本發(fā)明屬于耐熱鋼及渦輪增壓器鑄造，具體涉及一種耐熱鋼及其適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法。

背景技術(shù)：

1、耐熱鋼是指在高溫下具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼。它主要包括抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類(lèi)。抗氧化鋼主要要求良好的化學(xué)穩(wěn)定性，而熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機(jī)、動(dòng)力機(jī)械、工業(yè)爐以及航空、石油化工等工業(yè)部門(mén)中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕外，還需具備足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。

2、近幾年，汽車(chē)工業(yè)渦輪增壓技術(shù)飛速發(fā)展，渦輪增壓器殼體作為渦輪增壓器的核心部件，直接決定了渦輪增壓器的性能和壽命。隨著汽車(chē)工業(yè)渦輪增壓技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)渦輪增壓器殼體的材料要求也越來(lái)越高。渦輪增壓器殼體需要在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)等惡劣工況下工作，因此要求材料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗氧化性、抗疲勞性和耐腐蝕性。

3、目前，市場(chǎng)上大多新的渦輪增壓器殼體采用ni基耐熱鋼鑄成，但貴合金，如鎳合金含量大，成本偏高。因此是否可以選擇一種耐熱鋼及其適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，在材質(zhì)上能夠滿足渦輪增壓器工作的工況條件下，同時(shí)減少使用不可再生的合金資源，從而節(jié)約能源、并降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種耐熱鋼及其適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，可以減少使用不可再生的合金資源，從而節(jié)約能源、并降低成本。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種耐熱鋼：其原料以低碳鋼為主，由以下化學(xué)成分質(zhì)量百分比的各合金元素組成：碳0.35%-0.45%、硅0.5%-1.5%、錳0.5-2.0%、磷≤0.04%、硫≤0.04%、鉻23.0-24.0%、鎳8.5-10%、鈮0.8-0.9%、氮0.2%-0.28%；

4、所述耐熱鋼的熔煉方法包括以下步驟：

5、選用低碳鋼作為基材；

6、根據(jù)質(zhì)量百分比準(zhǔn)備相應(yīng)的合金元素添加劑，所述合金元素添加劑包括增碳劑、硅鐵、錳鐵、磷鐵、硫鐵、鉻鐵、鎳鐵、鈮鐵、錳鐵、氮化鉻鐵；

7、將基材和合金元素添加劑放入熔爐中進(jìn)行熔煉；

8、熔爐溫度控制在1650-1700℃，在此溫度范圍內(nèi)對(duì)所述熔爐中鋼液進(jìn)行取樣分析，用光譜分析儀檢測(cè)其各化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行成分調(diào)整直至其成分滿足要求為止；

9、熔煉后向熔爐中撒入除渣劑，用扒渣棒除去浮渣；

10、進(jìn)行脫氧處理，減少鋼液中的氧含量，提高鋼液質(zhì)量。

11、優(yōu)化的，所述增碳劑包括增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉或焦粉。

12、優(yōu)化的，所述脫氧處理的具體步驟包括：

13、準(zhǔn)備脫氧劑，在鋼液表面平靜且渣層清除干凈后，且熔爐溫度為1670℃時(shí)，將脫氧劑均勻、快速地加入鋼液中；

14、攪拌鋼液，使脫氧劑在鋼液中迅速分散，與鋼液中的氧充分接觸并發(fā)生反應(yīng)；

15、在攪拌過(guò)程中，觀察鋼液的反映情況，當(dāng)鋼液中的氧與脫氧劑發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成大量氣泡并上浮至鋼液表面，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鋼液中的氧含量會(huì)逐漸降低；

16、脫氧反應(yīng)后，鋼液中會(huì)生成大量的氧化物夾雜，采用撇渣將這些夾雜物從鋼液中清除出去，確保鋼液的純凈度。

17、優(yōu)化的，所述脫氧劑包括鋁粉或生石灰。

18、優(yōu)化的，所述熔爐包括感應(yīng)加熱爐、中頻感應(yīng)熔煉爐、真空感應(yīng)熔煉爐、電渣重熔爐或等離子熔煉爐。

19、一種耐熱鋼適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，包括以下步驟：

20、步驟一，耐熱鋼熔煉；

21、步驟二，造型下芯，采用全自動(dòng)造型機(jī)造型后，將砂芯放入型腔內(nèi)；

22、步驟三，合箱澆注；

23、步驟四，落砂，澆注完成45分鐘后落砂開(kāi)箱，將鑄件毛胚按順序整齊堆放。

24、優(yōu)化的，所述合箱澆注的步驟為：

25、全自動(dòng)合箱機(jī)合箱，傳送待澆；

26、將熔爐中鋼液轉(zhuǎn)置入澆包中，此過(guò)程出爐溫度控制在1650℃~1680℃，出爐后澆包內(nèi)鋼液的溫度下降速率為8-12℃/分鐘，澆注前采用測(cè)溫槍測(cè)量澆包內(nèi)鋼液溫度，當(dāng)溫度降到1580~1620℃時(shí)，開(kāi)始澆注，澆注末再次測(cè)量澆包內(nèi)溫度，溫度不低于1560℃。

27、優(yōu)化的，在步驟三中出爐溫度控制在1660℃。

28、本發(fā)明的有益效果為：

29、本發(fā)明采用的耐熱鋼是針對(duì)耐熱鋼的特殊需求，從而基于低碳鋼進(jìn)行材料性能的提升?？梢栽诮档唾F合金成本的基礎(chǔ)上，不降低渦輪增壓器殼體的本身耐高溫性，渦輪增壓器殼體的耐高溫性能可達(dá)到1020℃，具有較好的高溫性能的同時(shí)可以有效降低成本。

30、本發(fā)明所制備的渦輪增壓器殼體類(lèi)結(jié)構(gòu)的室溫力學(xué)性能如下：

31、屈服強(qiáng)度≥350mpa、抗拉強(qiáng)度≥500mpa、延伸率≥5%、布氏硬度200-270hbw、最高使用溫度1000℃，室溫力學(xué)性能相對(duì)比于現(xiàn)有鎳基類(lèi)耐熱鋼材質(zhì)來(lái)說(shuō)更優(yōu)越。

32、針對(duì)渦輪增壓器殼體對(duì)材料性能的差異化需求，在滿足耐高溫，便于冶煉澆注的基礎(chǔ)上，采用平替的方式，降低對(duì)稀有金屬材料的使用消耗，優(yōu)化性能剩余，設(shè)計(jì)一種針對(duì)型應(yīng)用于渦輪增壓器殼體的耐熱鋼冶煉及鑄造方法。

33、控制澆注溫度和冷卻速度，優(yōu)化耐熱鋼在冶煉過(guò)程中不同階段的相對(duì)溫度，確保原材料充分混合反應(yīng)和澆注過(guò)程中溫度的可控，以獲得良好的組織結(jié)構(gòu)和性能，提高鑄件的質(zhì)量和性能。

34、設(shè)置脫氧處理操作。隨著鋼液凝固，氧的溶解度會(huì)隨溫度的下降而顯著降低，導(dǎo)致析出的氧與鋼液中的碳等元素發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生如co等氣泡。若這些氣泡滯留于鋼中，便會(huì)形成氣孔，嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量，高含氧量的鋼液還會(huì)加劇鑄鋼的熱裂傾向。而在除渣之后進(jìn)行脫氧處理，可以確保在盡可能純凈的鋼液中進(jìn)行脫氧反應(yīng)，從而提高脫氧效率和鋼液質(zhì)量。

35、自動(dòng)化程度高，全自動(dòng)造型機(jī)的應(yīng)用大大提高了鑄造過(guò)程的自動(dòng)化程度，相比傳統(tǒng)的手工或半自動(dòng)鑄造方式，全自動(dòng)造型機(jī)能夠更精確地控制鑄造參數(shù)，減少人為因素導(dǎo)致的誤差，提高鑄造精度和一致性，適用于工廠批量制造。

36、對(duì)合箱澆注步驟的澆注溫度、澆注速度控制，避免鑄件缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種耐熱鋼，其特征在于：其原料以低碳鋼為主，由以下化學(xué)成分質(zhì)量百分比的各合金元素組成：碳0.35%-0.45%、硅0.5%-1.5%、錳0.5-2.0%、磷≤0.04%、硫≤0.04%、鉻23.0-24.0%、鎳8.5-10%、鈮0.8-0.9%、氮0.2%-0.28%；

2.按照權(quán)利要求1中所述的一種耐熱鋼，其特征在于，所述增碳劑包括增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉或焦粉。

3.按照權(quán)利要求2所述的一種耐熱鋼，其特征在于，所述脫氧處理的具體步驟包括：

4.按照權(quán)利要求3所述的一種耐熱鋼，其特征在于，所述脫氧劑包括鋁粉或生石灰。

5.按照權(quán)利要求4所述的一種耐熱鋼，其特征在于，所述熔爐包括感應(yīng)加熱爐、中頻感應(yīng)熔煉爐、真空感應(yīng)熔煉爐、電渣重熔爐或等離子熔煉爐。

6.一種按照權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的耐熱鋼適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.按照權(quán)利要求6所述的一種耐熱鋼適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，其特征在于，所述合箱澆注的步驟為：

8.按照權(quán)利要求7所述的一種耐熱鋼適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，其特征在于，在步驟三中出爐溫度控制在1660℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于耐熱鋼及渦輪增壓器鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱鋼及其適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法。其中耐熱鋼的原料以低碳鋼為主，由以下化學(xué)成分質(zhì)量百分比的各合金元素組成：碳0.35%?0.45%、硅0.5%?1.5%、錳0.5?2.0%、磷≤0.04%、硫≤0.04%、鉻23.0?24.0%、鎳8.5?10%、鈮0.8?0.9%、氮0.2%?0.28%。耐熱鋼適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，包括以下步驟：步驟一，制備耐熱鋼的鋼液；步驟二，造型下芯，采用全自動(dòng)造型機(jī)造型后，將砂芯放入型腔內(nèi)；步驟三，合箱澆注；步驟四，落砂，澆注完成45分鐘后落砂開(kāi)箱，將鑄件毛胚件按順序整齊堆放。本發(fā)明所述的耐熱鋼及其適用于渦輪增壓器殼體的鑄造方法，在材質(zhì)上滿足渦輪增壓器工作的工況條件下，減少使用不可再生合金資源，從而節(jié)約能源并降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：馮長(zhǎng)虹,劉松奇,張旭,彭德樓,楊海龍,邵光喜,曹紅磊,高嚴(yán)柯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：飛龍汽車(chē)部件股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18