[发明专利]一种汽车排气管支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车零部件技术领域，具体涉及汽车排气管支架及其制备方法。

背景技术

汽车排气管是汽车气动系统中的重要组成部分，汽车排气管安装稳定性的好坏直接影响汽车运行中的安全可靠，同时对汽车的噪声控制起到一定影响。发动机的排气管一般都需要与发动机缸体通过固定支架固定连接，但由于发动机工作环境恶劣，排气管受到各式各样的振动冲击，如果支架冲击韧性和强度不足，使得支架由于振动损伤发生变形或断裂，从而导致排气管的损坏，影响汽车的正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车排气管支架及其制备方法，使支架同时具有优异的强度和韧性性能，延长支架使用寿命。

为了达到本发明的一个目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车排气管支架，所述支架的化学成分由以下重量百分比组分组成：

C：0.03-0.10％，N：0.22-0.48％，B：0.35-0.54％，Mn： 0.50-1.20％；Cr：12-16％，Os：0.48-0.85％，Hf：0.24-0.45％， Nb：1.5-3.8％，Ti：1.0-2.4％，Co：1.0-1.6％，Mo：0.8-1.5％，S：≤0.02％，P：≤0.03％，复合稀土：0.65-0.89％，余量为铁。

Nb和Ti能够与C、N和B形成弥散分布的碳氮硼化合物，这些碳氮硼化合物可以发挥固溶强化效果，以间隙固溶体的形式熔入晶格结构中，从而产生了向其中引入应变，以强化间隙固溶体的作用；且因这些碳氮硼化合物熔点很高，故能在后续的制备过程中起外来晶核的作用，从而细化晶粒。

Co和Mo作为固溶强化元素，他们的加入易在钢组织中形成固溶体而使钢组织强化。

Os和Hf为高硬度元素，而B元素能够插入到Os和Hf密排六方结构中的间隙位置从而形成的硼化物，Os和Hf的硼化物属于高硬质相，其存在能够有效提高钢组织的强度。且Hf具有很强的吸氢性，能起到净化钢成分的作用。很有意思的是，我们的实验发现，当Os或Hf在合金中单独存在时，对合金强度的提高没有显著帮助，而当二者复合存在时，二者之间以及二者与其他元素之间的相互作用，使得合金材料的强度大幅度提高。

稀土具有很高的化学活性，与钢中氧、硫、氢等杂质元素有很强的亲和力和吸附能力，净化钢成分；另外稀土元素可以细化晶粒以及改变钢中夹杂物的分布和组成，改善钢材料的性能，如提高强度、韧性和耐腐蚀性。

具有高强度和好的韧性的钢铁材料是最理想的。但是，实际上这两方面的性能是互相矛盾的，往往提高了强度，却降低了塑韧性，提高了塑韧性，强度又出现不足。本发明正是复合使用化学成分C、N、B、Mn、Al、Cr、Os、Hf、Nb、Ti、Co、Ir、S、 P和复合稀土，余量为铁，通过严格控制每种元素的含量，使材料具有优异的强度、韧性、耐腐蚀性能等，综合性能优异。

作为优选，所述支架的化学成分满足5≤(Nb+Ti)/(C+N+B) ≤8。Nb和Ti与C、N和B的结合，可以有效抑制Cr生成碳氮硼化合物，降低Cr的碳氮硼化合物带来的韧性和强度降低的影响，因此Nb和Ti与C、N和B的比例需要严格控制，如果C、 N和B含量过多，与Nb和Ti结合后，再与Cr结合，会降低刚的性能。

作为优选，所述支架的化学成分满足2≤(Os+Hf)/B≤3。 Os、Hf和B的比例处于严格的范围，Os和Hf过多，会降低钢材料的韧性。

作为优选，所述复合稀土包括Yb、Ce、Pr、Nd、Er、Gd中的两种或两种以上。进一步优选，所述复合稀土由Yb：18-22％、 Ce：20-26％、Er：27-32％和Gd：26-30％组成。

为了达到本发明的另一个目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车排气管支架的制备方法，将称量好的化学成分在惰性气体下于微波高温炉中加热至700-740℃，并保持5-10min，降至 600-650℃后进行浇铸，获得铸坯，铸坯进行后续热处理。

所述的微波高温炉频率为2.0-2.5GHz、功率为4.5-6KW，配置红外探测头来测量材料的温度，在熔化过程中通过手动调节微波功率来控制温度。微波能在短时间内达到加热效果，并且能均匀加热，此外，微波具有独特的微波效应，使用微波熔化合金，可以有效去除熔体中的气体，从而提高铸坯的致密度，同时合金组织从粗大的柱状晶变成均匀细小的晶粒，铸坯的微观结构得到改善。