[发明专利]不锈钢合金，由该不锈钢合金形成的涡轮增压器涡轮机壳体，及其制造方法

说明书

本文公开了一种铁素体不锈钢合金，其以重量计包括，约20％至约22％的铬，约0％至约0.5％的镍，约0.5％至约1.0％的锰，约1.0％至约2.5％的硅，约1.5％至约2.2％的钨，约1.3％至约1.8％铌，约0.35％至约0.45％的碳和余量的铁。该合金是适合用在温度高达约1050℃的涡轮增压器涡轮机壳体应用中。

技术领域

本发明总的涉及不锈钢合金。更具体地，本发明涉及用于铸造应用，例如涡轮增压器壳体和排气岐管的不锈钢合金，其在升高的温度下表现出抗氧化性，及其制造方法。

背景技术

在运行过程中，汽车涡轮增压器壳体经受升高的工作温度。这些外壳必须能够容纳在非常高速下旋转的涡轮机叶轮。来自汽车的排气最初以升高的温度在金属部分中，例如涡轮增压器的气体入口区域，接触该涡轮增压器。由于通过排气温度的增加改善高速性能，因此，已经尝试逐渐升高发动机的排气温度。由于这些高温，例如排气歧管和涡轮机壳体的部分上的热载荷变得很大。

这些增加的排气温度接触涡轮增压器的金属部分已经遇到了各种各样的问题。例如，由排气温度升高所导致的一个问题是涡轮机壳体和排气歧管中的材料热变形的问题，在高温和低温区域之间交替伴随着热膨胀和收缩，取决于这种情况，可能会导致表面氧化，并发展成裂纹或其它失效模式。

为了克服与较高的工作温度相关的挑战，在涡轮增压器应用中使用的现有技术的合金已包括具有较高镍含量的合金，如市售高镍球墨铸铁合金。这些合金的例子是由国际镍公司开发的NiResist^TM，或HK40，其为一种含有大约25％铬和20％镍、余量基本为铁的铬-镍-铁不锈钢合金。该HK系列不锈钢合金，如这里提到的HK40合金，通常具有约18-22％的镍并且为全奥氏体。

在蠕变强度方面，所述HK不锈钢合金是强的不锈钢铸造合金。然而，尽管满足涡轮增压器外壳的高温性能要求，它们因为镍含量高而价格很昂贵。此外，由于镍的价格最近的突然上升，具有相对高的镍含量的材料的成本已被重点关注。

对于较低温度的应用，对于直到900℃的操作，目前推荐铁素体不锈钢GX40，超过此温度，优选奥氏体材料，例如NiResist和HK40。由于这些奥氏体钢的高镍含量，铁素体钢替代品更为便宜且具有吸引力。由于超过900℃后，铁素体相稳定性欠佳并且抗氧化性降低，因此市售的铁素体不锈钢，如GX40的应用被限制到900℃以下的温度。能够提高铁素体相的稳定性和耐氧化性因而提高了工作温度的任何对化学性质的改变，将呈现一个奥氏体等级的更便宜的替代品。

因此，需要用于涡轮增压器应用的不锈钢合金，它们能够承受由现代发动机所产生的较高的工作温度，但是，最大限度地减少了昂贵的镍的含量。理想地，将采用根本不含有任何镍含量的铁素体不锈钢。此外，结合附图和本发明主题的背景，通过随后的本发明主题的详细描述和所附的权利要求，发明主题的其它理想的特征和特性将是显而易见。

发明内容

本文提供了不锈钢合金，涡轮增压器涡轮机壳体，以及制造的涡轮增压器涡轮机壳体的方法。在一个实施例中，仅以示例的方式，铁素体不锈钢合金包括，按重量计，约20％至约22％的铬，约0％至约0.5％的镍，约0.5％至约1.0％的锰，约1.0％至约2.5％的硅，约1.5％至约2.2％的钨，约1.3％至约1.8％铌，约0.35％至约0.45％的碳和余量的铁。

在另一个实施例中，仅以示例的方式，涡轮增压器涡轮机壳体包括铁素体不锈钢合金，所述铁素体不锈钢合金包括，以重量计，约20％至约22％的铬，约0％至约0.5％的镍，约0.5％至约1.0％的锰，约1.0％至约2.5％的硅，约1.5％至约2.2％的钨，约1.3％至约1.8％铌，约0.35％至约0.45％的碳和余量的铁。