專利名稱：鑄鋼合金和鑄造組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵素體鑄鋼合金，即一種用于生產具有鐵素體結構的鑄件的鑄鋼合金。本發明還涉及一種用于內燃機、特別是機動車內燃機的廢氣傳導鑄造組件，其至少部分地由這樣一種鑄造合金制備。
背景技術：
就這樣的內燃機的廢氣系統來說，廢氣系統的單個組件暴露于比較高的熱載荷下，從而為了制備廢氣系統的類似組件，通常只可使用金屬材料、特別是合金。這些組件主要是導氣管和用于廢氣系統處理設備(例如消聲器、顆粒過濾器和催化轉化器)的殼體。這些組件的部分，例如法蘭，可以是鑄件，優選為鑄鋼組件。除此之外，熱燃氣產生侵蝕性的環境，其特別是與水或蒸汽一起使組件或鑄造組件具有比較高的腐蝕風險。在SCR系統并使用比較積極的還原劑的情況下，腐蝕風險特別高。通常，在SCR系統的情況下，向廢氣流中加入水性尿素溶液，其中，尿素通過水解反應成氨，其在SCR催化轉化器中用于氮氧化物的還原。這樣的含氨氣氛比較有侵蝕性，增加了組件和相關的鑄造組件腐蝕的危險。抗腐蝕鋼合金，即不銹鋼合金，例如是奧氏體的(austenitic).因此，通常在廢氣系統中會使用奧氏體鑄鋼來制造鑄造組件，即鑄鋼合金，通過其可制備具有奧氏體結構的鑄造組件。然而，奧氏體鑄鋼比較昂貴，這特別是由于奧氏體鑄鋼合金的鎳含量。然而，還存在鐵素體鑄鋼合金。然而，這些并不是都耐晶間腐蝕。這種晶間腐蝕例如發生在300°C 700°C和相應的侵蝕性環境下。晶間腐蝕是由于已知的鐵素體鑄鋼合金在所述的溫度范圍(300°C IO(TC)變得敏感，從而碳化鉻形成，其沉淀在晶界并從晶界附近的環境回收鉻。然而，在常規的鐵素體鑄鋼合金中，鉻對于合金的抗腐蝕是決定性的。該敏感化作用發生在廢氣系統處于通常盛行的運行溫度(該溫度位于所述的溫度窗內)的運行期間，或者該敏感化作用甚至發生在單獨的鑄造組件或組件的焊接期間，此時這些例如在焊接操作后的冷卻期間通過所述溫度窗。該敏感化作用的進一步結果是所謂的晶粒衰退，由此結構中的材料的內聚力受到干擾。已知的鐵素體鑄鋼合金的另一個缺點是在結構中形成比較大的晶粒，其同樣對晶間腐蝕的抗性具有負面效果。此外，也產生了強度缺點。鐵素體鑄鋼合金比奧氏體鑄鋼合金明顯更經濟，因此，在該范圍內或大系列制造中，特別是在內燃機的廢氣系統的制造中，人們對于使用鐵素體鑄鋼合金(盡可能地)制備使用的鑄造組件或組件有極大的興趣。然而，由于上述原因，在許多情況下，憑借現有的鐵素體鑄鋼合金，這是不可能。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種鑄鋼合金的實施方式，其中甚至在高溫負載下的晶間腐蝕的危險得到了降低，其例如在連接(特別是焊接)和/或在廢氣系統的操作期間發生在由其制備的鑄件上。根據本發明，該問題通過獨立權利要求的主題得到解決。從屬權利要求的主題是有利的實施方式。
具體實施例
本發明基于這樣的總體思想，即向形成鐵素體結構并包含鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)和鑰(Mo)的鑄鋼合金中添加或者包括作為合金的鈦(Ti)和鈮(Nb)。通過添加作為合金的鈦和鈮，鑄鋼合金得以穩定。使用根據本發明建議的鈦和鈮的鑄鋼合金的定向穩定導致了該結構經受晶粒細化，從而生成更小的晶粒尺寸，并且即使在從大約300°C到大約600°C或大約700°C的相關的臨界溫度下，鑄鋼合金仍具有針對晶間腐蝕的比較高和持久的抗性。可以看出，即使通過通常的焊接過程，這樣的鑄鋼合金并不會敏感化，特別地，在廢氣系統預期的通常溫度下(300°C飛00°C或700°C)，它也不會敏感化。由此，可以獲得甚至是針對晶間腐蝕的非常高的腐蝕抗性。同時，鑄鋼合金相對于奧氏體材料仍然是具有成本效益的。該鑄鋼合金為鐵素體鑄鋼合金，即具有鐵素體結構的鑄造組件。根據特別有利的實施方式，鑄鋼合金配置為不含鎳。這意味著，除了能通過不可避免的污染得到的寄生效應，該鑄鋼合金不包含任何鎳。由此，這里介紹的鑄鋼合金相對于含鎳的奧氏體材料變得特別的具有成本效益。已經證明，特別有利的是，合金中的碳組分至多為0. 05wt%。此外或者可選地，特別有利的是，合金中的鉻組分含量為17Wt9T25wt%。此外或者可選地，比較實際的是，合金中的鑰組分的含量為lwt°/T3wt%。進一步地，特別有利的是，合金中的鈦組分至多為lwt%。此外或者可選地，特別有利的是，合金中的鈮組分含量至多為lwt%。這里，特別有利的是，上述有利的實施方式一起實現。在這種情況下，合金包含至多為0. 05wt%的碳組分、17wt% 25wt%的鉻組分、lwt% 3wt%的鑰組分、至多lwt%的鈦組分和至多lwt%的銀組分。已經證明，對于晶間腐蝕抗性特別有利的是，碳、鈦和鈮的重量含量互相匹配，從而碳組分的百分比除以0. 25倍的鈦組分的重量百分比和0. 14倍的鈮組分的重量百分比的和大于3。換句話說，為了實現該特殊的實施方式，需要保持下列公式或關系
%C/ (0, 25x%Ti+0, 14x%Nb)>3。在該關系或等式中，“％”代表重量百分比。除了鐵、碳鉻、鑰、鈦和鈮外，該鑄鋼合金在此還可以包括下列元素，其中任意組合都是可能的
硅(Si)，特別的該組分至多為I. 00wt%，和/或 錳(Mn)，特別的該組分至多為I. 00wt%,
磷(P)，特別的該組分至多為0. 040wt%，
硫(S)，特別的該組分至多為0. 015wt%，和/或 氮(N)，特別的該組分至多為0. 040wt%。這里，上述優選的實施方式一起實現是可以想到的，從而，在這種情況下，該合金含有至多I. 00wt%的硅、至多I. 00wt%的錳、至多0. 040wt%的磷、至多0. 015wt%的硫和至多0. 040%的氮。根據特別有利的實施方式，這里引入的該鑄鋼合金由此具有下列組成至多為0. 05wt%的碳、至多I. 00wt%的娃、至多I. 00wt%的猛、至多0. 040wt%的憐、至多0. 015wt%的硫、至多0. 040%的氮、17wt% 25wt%的鉻組分、lwt% 3wt%的鑰組分、至少0. 001wt%到至多1 丨％的鈮組分、至少0. 001wt%到至多1 丨％的鈦組分、剩余部分為鐵(最多100wt%)，其中
wt%表示重量百分比。
本發明還涉及一種鑄造組件，特別是一種廢氣引導鑄造組件，其用于機動車的內燃機的廢氣系統。在此，該鑄造組件可形成一個部件，例如一個類似的廢氣系統的殼體的一個組件的連接法蘭。在此，所述鑄造組件完全或至少部分地由這里所介紹的鑄鋼合金制造。至少，直接暴露于廢氣的各自的鑄造組件的區域部分由這里介紹的鑄鋼合金制成。舉例來說，鑄造組件或組件可以是廢氣處理裝置的廢氣管或殼體。該鑄造組件也可以是導流元件，例如漏斗、管、法蘭等等。
權利要求
1.一種鐵素體鑄鋼合金，其中該合金包含鐵、碳、鉻和鑰，其特征在于，該合金還包含鈦和鈮。
2.根據權利要求I所述的鑄鋼合金，其特征在于，除了寄生效應，所述合金不含鎳。
3.根據權利要求I或2所述的鑄鋼合金，其特征在于，所述合金包括至多為0.05wt%的碳組分、17wt% 25wt%的鉻組分、lwt% 3wt%的鑰組分、至多lwt%的鈦組分和至多lwt%的鈮組分。
4.根據權利要求I至3任一項所述的鑄鋼合金，其特征在于，所述合金包括至多為0.05wt%的碳組分、和/或17wt% 25wt%的鉻組分、和/或lwt% 3wt%的鑰組分、和/或至多lwt%的鈦組分、和/或至多lwt%的銀組分。
5.根據權利要求I至4任一項所述的鑄鋼合金，其特征在于，碳、鈦和鈮的重量含量互相匹配，從而滿足下式%C/(0, 25x%Ti+0, 14x%Nb)>3, 其中，％代表重量百分比。
6.根據權利要求I至5任一項所述的鑄鋼合金，其特征在于，所述合金還包含至多1.00wt%的娃、和/或至多I. 00wt%的猛、和/或至多0. 040wt%的磷、和/或至多0. 015wt%的硫和/或至多0. 040%的氮。
7.根據權利要求I至6任一項所述的鑄鋼合金，其特征在于，所述合金還包含至多I.00wt%的硅、至多I. 00wt%的錳、至多0. 040wt%的磷、至多0. 015wt%的硫和至多0. 040%的氮。
8.一種用于內燃機、特別是機動車內燃機的廢氣系統的鑄造組件，其由根據權利要求1-7任一項所述的鑄鋼合金制成。
9.一種用于內燃機、特別是機動車內燃機的廢氣系統的鑄造組件，其具有至少一個配置為鑄造組件的組成部分，其由根據權利要求1-7任一項所述的鑄鋼合金制成。
全文摘要
本發明涉及一種用于制備鑄造組件的鑄鋼合金，其具有鐵素體結構，其中該合金包含鐵、碳、鉻和鉬。當該合金包含鈦和鈮時，可以獲得改進的抗晶間腐蝕性。
文檔編號C22C38/28GK102618789SQ20121002087
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月30日 優先權日2011年1月31日
發明者西爾維婭·哈特曼 申請人:J·埃貝斯佩歇合資公司