一种铁基高硅合金含有（以重量％计）２．６％～３．５％的碳、３．７％～４．９％的硅、０．４５％～１．０％的铌、多达０．６％的锰、多达０．０２％的硫、多达０．０２％的磷、多达０．５％的镍、多达１．０％的铬、多达０．１％的镁，余量为铁和多达０．２％的其它元素。图３是本发明专利技术所述合金微结构的一个实例，其基本显示了铁素体晶粒结构（２０）和球状石墨（２２）。该合金耐热，适用于生产在汽车和卡车制造工业中使用的涡轮增压器、中心外壳、支撑板、排气歧管和集成涡轮歧管以及其他用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及铁基铸造合金，特别涉及具有高硅含量的铁基铸 造合金。还一般涉及生产这样的合金的方法。更具体地，涉及表现出 提高的高温强度和性能特性的改进的铁基高硅铌合金。具体地还涉及 生产该改进的合金的方法。
技术介绍
在生产可铸造的铁基延展性合金的领域中，有某些终端产品的应 用需要使用铁基合金以生产具有提高的高温强度的终端产品。这些终 端产品被用于宽范围的应用中，其中一种包括"热端"发动机零件。 典型的这些零件有用于汽车和卡车加工工业的涡轮增压器、中心外壳、 支承板、排气歧管和集成涡轮歧管构件。跟汽车工业中的任何产品一 样，这样的产品的市场非常大，需要生产的产品量也相应很大。钼和铌(过去也称为"钶")是本领域公知的合金元素。现在铌 普遍用于耐热性不锈钢和航空发动机零件的生产中。钼也用于类似的 应用中，但是成本较高。因为在周期表中铌与钼相邻，所以这些元素 具有很相似的原子量。本专利技术的产品意图以提供具有可接受耐热性且 降低成本的高硅铌球墨铸铁的方式利用铌。也就是说，由于大量发动 机热端零件用于汽车工业，所以使用铌代替钼而获得足够的高温强度 将促使这些零件生产成本降低。但是，在测试时，发现本专利技术所述合 金不仅达到获得足够高温强度的要求，而且实际上超过该要求并最终 提供具有提高的耐热性和可能节省成本的独特高硅铌球墨铸铁。本专利技术的产品的另一个目的是在这样的高硅铸造合金中利用铌， 其中的工业范围的规范和性能标准将被坚持。更具体地，现有高硅钼延展性合金对合金中使用的一些元素的水平调用具体范围，在铸造后 合金将具有一定的最小性能特性。本专利技术人考虑到在高硅铌合金中使 用铌可以节省成本，同时保持工业规定所需的性能特性。该观点不仅 被证明是正确的，而且发现性能特性得到提高。本专利技术的产品的再一个目的是在超高硅铸造合金中利用铌，其中 耐腐蚀性和抗氧化性得到改进。也就是说，在超高硅钼合金中加入铬 产生改进的耐氧化性和耐腐蚀性时，本专利技术人也看到在超高硅和铬球 墨铸铁中可以使用铌代替钼且没有这些特性的任何降低。该观点被证 明是正确的，并且实际上性能也得到了提高。专利技术概述因此，本专利技术的目的是提供高温强度提高的球墨铸铁(ductile iron) 合金，包含占重量2.6% 3.5%的碳、占重量3.7% 4.9%的硅、占重 量0.45 % 1.0 %的铌、占重量0.6 %或更少量的锰、占重量0.02%或 更少量的硫、占重量0.02 %或更少量的磷、占重量0.5 %或更少量的镍、 占重量1.0%或更少量的铬、占重量0.1%或更少量的镁和余量为铁，其 具有占重量0.05 %或更少量的任意其它一种元素，所有这些其它元素 联合总量多达占重量0.2%。对于这样的其它元素，通常是钼和铜。本专利技术的另一个目的是提供具有高延展性和高蠕变持久性的耐热 性球墨铸铁合金。具有目标化学组成如占重量3.0% 3.3°/。的碳、占重 量3.75 % 4.25 %的硅和占重量0.5 % 0.7 %的铌的本专利技术所述合金 在室温下具有75,000 psi的极限抗拉强度、60,000 psi的0.2%残余变形 屈服强度和10%的伸长率。另外，铸造材料的布氏硬度数(Brinell Hardness Number, BHN)必须落在187 241 BHN范围内，BHN用将钢 球强压入合金表面的压力与所得凹痕的表面积的比值表示合金的硬 度。本专利技术的再一个目的是提供生产本专利技术所述的高温强度提高的高硅球墨铸铁合金的方法。本专利技术的组合物已经达到这些目的。依据前面提及的重量百分比 配制该产品，当以这种方式配制时，会得到高温强度提高的球墨铸铁A全a五o在下面的详细说明中，本专利技术所述合金和方法进一步的目的和优 点将变得更加明显。附图说明图1是用0.56%钼制成的铸件被蚀刻后样品的微结构100X放大倍 数的照片图像。图2是图1所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。图3是根据本专利技术制成的具有0.46%的铌的铸件被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图4是图3所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。图5是根据本专利技术制成的具有0.67%的铌的铸件被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图6是图5所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。图7是根据本专利技术制成的具有0.94%的铌的铸件被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图8是图7所示铸件样品的微结构500X放大倍数的照片图像。 图9是根据本专利技术制成的具有0.46%和0.67%的铌的铸件样品的极限抗拉强度与图l和2所示铸件样品的极限抗拉强度相对比的曲线图。 图10是根据本专利技术制成的具有0.46%和0.67%的铌的铸件样品的0.2%残余变形屈服强度与图1和2所示铸件样品的0.2%残余变形屈服强度相对比的曲线图。图11是根据本专利技术制成的具有0.46%和0.67%的铌的铸件样品的伸长率与图l和2所示铸件样品的伸长率相对比的曲线图。-图12是根据本专利技术制成的具有0.46%和0.67%的铌的铸件样品的断面收縮率与图1和2所示铸件样品的断面收縮率相对比的曲线图。 图13是用0.56%钼制成接着在75(TC下均热200小时的铸件被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图14是图13所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 图15是根据本专利技术制成的具有0.56%的铌，接着在750'C下均热200小时的铸件被蚀刻后样品微结构IOOX放大倍数的照片图像。图16是图15所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 图17是根据本专利技术制成的具有0.67%的铌，接着在750'C下均热200小时的铸件被蚀刻后样品微结构IOOX放大倍数的照片图像。图18是图17所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 图19是用0.57%钼制成的铸件涡轮增压器分割壁被蚀刻后样品微结构IOOX放大倍数的照片图像。图20是图19所示铸件样品微结构的500X放大倍数的照片图像。 图21是根据本专利技术制成的具有0.60%的铌的铸件涡轮增压器分割壁被蚀刻后样品微结构IOOX放大倍数的照片图像。图22是图21所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 图23是根据本专利技术制成的具有4.67%的超高硅、0.77%的铌和0.87%的高端铬铸件涡轮分割壁被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图24是图23所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 图25是根据本专利技术制成的具有4.45%的超高硅、0.697%的铌和0.441%的高端络铸件涡轮分割壁被蚀刻后样品微结构100X放大倍数的照片图像。图26是图25所示铸件样品微结构500X放大倍数的照片图像。 详细说明本专利技术所述合金是高硅铌球墨铸铁。如前面所指，铌是一种普遍 用于生产某些耐热性不锈钢和航空发动机零件的合金元素。铌在周期 表中与钼相邻，结果，这些元素具有很相似的原子量。用作发展本专利技术所述掺铌合金的起点的工业标准明确说明碳占重量的3.0°/。 3.4%、硅占重量的3.75 °/。 4.25 %、钼占重量的0.5 % 0.7 %、锰占重量的 0.6%或更少、硫占重量的0.07%或更少、磷占重量的0.02%或更少、 镍占重量的0.5%或更少、镁占重量的0.08%或更少，以及余量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温强度提高的球墨铸铁合金，其包含： ２．６重量％～３．５重量％的碳， ３．７重量％～４．９重量％的硅， ０．４５重量％～１．０重量％的铌， ０．６重量％或更少的锰， ０．０２重量％或更少的硫， ０．０２重量％或更少的磷， ０．５重量％或更少的镍， １．０重量％或更少的铬， ０．１重量％或更少的镁，和 余量为铁。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：拜平H夏，
申请(专利权)人：格瑞得铸造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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