[发明专利]奥氏体系耐热铸钢

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系耐热铸钢，特别是涉及热疲劳特性优异的奥氏体系耐热铸钢。

背景技术

以往，奥氏体系耐热铸钢被用于汽车的排气歧管和涡轮机壳体等的排气系统部件等。这样的部件，使用环境为高温、很严酷，因此为了具有优异的热疲劳特性，需要高温强度特性优异、和从常温到高温的韧性优异。

从这样的角度出发，例如专利文献1提出了含有C：0.2～1.0质量％、C-Nb/8：0.05～0.6质量％、Si：2质量％以下、Mn：2质量％以下、Ni：8～20质量％、Cr：15～30质量％、Nb：0.5～6质量％、W：1～6质量％、N：0.01～0.3质量％、S：0.01～0.5质量％、余量为Fe以及不可避免的杂质的奥氏体系耐热铸钢。

另外，专利文献2提出了含有C：0.05～0.65质量％、Si：0.10～3.0质量％、Mn：0.10～11.0质量％、Ni：3～40质量％、Cr：12～23质量％、N：≤0.5质量％，且用[Ca质量％]-0.9[O质量％]表示的有效Ca量为-0.0020以上的奥氏体系耐热铸钢。

在先技术文献

专利文献

专利文献1特开平7-228948号公报

专利文献2特开平9-287022号公报

发明内容

可是，专利文献1所述的奥氏体系耐热铸钢，通过使Ni(镍)的含量为8～20质量％来谋求奥氏体组织的稳定化，在专利文献2中，通过与目前的奥氏体系耐热铸钢相比过多地含有Mn(锰)来进一步谋求奥氏体组织的稳定化。

但是，不论哪种奥氏体系耐热铸钢都含有Cr(在专利文献1中为Cr：15～30质量％，在专利文献2中为Cr：12～23质量％)，因此在受到热负荷时在晶界容易析出铬碳化物(Cr₂₃C₆)。通过该铬碳化物的析出，使奥氏体组织稳定化的元素C(碳)在奥氏体组织内减少。其结果，如专利文献1以及2所示，即使添加作为奥氏体稳定元素的Ni以及Mn，也因C的减少而被抵消，不能够彻底地使奥氏体组织稳定化。由此，有时在热负荷时在奥氏体组织中析出铁素体相。

另外，如专利文献2所示，即使添加Mn(锰)，在添加有S(硫)的情况下，会生成有MnS，虽然被切削性提高，但是有时有助于奥氏体组织的稳定化的Mn也减少。

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供通过使热负荷时的铁素体相的析出降低而使奥氏体组织稳定、耐热性优异的奥氏体系耐热铸钢。

本发明人通过锐意进行很多的实验和研究，得到了以下新见解：通过向奥氏体系耐热铸钢中添加Zr(锆)，能将奥氏体晶粒微细化，能够使向晶界偏析的Cr(铬)分散。还得到了以下见解：由此使晶界中的Cr浓度降低，并降低了在晶界的周围与Cr结合的C(碳)量，其结果能够将奥氏体组织稳定化。这与以往的、通过大量添加作为奥氏体稳定化元素的Ni、Mn来使奥氏体组织稳定化的技术思想完全不同。另外认为，在奥氏体系耐热铸钢中，确保不与S结合的Mn，并使其固溶于奥氏体晶粒中也很重要。

本发明是基于本发明人的上述新见解的发明，本发明涉及的奥氏体系耐热铸钢，其特征在于，包含

C：0.1～0.6质量％、

Si：1.0～2.5质量％、

Mn：1.0～3.5质量％、

S：0.05～0.2质量％、

Cr：14～24质量％、

Ni：5～20质量％、

N：0.1～0.3质量％、

Zr：0.01～1.2质量％、

Cu：0.01～1.5质量％、

Nb：0.01～1.5质量％，

余量为铁以及不可避免的杂质，

满足下述(1)式以及(2)式，

Mn-S≥1.0…(1)，

C-(1/12Cr-32Zr)＞0…(2)，

在此，(1)式以及(2)式中所示的元素符号是将与该元素符号对应的元素的含量用原子％表示出的值。

本发明涉及的奥氏体系耐热铸钢的基本成分，是以铁(Fe)为基础的奥氏体系耐热铸钢，在将整体设为100质量％时，以上述的范围含有上述的成分的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、铬(Cr)、镍(Ni)、氮(N)、锆(Zr)、铜(Cu)、以及铌(Nb)。