過高，則Si將不利于機(jī)械性能，如鋼的沖擊韌性。 因此，Si含量?jī)?yōu)選限制在約2. 5%及以下。
[0034] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約22%至約28%的鉻（Cr)，例如約 23%至約27%的Cr，如約24%至約26%的Cr。另一方面，如果將其過量地添加，則會(huì)形成 Cr的粗初生碳化物（coarseprimarycarbide)，導(dǎo)致極度的脆性。當(dāng)Cr含量增加時(shí)，耐腐 蝕性增加，但同時(shí)應(yīng)該增加昂貴的Ni的含量以保持體積分?jǐn)?shù)。因此，Cr含量?jī)?yōu)選限制在約 28%的最大值，從而保持不銹鋼的體積分?jǐn)?shù)和耐腐蝕性。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約3. 5%至約6. 5%的鎳（Ni)，例如 約4. 0%至約6. 0%的Ni，如約4. 5%至約5. 5%的Ni。Ni是與錳和氮（如下文中更詳細(xì)描 述的那樣，本公開的合金中包含這兩種元素）一起穩(wěn)定奧氏體相的元素。為了減少生產(chǎn)成 本，如果降低昂貴的Ni的含量，Ni的減少量可以通過增加形成奧氏體相的錳和氮的含量來 代替。然而，如果過度降低Ni含量，則將會(huì)過度需要錳和氮，從而有損耐腐蝕性和熱成型性 特征。因此，Ni含量?jī)?yōu)選在約3. 5%至約6. 5%的范圍內(nèi)。
[0036]在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約0.2%至約0.8%的鉬（Mo)，例如 約0. 4%至約0. 6%的Mo。為了利用其在抗點(diǎn)蝕方面的積極作用，應(yīng)該加入相對(duì)于根據(jù)本公 開的鋼的至少0. 2%，優(yōu)選至少0. 4%的鉬。因?yàn)殂f也會(huì)增加形成金屬間相的風(fēng)險(xiǎn)，因此其 含量最大為〇. 8 %，優(yōu)選低于0. 6 %。然而，如果Mo含量過高，則當(dāng)其退火時(shí)Mo有可能形成 σ相，因此不利于耐腐蝕性和抗沖擊性。
[0037]在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約1. 0%至約6. 0%的錳（Μη)，例如 約1.5%至約5. 5%的Μη，如約2.0至約5.0%的Μη。類似于Si，Μη可以作為熔體的有效 的脫氧劑，并具有改善鑄造操作期間的流動(dòng)性的作用。為了有效地實(shí)現(xiàn)這樣的作用，Μη的 量為約6.0 %或更低，優(yōu)選5.0 %或更低。Μη通常具有大于約1.0 %的含量以調(diào)節(jié)金屬流動(dòng) 速率。但是，當(dāng)Μη含量過高時(shí)，Μη與鋼中的硫結(jié)合并形成過量的硫化錳，從而破壞耐腐蝕 性和熱成型性。因此，Μη的上限含量限制為6. 0%。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約0. 5%至約1. 5%的鎢（W)，例如 約0. 8至約1. 2%的W。W對(duì)鋼的影響與鉬的影響非常相似，并且很常見的是使用這兩種元 素來改善耐腐蝕性。因?yàn)殒u很昂貴，其含量不宜超過約1.5%，將W包含入內(nèi)還因?yàn)槠湓黾?不銹鋼的熱加工性。
[0039]在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的不銹鋼合金包含約0.2%至約0.8%的鈮（Nb)，例如 約0. 4%至約0. 6%的Nb。通過形成Nb的共晶碳化物，為本公開的鋼提供了耐熱性、高可鑄 性以及高強(qiáng)度和延展性。
[0040] 與C類似，氮（N)是一種能夠改善高溫強(qiáng)度和抗熱疲勞性的元素，并且當(dāng)N的量為 0. 2 %或更高時(shí)可獲得上述作用。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述不銹鋼合金包含約0. 2 %至 約0. 8 %的N，例如約0. 4%至約0. 6 %的N。為了確保產(chǎn)品穩(wěn)定性和避免由于Cr的氮化物 析出導(dǎo)致的脆性，N的上限應(yīng)為約0. 8%。N與Ni-起是一種有助于穩(wěn)定奧氏體相的元素。 隨著N含量增加，實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕性和高強(qiáng)化。然而，當(dāng)N含量過高時(shí)，則會(huì)破壞鋼的熱成型 性，由此降低其產(chǎn)品良率。所以，N含量?jī)?yōu)選范圍為最大約0. 8%。
[0041] 本公開的不銹鋼合金中也可能存在一定的雜質(zhì)。此類雜質(zhì)的量盡可能實(shí)際地減至 最低。在一個(gè)實(shí)施方案中，磷（P)可存在于合金中，但最小化至約0.03%或更低。P形成于 晶界或交界面，且可能破壞耐腐蝕性和韌性。因此，盡可能地降低P的含量。優(yōu)選地，考慮 到精煉工藝的效率，P的上限含量限制為0.03%。有害雜質(zhì)（例如P)的含量越少越好。但 是，由于考慮到與去除這些雜質(zhì)相關(guān)的成本，P含量限制為〇. 03%。
[0042] 在一個(gè)實(shí)施方案中，硫（S)可能存在于合金中，但最小化至約0. 03%或更少。S在 鋼中破壞熱加工性，并且可形成硫化物夾雜，其對(duì)抗點(diǎn)蝕性有不利影響。因此其應(yīng)該限制為 低于0. 03%。S破壞熱成型性，或與Μη-起形成MnS，由此破壞耐腐蝕性。所以，盡可能地 降低S的含量。有害雜質(zhì)（例如S(硫））的含量越少越好。但是，由于考慮到與去除這些 雜質(zhì)相關(guān)的成本，S含量限制為約0. 03%。
[0043] 可以任選地以非常少的量將硼（B)、鈣（Ca)和鈰（Ce)加入到鋼中以改善熱加工 性。對(duì)于B、Ca和Ce，優(yōu)選含量小于約0. 005%。
[0044] 根據(jù)以上提供的描述，表2列出了本公開一個(gè)示例性實(shí)施方案的組成。
[0045] 表2不銹鋼合金的組成
[0046]
[0048] 實(shí)施例
[0049] 使用理論模擬軟件對(duì)依據(jù)上表2中所列組成的代表性合金進(jìn)行測(cè)試，并將其與不 銹鋼1. 4848和K273相比較。對(duì)于渦輪殼體材料來說，在其它性能中，通常期望的是更高的 熱導(dǎo)率、更低的熱膨脹系數(shù)（CTE)、更低的比熱、和更高的機(jī)械性能。
[0050]K273、l. 4848和本文中公開的本發(fā)明合金的模擬性能的比較結(jié)果總結(jié)如下：在熱 性能中，所測(cè)試的本公開的實(shí)施方案（在本實(shí)施例中稱為"實(shí)施例1(ΕΧ1)"）展現(xiàn)出相比于 K273和1. 4848而言較低的CTE和較高的熱導(dǎo)率（分別為圖2和圖3)，而1. 4848的比熱優(yōu) 于其它兩種合金（圖4)。
[0051] 在機(jī)械性能中，實(shí)施例1的室溫屈服強(qiáng)度高于1. 4848,并與K273相當(dāng)（圖5)，而全 部三種合金的楊氏模量相近（圖6)。全部三種合金在1020°C下的高溫屈服強(qiáng)度相近（圖 7)。
[0052] 因此，相比現(xiàn)有技術(shù)，例如不銹鋼1. 4848和K273,本公開的實(shí)施方案提供了多種 益處。例如，根據(jù)本公開，碳的量?jī)?yōu)選為0. 3-0. 6wt%，這限制了基體中碳化物的量，改善了 切削加工性并增強(qiáng)了抗氧化性。此外，調(diào)節(jié)了硅的量（0.5-2. 5wt%)以改善抗氧化性。再 者，使鈮和鉬的量適應(yīng)于將基體中的碳化物減至最少，改善切削加工性并降低成本，同時(shí)保 持可鑄性和高溫性能。再進(jìn)一步，已特別將錳的范圍的目標(biāo)定為提供代替鎳作為奧氏體形 成元素（austeniteformer)的充足替代物，同時(shí)使猛的添加對(duì)切削加工性和抗氧化性的固 有不利影響最小化。因此，由于較低的成本、較低的碳化物含量和較高的抗氧化性，本公開 的實(shí)施方案適合作為用于渦輪殼體材料（例如，在高達(dá)1020°C下運(yùn)行）的較低成本合金。
[0053] 雖然在上述本發(fā)明主題的【具體實(shí)施方式】中已呈現(xiàn)了至少一個(gè)示例性實(shí)施方案，但 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到存在大量的變型。同樣還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到所述示例性實(shí)施方案（一個(gè)或多個(gè)）僅僅 是實(shí)施例，其并不意圖以任意方式限制本發(fā)明主題的范圍、適用性、或構(gòu)型。反之，前述具體 實(shí)施方式將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實(shí)施本發(fā)明主題的示例性實(shí)施方案的便捷路線圖。應(yīng)理 解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求書所闡述的本發(fā)明主題的范圍的情況下，可以對(duì)示例性 實(shí)施方案中描述的要素的功能和布置進(jìn)行各種改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 奧氏體不銹鋼合金，按重量計(jì)包含： 約22 %至約28 %的鉻； 約3. 5%至約6. 5%的鎳； 約1 %至約6%的錳； 約0. 5%至約2. 5%的硅； 約0. 5%至約1. 5%的鎢； 約0. 2%至約0. 8%的鉬； 約0. 2%至約0. 8%的鈮； 約0. 3 %至約0. 6 %的碳； 約0. 2 %至約0. 8 %的氮；和 余量的鐵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約23 %至約27 %的鉻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約4. 0 %至約6. 0 %的鎳。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約1. 5 %至約5. 5 %的錳。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約1. 0 %至約2. 0 %的硅。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約0. 8 %至約1. 2 %的鎢。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約0. 4 %至約0. 6 %的鉬。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約0. 4 %至約0. 6 %的鈮。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約0. 4 %至約0. 5 %的碳。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼合金，包含約〇. 4%至約0. 6%的氮。11. 渦輪增壓器渦輪殼體，包含： 奧氏體不銹鋼合金，其中所述奧氏體不銹鋼合金按重量計(jì)包含： 約22 %至約28 %的鉻； 約3. 5%至約6. 5%的鎳； 約1 %至約6%的錳； 約0. 5%至約2. 5%的硅； 約0. 5%至約1. 5%的鎢； 約0. 2%至約0. 8%的鉬； 約0. 2%至約0. 8%的鈮； 約0. 3 %至約0. 6 %的碳； 約0. 2 %至約0. 8 %的氮；和 余量的鐵。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約23%至約27%的鉻。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約4. 0%至約6. 0%的鎳。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約1. 5%至約5. 5%的錳。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約1. 0%至約2. 0%的硅。16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約0. 8%至約1. 2%的鎢。17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓器渦輪殼體，包含約0. 4%至約0. 6%的鉬。
【專利摘要】本發(fā)明公開了“不銹鋼合金、由所述不銹鋼合金制成的渦輪增壓器渦輪殼體及其制造方法”。本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼合金，其按重量計(jì)包含，約22％至約28％的鉻、約3.5％至約6.5％的鎳、約1％至約6％的錳、約0.5％至約2.5％的硅、約0.5％至約1.5％的鎢、約0.2％至約0.8％的鉬、約0.2％至約0.8％的鈮、約0.3％至約0.6％的碳、約0.2％至約0.8％的氮、和余量的鐵。該合金適用于在高達(dá)約1020℃的溫度下的渦輪增壓器渦輪殼體應(yīng)用。
【IPC分類】C22C38/58, C22C38/48
【公開號(hào)】CN105420631
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510559544
【發(fā)明人】P·金塔拉帕蒂, M·威爾遜, R·本希霍伊布, P·雷諾, G·阿牛, N·德烏爾德
【申請(qǐng)人】霍尼韋爾國(guó)際公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日
【公告號(hào)】EP2980253A1, US20160177428