[发明专利]铸铁合金和由该合金制造的排气部件

说明书

技术领域

本发明涉及根据前文权利要求1的一种铸铁合金。本发明还涉及一种预期用于卡车发动机并包括根据本发明的铸铁合金的进行排气的部件。

背景技术

用于卡车发动机而从气缸进行排出气体的部件在发动机的运转过程中周期性地经受大量的热负荷和机械负荷。这样的部件的实例包括用于涡轮的涡轮歧管、排气歧管和涡轮机壳体。该部件还在由气缸排出的热废气造成的氧化环境中经受腐蚀。有关的腐蚀即所谓的高温腐蚀，其中最重要的反应机理为氧化。氧化涉及通过形成金属离子而消耗的金属，该金属离子可与氧反应并形成金属氧化物。金属表面的氧化随温度上升而增加，因为高温促进化学反应以及合金物质的扩散。

例如，已知的应用为由球墨铸铁制造涡轮歧管，球墨铸铁为其结构由铁素体基体中所谓石墨球的球形石墨构成的一类铸铁。用于涡轮歧管的一类球墨铸铁为SiMo51。这类其他的合金在DE19636808中说明。

对重型车辆的发动机设定的严格的排放要求以及对更高的发动机功率和更低的燃油消耗的市场需求已经导致了向着提高的每单位发动机体积的功率输出发展的发动机的发展趋势，即已知为“小型化”的趋势。然而，提高的每单位发动机体积的功率输出并不意味着排出气体的温度上升。在新型的发动机中，排气温度可达800℃，相对而言在传统的发动机中为约730℃。已知类型的球墨铸铁的问题为它们在高的排气温度没有足够的耐腐蚀性，因此不适合用于具有提高的每单位发动机体积的功率输出的发动机中。

因此，本发明的一个目的为提供在高的排气温度耐腐蚀并可用于进行排气的部件的铸铁合金。本发明的另一个目的为所述合金有成本效益。

发明内容

该目的是根据本发明由铸铁合金实现的，所述铸铁合金包含（以wt%计）:

C：3.0至3.5

Si：4.1至4.8

Mn：≤0.4

Mg：0.02至0.08

Cr：0.4至1.0

Cu：≤0.15

Mo：0.8至1.2

P：<0.05

S：<0.015，

包含Fe和任意杂质的其余物质。

加入铬连同其它仔细均衡的合金物质的内含物产生了具有高的耐腐蚀性和良好的高温强度的球墨铸铁型的铸铁合金。

由根据本发明的所述合金制成的部件表面在暴露于氧气时（例如在空气中）形成了氧化铬的致密层。该氧化铬层连同所述部件表面上的其他氧化物（例如氧化硅和氧化铁）层，通过防止氧气和其它氧化物质（例如水蒸气和一氧化碳）到达其表面而有效地保护所述部件免受腐蚀。

实验已经显示高温促进了保护性氧化铬的形成。该特征意味着根据本发明的所述合金在具有提高的每单位体积的功率输出的发动机中非常有用，在所述发动机中，排气温度可达800℃。在这个温度，所述保护性氧化铬层非常快地形成，因而提供了具有有效的抗腐蚀保护的基础（underlying）部件。

与例如由SiMo51组成的那些部件相比，在所述温度可达约730℃的常规发动机的进行排气的部件中使用所述合金延长了所述部件的使用期限。

根据可选方案，所述C含量为3.0wt%至3.3wt%。

根据可选方案，所述硅含量为4.2wt%至4.4wt%。

根据可选方案，所述铬含量为0.50wt%至1.0wt%。

根据可选方案，所述铬含量为0.6wt%至1.0wt%。

根据可选方案，所述铬含量为0.60wt%至0.75wt%。

根据可选方案，所述钼含量为0.8wt%至1.0wt%。

在根据本发明的所述合金中优选应没有镍。

根据本发明的铸铁合金主要预期用于重型车辆（例如卡车）的柴油发动机中进行排气的部件。该部件还称为收集排气的部件，包括，例如用于涡轮的排气歧管、涡轮歧管和涡轮机壳体。

本发明的说明

根据本发明的铸造的进行排气的部件，例如由球墨铸铁类的铸铁合金制成的涡轮歧管，具有主要由铁素体的基体中的球形石墨构成的结构。

根据本发明的铸铁合金包含下面的合金物质：

碳（C）