不锈钢合金、由所述不锈钢合金制成的涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法技术

本发明专利技术公开了“不锈钢合金、由所述不锈钢合金制成的涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法”。本发明专利技术公开了一种奥氏体不锈钢合金，其按重量计包含，约22％至约28％的铬、约3.5％至约6.5％的镍、约1％至约6％的锰、约0.5％至约2.5％的硅、约0.5％至约1.5％的钨、约0.2％至约0.8％的钼、约0.2％至约0.8％的铌、约0.3％至约0.6％的碳、约0.2％至约0.8％的氮、和余量的铁。该合金适用于在高达约1020℃的温度下的涡轮增压器涡轮壳体应用。涡轮增压器涡轮壳体应用。涡轮增压器涡轮壳体应用。

【技术实现步骤摘要】
不锈钢合金、由所述不锈钢合金制成的涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法
[0001]本申请是申请日为2015年7月30日、申请号为
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201510559544.6"、名称为
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不锈钢合金、由所述不锈钢合金制成的涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法
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的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开总体上涉及不锈钢合金。更具体地，本公开涉及在高温下展现出抗氧化性的、用于铸件应用(例如涡轮和涡轮增压器壳体、排气歧管和燃烧室)的不锈钢合金及其制造方法。

技术介绍

[0003]在运行过程中，汽车或飞机的涡轮增压器壳体承受着升高的运行温度。这些壳体必须能够容纳具有超高旋转速度的涡轮叶轮。从汽车或飞机发动机排出的废气在高温下最先接触涡轮增压器的金属部分，如涡轮增压器的气体入口区域。由于通过提高废气温度可改善高速性能，因此，已经试图逐渐提高发动机的废气温度。由于这些高温，作用于部件(诸如排气歧管和涡轮壳体)上的热载荷变得非产大。
[0004]这些接触涡轮增压器的金属部分的提高的废气温度带来了各种问题。例如，由废气温度升高引起的一个问题是材料的热变形，在涡轮壳体和排气歧管内，材料的热变形在高温区和低温区之间交替，伴随着取决于具体情况的热膨胀和热收缩，其通过这样的热变形会导致表面氧化褶皱，并且可继续发展并形成穿透裂纹。
[0005]为了克服与更高运行温度相关的挑战，用于涡轮增压器应用的现有技术合金已包括高镍含量的合金，如可商购的高镍球墨铸铁合金。这些实例为由International Nickel Company开发的NiResist
TM
，或者HK30，一种铬
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镍
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铁不锈钢合金，其包含约25％的铬和20％的镍，余量基本为Fe。HK系列不锈钢合金一般含有大约18
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22％的镍，并且是完全奥氏体合金。
[0006]在蠕变强度方面，HK不锈钢合金是强大的不锈钢铸造合金。然而，当面对涡轮增压器壳体所要求的高温性能时，此类合金由于它们的高镍含量而特别昂贵。而且，由于最近Ni的价格突然上涨，使得具有高镍含量的材料的成本受到大量关注。
[0007]因此，需要可用于涡轮增压器应用的不锈钢合金，其能够承受现代发动机所产生的较高运行温度，但是使昂贵的镍的含量减至最低。此外，从随后的本专利技术主题的详细描述和所附权利要求书，结合本专利技术主题的附图和该
技术介绍
，本专利技术主题的其它所期望的特征和特性将变得显而易见。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供不锈钢合金、涡轮增压器涡轮壳体、以及制造涡轮增压器涡轮壳体的方法。
[0009]在一个实施方案中，仅通过示例的方式，奥氏体不锈钢合金按重量计包含，约22％至约28％的铬、约3.5％至约6.5％的镍、约1％至约6％的锰、约0.5％至约2.5％的硅、约0.5％至约1.5％的钨、约0.2％至约0.8％的钼、约0.2％至约0.8％的铌、约0.3％至约0.6％的碳、约0.2％至约0.8％的氮、和余量的铁。
[0010]在另一实施方案中，仅通过示例的方式，涡轮增压器涡轮壳体包含奥氏体不锈钢合金，该合金按重量计包含，约22％至约28％的铬、约3.5％至约6.5％的镍、约1％至约6％的锰、约0.5％至约2.5％的硅、约0.5％至约1.5％的钨、约0.2％至约0.8％的钼、约0.2％至约0.8％的铌、约0.3％至约0.6％的碳、约0.2％至约0.8％的氮、和余量的铁。
[0011]在又一实施方案中，制造涡轮增压器涡轮壳体的方法包括由奥氏体不锈钢合金制成涡轮增压器涡轮壳体，该合金按重量计包含，约22％至约28％的铬、约3.5％至约6.5％的镍、约1％至约6％的锰、约0.5％至约2.5％的硅、约0.5％至约1.5％的钨、约0.2％至约0.8％的钼、约0.2％至约0.8％的铌、约0.3％至约0.6％的碳、约0.2％至约0.8％的氮、和余量的铁。
[0012]提供本
技术实现思路
以简化的方式介绍概念的选择，其将在下文的具体实施方式中得到进一步描述。本
技术实现思路
并不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于辅助确定所要求保护主题的范围。
附图说明
[0013]接下来将结合下面的附图来描述本专利技术的主题，其中相同的数字表示相同的要素，并且其中：
[0014]图1是根据本公开的涡轮增压内燃机的一个实施方案的系统示意图。
[0015]图2是示出某些不锈钢合金的热膨胀系数的比较图；
[0016]图3是示出某些不锈钢合金的热导率的比较图；
[0017]图4是示出某些不锈钢合金的比热的比较图；
[0018]图5是示出某些不锈钢合金在室温下的极限强度和屈服强度的比较图；
[0019]图6是示出某些不锈钢合金的杨氏模量的比较图；和
[0020]图7是示出某些不锈钢合金的高温屈服强度的比较图。
具体实施方式
[0021]接下来的具体实施方案本质上仅仅是示例性的，并不意在限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。如本文中所使用的“示例性的”表示“作为一个实例、例子、或者例证”。因此，本文所描述的任何作为“示例性的”的实施方案不一定被理解为比其它实施方案更优选或更有利。此外，除非在所附权利要求中通过语言进行了具体限定，否则本文中所用的数字序号，如“第一”、“第二”、“第三”等，例如第一、第二、和第三组分，仅代表多数中的不同个体。所述不锈钢合金、涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法的所有实施方案和实施方式均为示例性的实施方案，其旨在使本领域技术人员能够制造或运用本专利技术，而不是限制本专利技术的范围，其通过权利要求来限定。再者，无意于受到呈现在前述
、
技术介绍
、
技术实现思路
和下面的具体实施方案中明示或暗示的理论所束缚。
[0022]涡轮增压器涡轮壳体，通常为铸造不锈钢或者铸铁，是涡轮增压器中最昂贵的组
件。降低壳体的成本将直接影响涡轮增压器的成本。为了经受通常由冲击到涡轮壳体上的废气所带来的高运行温度，涡轮壳体材料通常与除了其它的碳化物形成元素之外的元素(例如铬和镍)形成合金，导致成本增加。减少这些昂贵合金元素的含量和/或排除这些昂贵的合金元素将直接影响涡轮壳体的成本。
[0023]本公开的典型实施方案置于装配有汽油动力内燃机(“ICE”)和涡轮增压器的机动车中。该涡轮增压器具有独特的特征组合，与可比较的未改进系统相比，该特征组合在各种实施方案中可以通过相对地限制涡轮和/或压气机中二次流的总量(和动能)来提供效率益处。
[0024]参见图1
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2，具有径流式涡轮和离心式压气机的涡轮增压器101的一个示例性实施方案包括涡轮增压器壳体和转子，所述转子配置在涡轮增压器壳体内，在涡轮增压器运行时绕推力轴承和两组轴颈轴承(每个转子叶轮上各一组)，或可替代地，其它类似支撑轴承上的转子旋转轴线103旋转。涡轮增压器壳体包括涡轮壳体105、压气机壳体107、和连接涡轮壳体和压气机壳体的轴承壳体10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.奥氏体不锈钢合金，按重量计包含：24％至26％的铬；4.5％至5.5％的镍；2.0％至5.0％的锰；1.0％至2.0％的硅；0.8％至1.2％的钨；0.4％至0.6％的钼；0.4％至0.6％的铌；0.4％至0.5％的碳；0.4％至0.6％的氮；不超过0.03％的硫；不超过0.03％的磷；任选地，各自小于0.005％的硼、钙和铈；和余量的铁。2.涡轮增压器涡轮壳体，包含：奥...

【专利技术属性】
技术研发人员：P金塔拉帕蒂，M威尔逊，R本希霍伊布，P雷诺，G阿牛，N德乌尔德，
申请(专利权)人：盖瑞特交通一公司，
类型：发明
国别省市：