用于排气系统部件的镍合金技术方案

本发明专利技术公开了一种在高温条件下具有改善的抗拉强度、疲劳强度、抗氧化性和耐磨性的用于排气系统部件的镍合金。根据实施例的用于排气系统部件的镍合金用于车辆发动机的排气系统部件，镍合金包括：0.01wt％至0.2wt％的C；0.1wt％至1.0wt％的Si；0.1wt％至1.5wt％的Mn；8wt％至24wt％的Cr；0.1wt％至2.5wt％的Nb；0.1wt％至4.0wt％的Al；0.01wt％至1wt％的Co；0.01wt％至5.0wt％的Mo；0.01wt％至4wt％的W；0.1wt％至1wt％的Ta；0.1wt％至2.4wt％的Ti；4.0wt％至11.0wt％的Fe；剩余部分为Ni；以及不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
用于排气系统部件的镍合金
本公开涉及一种用于排气系统部件的镍合金。更特别地，本公开涉及一种用于排气系统部件的镍合金，该镍合金在高温条件下，具有改善的抗拉强度、疲劳强度、抗氧化性以及耐磨性。
技术介绍
由于化石燃料储量的限制，以及国际油价的快速增长和变化，改善车辆的燃油里程的兴趣日益增加。因此，已经以各种方式研究了改善车辆的燃料里程的技术。其中之一是减轻车辆重量的技术。已经在各种领域研究了减轻车辆重量的技术。特别地，已经研究并采用了在增加车辆发动机的输出的同时减小车辆发动机的尺寸的技术。然而，具有增加的输出的小型化车辆的问题在于，排气的温度升高，从而导致了构成车辆发动机的排气系统的部件的耐久性方面的问题。因此，通过控制诸如球墨铸铁和不锈钢等各种钢类型的元素来提高所期望的物理性能的技术已经应用于构成车辆发动机的排气系统的部件。前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并且不旨在意味着本公开处于本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
技术实现思路
因此，考虑到相关技术中出现的上述问题而作出本公开，并且本公开旨在提出一种用于排气系统部件的镍合金，通过优化合金元素及其含量以在镍合金结构中产生稳定的Ta-Ti化合物和复合碳化物，该镍合金具有优异的抗拉强度、疲劳强度、抗氧化性以及耐磨性。为了实现上述目的，根据一个方面，本专利技术提供了一种用于排气系统部件的镍合金，该镍合金包括：0.01至0.2wt％的C；0.1至1.0wt％的Si；0.1至1.5wt％的Mn；8至24wt％的Cr；0.1至2.5wt％的Nb；0.1至4.0wt％的Al；0.01至1wt％的Co；0.01至5.0wt％的Mo；0.01至4wt％的W；0.1至1wt％的Ta；0.1至2.4wt％的Ti；4.0至11.0wt％的Fe；剩余部分为Ni；以及不可避免的杂质。镍合金可以包含Ta-Ti基化合物和复合碳化物(Cr，Mo)23C6。镍合金在比室温(例如20℃)高的高温(例如850℃)下可以具有950Mpa(兆帕)或以上的抗拉强度。镍合金在比室温(例如20℃)高的高温(例如850℃)下可以具有350Mpa或以上的疲劳强度。镍合金在比室温(例如20℃)高的高温(例如850℃)下可以具有0.7g/m2或以下的氧化增重。镍合金在比室温(例如20℃)高的高温(例如850℃)下可以具有2.0mg或以下的磨损量。镍合金在室温下可以具有1050MPa或以上的抗拉强度，并且在比室温(例如20℃)高的高温(例如850℃)下可以具有13％或以上的延伸率A5。进一步地，根据实施例的用于排气系统部件的镍合金被用于车辆发动机的排气系统部件，并且包含Ta-Ti基化合物和复合碳化物(Cr，Mo)23C6。根据一个实施例，通过优化主要合金元素的量，可以在镍合金结构中产生所期望水平的Ta-Ti基化合物和复合碳化物。因此，可以获得具有优异的高温特性的镍合金，这些特性满足950MPa或以上的抗拉强度，350Mpa或以上的疲劳强度，0.7g/m2或以下的氧化增重，以及2.0mg或以下的磨损量。附图说明结合附图，从下面的详细描述中，可以更清楚地理解本公开的上述和其它目的，特征和其它优点，附图中：图1是示出示例和比较示例的元素的表。图2是示出示例和比较示例的物理性质和性能的表。图3是示出根据实施例的根据温度计算镍合金的相变的结果的曲线图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底且完全的并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。图1是示出示例和比较示例的元素的表，图2是示出示例和比较示例的物理性质和性能的表。图3是示出根据实施例的根据温度计算镍合金的相变的结果的曲线图。用于排气系统部件的镍合金是在车辆发动机的排气系统中所采用的镍合金，并且通过优化主体合金元素，其在高温条件下具有改善的抗拉强度、疲劳强度、抗氧化性和耐磨性。更特别地，本公开涉及一种镍合金，其包括：0.01wt％至0.2wt％的C；0.1wt％至1.0wt％的Si；0.1wt％至1.5wt％的Mn；8wt％至24wt％的Cr；0.1wt％至2.5wt％的Nb；0.1wt％至4.0wt％的Al；0.01wt％至1wt％的Co；0.01wt％至5.0wt％的Mo；0.01wt％至4wt％的W；0.1wt％至1wt％的Ta；0.1wt％至2.4wt％的Ti；4.0wt％至11.0wt％的Fe；剩余部分为Ni；以及不可避免的杂质。镍合金的合金元素和其组成范围受到限制的原因如下。在后文中，除非另有说明，表示关于组成范围百分比％均是指wt％(重量百分比)。碳(C)：0.01％至0.2％碳(C)是通过形成诸如(Cr，Mo)23C6、NbC等复合碳化物而用于增加强度和硬度的元素。进一步地，由于在450℃至850℃的温度下的晶界敏化，碳(C)提高了耐氧化性。如果碳(C)的量小于0.01％，则碳化物形成和强度降低。另一方面，如果碳(C)的量超过0.2％，则敏感度过度增加。因此，碳(C)的量可以限制在0.01％至0.2％的范围内。硅(Si)：0.1％至1.0％硅(Si)是用作脱氧剂并控制延伸率的元素。特别地，硅(Si)提高抗氧化性、抗应力腐蚀开裂(SCC)性和可铸性。如果硅(Si)的量小于0.1％，则抗氧化性和可铸性降低。另一方面，如果硅(Si)的量超过1.0％，则延展性和焊接性劣化。因此，硅(Si)的量可以限制在0.1％至1.0％的范围内。锰(Mn)：0.1％至1.5％锰(Mn)是用于提高强度的元素。特别地，锰(Mn)增加淬透性，氮(N)溶解度和屈服强度并降低冷却速率。如果锰(Mn)的量小于0.1％，则淬透性降低。另一方面，如果锰(Mn)的量超过1.5％，则其他元素的效果降低。因此，锰(Mn)的量可以限制在0.1％至1.5％的范围内。铬(Cr)：8.0％至24.0％铬(Cr)是用作固溶强化剂并形成碳化物的元素。进一步地，铬(Cr)提高强度和抗氧化性，抑制Cl的氧化和γ相的形成，并与Ni和Mn一起是奥氏体稳定元素。如果铬(Cr)的量小于8.0％，则抗氧化性和结构稳定性降低。另一方面，如果铬(Cr)的量超过24.0％，则其它元素的效果降低。因此，铬(Cr)的量可以限制在8.0％至24.0％的范围内。铌(Nb)：0.1％至2.5％铌(Nb)是用作固溶强化剂并影响高温强度的元素，并且还形成碳化物。特别地，铌(Nb)抑制了影响低温强度和焊接性的γ”相(Ni3Nb)的形成，并与Ni一起抑制了影响脆性和裂纹点的σ/δ相的形成。进一步地，铌(Nb)形成具有高机械性质的γ'相和铁素体并抑制γ相和莱夫斯相的形成。进一步地，当铌(Nb)的量较高时其提高耐热性。如果铌(Nb)的量小于0.1％，则高温强度和焊接性降低。另一方面，如果铌(Nb)的量超过2.5％，则形成降低物理性质的金属间相。因此，铌(Nb)量可以限制在0.1％至2.5％的范围内。Al：0.1％至4.0％铝(Al)是用作固溶强化剂的元素。特别地，铝(Al)提高抗氧化性并且能够使晶粒均匀性和晶粒细化。进一步地，铝(Al)形成具有高机械性质的γ'相和γ+γ'相。如果铝(Al)的量小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于排气系统部件的镍合金，其中所述镍合金用于车辆发动机的排气系统部件，所述镍合金包括：0.01wt％至0.2wt％的C；0.1wt％至1.0wt％的Si；0.1wt％至1.5wt％的Mn；8wt％至24wt％的Cr；0.1wt％至2.5wt％的Nb；0.1wt％至4.0wt％的Al；0.01wt％至1wt％的Co；0.01wt％至5.0wt％的Mo；0.01wt％至4wt％的W；0.1wt％至1wt％的Ta；0.1wt％至2.4wt％的Ti；4.0wt％至11.0wt％的Fe；以及剩余部分包括Ni和杂质。

【技术特征摘要】
2016.10.12 KR 10-2016-01318041.一种用于排气系统部件的镍合金，其中所述镍合金用于车辆发动机的排气系统部件，所述镍合金包括：0.01wt％至0.2wt％的C；0.1wt％至1.0wt％的Si；0.1wt％至1.5wt％的Mn；8wt％至24wt％的Cr；0.1wt％至2.5wt％的Nb；0.1wt％至4.0wt％的Al；0.01wt％至1wt％的Co；0.01wt％至5.0wt％的Mo；0.01wt％至4wt％的W；0.1wt％至1wt％的Ta；0.1wt％至2.4wt％的Ti；4.0wt％至11.0wt％的Fe；以及剩余部分包括Ni和杂质。2.根据权利要求1所述的镍合金，其中所述镍合金包含Ta-Ti基化合物和复合碳化物(Cr，Mo)23C6。3.根据权利要求2所述的镍合金，其中所述镍合金在高于20℃的温度下具有950Mpa或以上的抗拉强度。4.根据权利要求3所述的镍合金，其中所述镍合金在高于20℃的温度下具有350MPa或以上的疲劳强度。5.根据权利要求4所述的镍合金，其中所述镍合金在高于20℃的温度下具有0.7g/m2或以下的氧化增重。6.根据权利要求5所述的镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜敏宇，车星澈，崔重吉，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR