗拉強(qiáng)度≥600MPa,屈服強(qiáng)度≥400MPa，伸長(zhǎng)率> 4%ο該材料屈強(qiáng)比高，大于0.6，表示材料的塑性優(yōu)良，材料的抗變形能力較強(qiáng)，不易發(fā)生塑性變形；同時(shí)，該材料還具備一定的伸長(zhǎng)率(≥ 4%)，說(shuō)明該材料韌性較好，不易脆斷具有較好的加工性能，由該鐵素體耐熱鑄鋼制成的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)的零部件可在900°C及以上尾氣環(huán)境里使用。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032]圖1為實(shí)施例1的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0033]圖2是實(shí)施例1的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0034]圖3為實(shí)施例2的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0035]圖4是實(shí)施例2的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0036]圖5為實(shí)施例3的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0037]圖6是實(shí)施例3的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0038]圖7為實(shí)施例4的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0039]圖8是實(shí)施例4的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0040]圖9為實(shí)施例5的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0041 ]圖10是實(shí)施例5的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0042]圖11為對(duì)比例I的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0043]圖12是對(duì)比例I的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0044]圖13為對(duì)比例2的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大100倍時(shí)的圖片。
[0045]圖14是對(duì)比例2的鐵素體耐熱鑄鋼的金相組織放大500倍時(shí)的圖片。
[0046]圖15是本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼正常添加稀土?xí)r夾雜物的金相組織圖片。
[0047]圖16是本發(fā)明的鐵素體耐熱鑄鋼不添加稀土?xí)r夾雜物的金相組織圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0048](實(shí)施例1)
[0049]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.25%，S1:0.91%，Mn:0.43%, P:0.023%, S:0.078%, Cr:14.55%, N1:1.15%，N:0.027%, Re: 0.02%, Nb:0.2%, Al:0.01%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0050]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，包括以下具體步驟:
[0051]A.合金熔煉。
[0052]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0.35%增碳劑、67.02%廢鋼、1.02%鎳板、29.19%鉻鐵、0.33%鈮鐵裝入爐內(nèi)，待全部熔成鋼水后扒渣、造新渣，當(dāng)鋼水溫度升至1540°C時(shí)加入0.33%的錳鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，鋼水表面進(jìn)行覆蓋保溫并快速進(jìn)行光譜成分分析，接著升溫并加入0.31%的硫鐵，當(dāng)鋼水溫度高于1600°C時(shí)，加入1.06%硅鈣脫氧劑進(jìn)行二次脫氧，為南京浦江合金公司生產(chǎn)的低鋁硅鈣鋇合金，成分:S1:70%~75%, Ca:2%~3%, Ba:6%~7%, ΑΚ0.5%，其余為鐵。當(dāng)鋼水溫度高于1650。。時(shí)加入0.03%的純鋁進(jìn)行終脫氧。
[0053]B.出鋼水。
[0054]出鋼水之前將爐臺(tái)的灰塵雜物等打掃干凈，且鋼包一定要干凈，并且要烘烤到紅熱狀態(tài)；當(dāng)鋼水溫度達(dá)到出鋼水溫度時(shí)迅速出鋼水，鋼水出爐前，鋼包內(nèi)放入0.35%稀土硅鐵和0.01%的小鋁塊，其中稀土硅鐵的合金組分及其質(zhì)量百分比為:Re:20%~25%，Ca: 2%~3%, Ba: 3%~4%, S1: 45%~55%, Mg: 0.05%,其余為鐵，小鋁塊為純鋁。
[0055]C.澆注。
[0056]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；
[0057]D.熱處理。
[0058]將毛坯的溫度控制在950°C，保溫3h，然后隨爐冷卻至500°C，再保溫3h，出爐空冷，即得鐵素體耐熱鑄鋼件。
[0059]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼件的金相組織如圖1和圖2所示。
[0060](實(shí)施例2)
[0061]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.20%, S1:1.2%，Mn:0.45%, P:0.022%, S:0.10%, Cr:15.0%, N1:1.10%, N:0.034%, Re:0.02%, Nb:0.17%, Al:
0.07%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0062]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，包括以下具體步驟:
[0063]A.合金熔煉。
[0064]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66.08%廢鋼、1.01%鎳板、29.41%鉻鐵、0.32%鈮鐵裝入爐內(nèi)，待全部熔成鋼水后扒渣、造新渣，當(dāng)鋼水溫度升至1540°C時(shí)加入0.49%的錳鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，鋼水表面進(jìn)行覆蓋保溫并快速進(jìn)行光譜成分分析，接著升溫并加入0.33%的硫鐵，當(dāng)鋼水溫度高于1600°C時(shí)，加入1.47%硅鈣脫氧劑進(jìn)行二次脫氧，為南京浦江合金公司生產(chǎn)的低鋁硅鈣鋇合金，成分:S1: 70%~75%，Ca:2%~3%，Ba:6%~7%，A1〈0.5%，其余為鐵。當(dāng)鋼水溫度高于1650°C時(shí)加入0.03%的純鋁進(jìn)行終脫氧。
[0065]B.出鋼水。
[0066]出鋼水之前將爐臺(tái)的灰塵雜物等打掃干凈，且鋼包一定要干凈，并且要烘烤到紅熱狀態(tài)；當(dāng)鋼水溫度達(dá)到出鋼水溫度時(shí)迅速出鋼水，鋼水出爐前，鋼包內(nèi)放入0.4%稀土硅鐵和0.0I %的小鋁塊，其中稀土硅鐵的合金組分及其質(zhì)量百分比為:R e: 2 O %~2 5 %，Ca:2%~3%, Ba:3%~4%, S1: 45%~55%, Mg: 0.05%,其余為鐵，小鋁塊為純鋁。
[0067]C.澆注。
[0068]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；
[0069]D.熱處理。
[0070]將毛坯的溫度控制在980°C，保溫2.5h,然后隨爐冷卻至500°C，再保溫3h，出爐空冷，即得鐵素體耐熱鑄鋼件。
[0071 ] 本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼件的金相組織如圖3和圖4所示。
[0072](實(shí)施例3)
[0073]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.16%，S1:1.16%，Mn:0.42%, P:0.016%, S:0.11%, Cr:15.79%, N1:0.97%, N:0.046%, Re:0.05%, Nb:0.3%, Al:
0.09%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0074]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，包括以下具體步驟:
[0075]A.合金熔煉。
[0076]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54.16%耐熱鑄鋼回爐料、35.06%廢鋼、0.44%鎳板、8.76%金屬鉻、0.22%鈮鐵裝入爐內(nèi)，待全部熔成鋼水后扒渣、造新渣，當(dāng)鋼水溫度升至1540°C時(shí)加入0.21%的錳鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，鋼水表面進(jìn)行覆蓋保溫并快速進(jìn)行光譜成分分析，接著升溫并加入0.17%的硫鐵，當(dāng)鋼水溫度高于1600°C時(shí)，加入1.32%硅鈣脫氧劑進(jìn)行二次脫氧`，為南京浦江合金公司生產(chǎn)的低鋁硅鈣鋇合金，成分:S1:70%~75%, Ca:2%~3%, Ba:6%~7%, ΑΚ0.5%，其余為鐵。當(dāng)鋼水溫度高于1650。。時(shí)加入0.12%的純鋁進(jìn)行終脫氧。
[0077]B.出鋼水。
[0078]出鋼水之前將爐臺(tái)的灰塵雜物等打掃干凈，且鋼包一定要干凈，并且要烘烤到紅熱狀態(tài)；當(dāng)鋼水溫度達(dá)到出鋼水溫度時(shí)迅速出鋼水，鋼水出爐前，鋼包內(nèi)放入0.76%稀土硅鐵和0.10%的小鋁塊，其中稀土硅鐵的合金組分及其質(zhì)量百分比為:Re:20%~25%，Ca: 2%~3%, Ba: 3%~4%, S1: 45%~55%, Mg: 0.05%,其余為鐵，小鋁塊為純鋁。
[0079]C.澆注。
[0080]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；
[0081]D.熱處理。
[0082]將毛坯的溫度控制在910°C，保溫3h，然后隨爐冷卻至500°C，再保溫3h，出爐空冷，即得鐵素體耐熱鑄鋼件。
[0083]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼件的金相組織如圖5和圖6所示。
[0084](實(shí)施例4)
[0085]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.21%，S1:1.07%,Mn:0.50%, P:0.018%, S:0.096%, Cr:15.22%, N1:1.05%, N:0.049%, Re:0.058%, Nb:0.75%,Al:0.11%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0086]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法與實(shí)施例2相同。
[0087]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼件的金相組織如圖7和圖8所示。[0088](實(shí)施例5)
[0089]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.18%，S1:0.95%，Mn:0.48%, P:0.020%, S:0.089%, Cr:16.14%, N1:1.16%, N:0.041%, Re:0.051%, Nb:0.92%,Al:0.14%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0090]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼的合金熔煉、出鋼水和澆注的方法與實(shí)施例1相同，本對(duì)比例的鑄鋼的熱處理與實(shí)施例2相同。
[0091]本實(shí)施例的鐵素體耐熱鑄鋼件的金相組織如圖9和圖10所示。
[0092](對(duì)比例I)
[0093]本對(duì)比例的鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.21%，S1:1.59%，Mn:0.59%, P:0.015%, S:0.075%, Cr:21.47%, Ni:1.03%, N:0.055%, Re:0.01%, Nb:1.00%, Al:0.17%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0094]本對(duì)比例的鑄鋼的合金熔煉、出鋼水和澆注的方法與實(shí)施例3相同，本對(duì)比例的鑄鋼的熱處理制備方法與實(shí)施例2相同。
[0095]本對(duì)比例的鑄鋼件的金相組織如圖11和圖12所示。
[0096](對(duì)比例2)
[0097]本對(duì)比例的鑄鋼的合金組分及其質(zhì)量百分比為C:0.21%，S1:1.46%，Mn:0.44%, P:0.024%, S:0.084%, Cr:20.12%, Ni:1.05%, N:0.048%, Re:0.03%, Nb:2.96%, Al:0.08%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0098]本對(duì)比例的鑄鋼的制備方法與實(shí)施例2相同。
[0099]本對(duì)比例的鑄鋼件的金相組織如圖13和圖14所示。
[0100]一、化學(xué)成分
[0101]本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例5以及對(duì)比例I和對(duì)比例2的鑄鋼的化學(xué)成分如表1所
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[0102]表1鑄鋼的化學(xué)成分
[0103]
【權(quán)利要求】
1.一種鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:合金的組分及其質(zhì)量百分比為:c:0.10%~0.25%, S1:0.6% ~1.5%, Mn:0.2% ~0.6%, P:≤ 0.05%, S:0.03% ~0.12%, Cr:14.1% ~20%，N1:0.8% ~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)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Cr的質(zhì)量百分比含量為14.5% ~16.5%.
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Si的質(zhì)量百分比含量為0.8% ~1.2%.
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Mn的質(zhì)量百分比含量為0.4% ~0.5%.
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Al的質(zhì)量百分比含量為0.01% ~0.15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Nb的質(zhì)量百分比含量為0.61% ~2.0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵素體耐熱鑄鋼，其特征在于:所述Nb的質(zhì)量百分比含量為0.61% ~1.0%。
8.—種上述權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的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°C~1550°C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°C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°C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°C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°C~1000°C，保溫Ih~3h，然后隨爐冷卻至500°C，再保溫Ih~3h，出爐空冷或隨爐冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于:所述步驟D中，將毛坯的溫度控制在980°C~1000°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于:所述步驟B中在出鋼水的同時(shí)將稀土硅鐵和鋁塊投入到鋼水流中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于:所述硅鈣脫氧劑是低鋁硅鈣鋇合金，所述鋁脫氧劑為純鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于:所述稀土硅鐵的合金組分及其質(zhì)量百分比為:Re:20%~25%，Ca:2%~3%，Ba:3%~4%，S1:45%~55%，Mg:0.05%，其余為鐵。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鐵素體耐熱鑄鋼的制備方法，其特征在于:所述稀土硅鐵中的稀土元素包括鋪元素和鑭元素,所述稀土娃鐵中鋪元素的質(zhì)量百分比含量> 20%,鋪元素和鑭元素的質(zhì)量比>4。
14.一種上述權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的鐵素體耐熱鑄鋼的應(yīng)用，其特征在于:用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)的零·部件。
【文檔編號(hào)】C22C38/60GK103820739SQ201410071850
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】喻光遠(yuǎn), 徐貴寶, 魏冬冬, 龔家林, 王思千, 張劍云, 白云 申請(qǐng)人:南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司