一种铁(Fe)基奥氏体耐热铸钢，其基于100质量％的总量计(在下文简单表示为“％”)包含：0.4至0.8质量％的碳(C)；3.0质量％或更少的硅(Si)；0.5至2.0质量％的锰(Mn)；0.05质量％或更少的磷(P)；0.03至0.2质量％的硫(S)；18至23质量％的铬(Cr)；3.0至8.0质量％的镍(Ni)；和0.05至0.4质量％的氮(N)。铬(Cr)与碳(C)的比率在22.5≤Cr/C≤57.5的范围内。所述铸钢以少于0.2％的量包含钒(V)、钼(Mo)、钨(W)和铌(Nb)中的一种或两种或更多种。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及奥氏体耐热铸钢，并且更具体地涉及具有优异的热疲劳特性的奥氏体耐热铸钢。2.相关技术的描述为了使奥氏体耐热铸钢在950°C或更高具有优异的热疲劳特性，例如，它们必须具有优异的高温强度性能和从室温到升高的温度的优异韧性。用于应对这种挑战的耐温铸钢在日本专利申请公开号2004-269979 (JP-A-2004-269979)和日本专利申请公开号2002-194511 (JP-A-2002-194511)中描述。JP-A-2004-269979 公开了耐温铸钢，其基于 100 质量％的总量计包含O. 5至I. 5%的碳(C)、0. 01至2%的硅(Si)、3至20%的锰(Mn) ,0. 03至 O. 2%的磷(P)、3 至 20%的镍(Ni)、10 至 25%的铬(Cr)、0· 5 至 4%的铌(Nb)和 O. 1%或更少的铝(Al)，并且其还包含总量为1.5至6%的钥(Mo)和钨(W)中的一种或两种，余量主要为铁(Fe)。在铁基奥氏体耐热铸钢中，碳有效用于增加高温强度和改善可铸性，并且用作奥氏体相稳定元素。铬有效用于改善高温强度，但是在以大量添加时降低韧性。而且，镍与铬的存在有助于增加高温强度，从而使奥氏体相稳定化。鉴于上述内容，在根据相关技术的铁基奥氏体耐热铸钢中，频繁使用包含约O. 3至O. 8%的碳、约10至25%的铬和约10至21%的镍的钢。在日本工业标准(Japanese industrial standard, JIS)中，这样的钢被命名为例如 SCHl2 和 SCH22。近年来，除了其成本迅速上升之外，镍已经变成日益稀有的元素。由于这些原因，甚至在奥氏体耐热铸钢中，趋势为寻求更低的镍水平。然而，在低的镍含量下，基体结构不能实现均匀的奥氏体相，结果是高温强度降低。因此，不容易降低镍水平且同时维持高温强度特性。添加诸如钒、钥、钨和铌的元素有效用于提高强度。然而，这些元素具有降低韧性的趋势，由此使得难以实现高温强度和韧性两者。
技术实现思路
本专利技术涉及一种奥氏体耐热铸钢，所述奥氏体耐热铸钢能够在较低的镍水平下实现稳定的奥氏体相，由此使得所述钢能够被赋予高温强度和韧性两者。本专利技术的一个方面涉及一种奥氏体耐热铸钢，所述奥氏体耐热铸钢包含铁作为基础材料。该奥氏体耐热铸钢以总量为100质量％计包含0. 4至0.8质量％的碳；3.0质量％或更少的硅；0. 5至2. O质量％的锰；0. 05质量％或更少的磷；0. 03至O. 2质量％的硫；18至23质量％的铬；3. O至8. O质量％的镍；0. 05至O. 4质量％的氮。铬与碳的比率为22. 5或更大并且57. 5或更小。因为与当前在普通应用中的奥氏体耐热钢相比镍的量在3. O至8. 0%的范围内，所以该组合物使得能够获得低成本奥氏体耐热铸钢。尽管在相关技术中在约13%或更少的镍含量下未实现奥氏体相的稳定化，但是通过以由镍当量(Nieq = Ni% +0. 3C% +0. 5Mn%+26 (N% -O. 02)+2. 77)计算的量添加碳、锰和氮，可以实现具有与根据相关技术的材料相当或更大的高强度的奥氏体耐热铸钢。而且，通过将铬与碳的比率设定在22. 5 ( Cr/C ^ 57. 5的范围内，可以维持铬在奥氏体基体结构中的所需固溶度，因此使得能够获得实现所需高温强度特性的奥氏体耐热铸钢。根据本方面的奥氏体耐热铸钢可以包含少于0.2质量％的选自钒、钥、钨和铌中的至少一种。铬在用作基体结构的奥氏体相中的固溶度根据碳的量而变化。同时，由于碳化物在奥氏体晶界处析出，所以包含形成碳化物的元素(V、Mo、W、Nb)导致韧性降低，并且由于在奥氏体相内的碳固溶度降低，所以导致伴随铬固溶度降低的强度降低。在上述组合物中，通过将铬与碳的比率为设定在22. 5 ( Cr/C ( 57. 5的范围内并且或者不包含形成碳化物的元素V、Mo、W和Nb或者包含它们但是将其一种或两种或更多种的总量设定为小于O. 2%,解决了上述韧性降低和强度降低。根据本方面的奥氏体耐热铸钢还可以包含少于0.2质量％的选自钒、钥、钨和铌 中的一种。根据本方面的奥氏体耐热铸钢还可以包含O. 19质量％或更少的选自钒和铌中的一种。根据本方面的奥氏体耐热铸钢还可以包含O. 18质量％或更少的选自钥和钨中的一种。根据本专利技术，在降低镍含量的同时可以在基体结构中获得稳定的奥氏体相，由此使得可以获得具有高温强度和韧性两者的奥氏体耐热铸钢。附图说明参考附图，从以下示例性实施方案的说明中，本专利技术的前述和其它目的、特征和优点将变得明显，附图中使用类似的附图标记表示类似的要素，其中图I是显示对实施例材料和对比材料进行的热疲劳测试的结果的图；图2是显示对实施例材料和对比材料进行的从室温到升高的温度的拉伸测试的结果的图；图3是显示对于实施例材料和对比材料中的每一种的测试材料的Cr/C值和至断裂的循环数(η)之间的关系的图，其中Cr/C值在水平轴上表示，并且至断裂的循环数(η)在垂直轴上表示；图4是显示在实施例材料和对比材料中的碳含量和熔体流长度之间的关系的图；图5是显示在实施例材料和对比材料中的碳含量和室温下的伸长率之间的关系的图；图6是显示在实施例材料和对比材料中的硅含量和室温下的伸长率之间的关系的图；图7是显示在实施例材料和对比材料中的锰含量和950°C下的拉伸强度之间的关系的图；图8是显示在实施例材料和对比材料中的硫含量和热疲劳寿命(至断裂的循环数(η))之间的关系的图9是显示用于实施例材料和对比材料的切割工具寿命的图；图10是显示在实施例材料和对比材料中的磷含量和室温下的伸长率之间的关系的图；图11是显示在实施例材料和对比材料中的铬含量和950°C下的拉伸强度之间的关系的图；图12是显示在实施例材料和对比材料中的铬含量和950°C下的伸长率之间的关系的图；图13是显示在实施例材料和对比材料中的氮含量和950°C下的拉伸强度之间的关系的图；图14是显不在实施例材料和对比材料中的氣含量和成品率之间的关系的图； 图15是显示在实施例材料和对比材料中的镍含量之差和950°C下的拉伸强度之间的关系的图；和图16是显示在实施例材料和对比材料中的形成碳化物的元素(V、Mo、W、Nb)和热疲劳寿命(至断裂的循环数(η))之间的关系的图。具体实施例方式由于密集进行的大量实验和研究，本专利技术人已经发现，在包含铁作为基础材料的奥氏体耐热铸钢中，(a)通过添加特定量的替代镍的元素碳、锰和氮，可以在减少镍添加量时使奥氏体相稳定化，(b)通过合适地添加碳、氮和铬，可以确保良好的高温强度，和(c)通过将C-Cr比率设定在合适的范围内，可以确保铬在基体结构中的固溶度，使得能够实现所需的高温强度特性。而且，他们还已经发现，(d)通过将形成碳化物的元素(V、Mo、W、Nb)的添加量设定为低于固定值，可以防止由于在奥氏体晶粒边界处的碳化物析出引起的韧性降低。本专利技术的实施方案基于上述发现。本专利技术的一个实施方案涉及一种包含铁作为基础材料的奥氏体耐热铸钢。该奥氏体耐热铸钢以总量为100质量％计包含0. 4至O. 8质量％的碳；3. O质量％或更少的娃；O. 5至2.0质量％的锰；0. 05质量％或更少的磷；0. 03至0.2质量％的硫；18至2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.07 JP 2010-0886291.一种奥氏体耐热铸钢，所述奥氏体耐热铸钢包含铁作为基础材料，其特征在于所述奥氏体耐热铸钢基于100质量％的总量计包含 O. 4至0.8质量％的碳； 3.O质量％或更少的硅； O.5至2.0质量％的锰； O.05质量％或更少的磷； O. 03至0.2质量％的硫； 18至23质量％的铬； 3.O至8.0质量％的镍；和 O.05...
【专利技术属性】
技术研发人员：弦间喜和，仓本刚，张钟植，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，爱信高丘株式会社，
类型：
国别省市：
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