[发明专利]高温用铸铁

说明书

本发明的合同来源

[0001]本发明是在Department of Energy提供资金的ERD-96-XJ190号协议下在政府支持下进行的。政府对本发明可以拥有一定的权力。

技术领域

[0002]本发明涉及铸铁，特别是没有有意添加Mo并具有能提供一定成本上和应用上优势的组成的铸铁。

背景技术

[0003]铸铁被用于排气集管和其它汽车部件应用上。用于排气集管(其在650到700℃和以上的温度下工作)的高温铸铁，包含如C、Si和Mo的合金化元素。所用元素Mo(钼)的最大用量仅为1％重量百分比。

[0004]Mo的世界需求极大地增加了Mo的价格(大约10倍)。即使用于排气集管的铸铁中Mo的含量仅为至多1％重量百分比，但是10倍成本的增加也会为现有铸铁的持续应用增加明显的额外花费。

[0005]Mo成本的增加引起了对基本上不含Mo的铸铁的需求；即，需要不包含有意添加的Mo作为合金化元素的铸铁。

发明内容

[0006]本发明提供了没有有意添加Mo并有能提供较传统的含Mo铸铁有一定经济和使用优势的组成的铸铁。这些优势包括但不限于较传统的含Mo铸铁有更低的价格和由于更高的铁素体-奥氏体转变温度而导致的更高的使用温度。

[0007]本发明的实施方案的实践中，提供了其中Si含量为约3.5wt％到约6.0wt％、Mo不存在或者作为杂质元素存在的铸铁。

[0008]在本发明的示例性实施方案中，提供了如下铸铁，其基本上由约2.0wt％到约4.0wt％的C、约3.5wt％到约6.0wt％的Si和余量的Fe组成，其中Mo不存在，譬如说基本上为0wt％，或者作为杂质元素存在，比如不超过约0.01wt％。Si优选是约4.5wt％到约6.0wt％，更优选是约4.75wt％到约5.5wt％。C优选是铸铁组合物的约2.5％到约3.5％。

[0009]在本发明的进一步示例性实施方案中，提供了具有如下组成的球墨铸铁：其组成基本上由约2.0wt％到约4.0wt％的C、约3.5wt％到约6.0wt％的Si、至多约2.0wt％的Cr、至多约2.0wt％的Mn、至多约0.75wt％的Ni、至多约2.5wt％的W、至多约2.5wt％的Cu、至多约1.0wt％的V、至多约1.0wt％的Ti、有效量的球化剂和余量的Fe组成，其中Mo不存在或者作为杂质元素存在。

[0010]Cu、W、V或Ti中的一种或几种可以存在于该铸铁组合物中，其各自的量为约0.25％到约2.5％的Cu、约0.25％到约2.5％的W、约0.025％到约0.2％的V、或者约0.1％到约0.25％的Ti。

[0011]按照本发明的没有Mo或者仅含杂质形式的Mo的铸铁，有益地提供了高于传统含Mo铸铁约50℃的更高的铁素体-奥氏体转变温度(例如AC₁温度)，但是其微观结构就其石墨含量而言与含Mo铸铁的相似。例如，本发明的铸铁可以显示约880℃和更高的AC₁温度。本发明的铸铁可以在排气集管应用中遇到的650-700℃和更高的温度，比如750℃下工作。

[0012]此外，本发明的铸铁有益地提供了在室温和更高温度(例如600℃)下比传统含Mo铸铁更高的抗张强度。例如，本发明的铸铁的极限抗张强度在23℃(室温-RT)时高于90ksi，极限抗张强度在600℃时高于30ksi。这些优势是在更低的合金成本下获得的，因为没有有意添加Mo到所述铸铁中。

[0013]本发明的这些和其它的优势通过随后的附图和随后的详细描述变得更加明显。

附图说明

[0014]图1是对比铸铁GM-1按重量百分比计相稳定和温度的函数关系图。

[0015]图2是对比铸铁GM-1的除了铁素体和奥氏体之外的相含量和温度的函数关系图，以重量百分比计。

[0016]图3是对比铸铁GM-2按重量百分比计相稳定和温度的函数关系图。

[0017]图4是对比铸铁GM-2的除了铁素体和奥氏体之外的相含量和温度的函数关系图，以重量百分比计。

[0018]图5是被测铸铁GMO-1的相稳定和温度的函数关系图，以重量百分比计。

[0019]图6是被测铸铁GMO-1除了铁素体和奥氏体之外的相含量和温度的函数关系图，以重量百分比计。

[0020]图7包含表8。

[0021]图8是DSC(差示扫描量热法)，显示对比铸铁GM-2和被测铸铁GMO-10和GMO-10A的转变温度。