[发明专利]用于涡轮增压器的奥氏体合金

说明书

本披露涉及一种用于涡轮增压器壳体的铁基奥氏体合金以及其制备方法。

技术领域

本发明涉及一种包含铁基奥氏体合金的用于内燃机的涡轮增压器壳体。本发明进一步涉及一种用于制备此类涡轮增压器壳体的方法。

背景技术

排气涡轮增压器是旨在提高活塞式发动机的功率的系统。在排气涡轮增压器中，排气的能量被用于提高功率。功率的提高是由于提高每个工作冲程中的混合气通过量的结果。涡轮增压器主要由带有轴的排气涡轮机和压缩机组成，其中安排在发动机的进气道中的压缩机被连接到所述轴上，并且位于所述排气涡轮机的外壳中的这些叶轮和所述压缩机进行旋转。在涡轮增压器具有可变涡轮几何形状的情况下，多个调节叶片被额外地可旋转地安装在叶片支承环中并且借助于安排在所述涡轮增压器的涡轮机外壳中的调节环移动。

用于涡轮增压器部件的材料必须满足极高的要求。此外，这些要求因部件而异，即，对叶轮的要求与对涡轮机壳体的要求相当显著不同。出于这个原因，在现代涡轮增压器中，用于涡轮增压器的不同部分的材料是由各自都针对任务经过优化的不同材料制成的。

例如，涡轮增压器壳体暴露于高排气温度，因此其部件的材料必须是耐热且耐腐蚀的。同时，涡轮增压器壳体在环境温度至高达约1050℃的操作温度下的尺寸稳定性必须是优异的。此外，所述壳体在暴露于机械负荷的同时也暴露于快速温度变化，因此必须足以抵抗热机械疲劳。最后，所述壳体构成涡轮增压器的非常大的质量部分，因此，材料的成本也是重要的考虑。

在现有技术中，用于非常高温涡轮增压器壳体的材料包括具有相对高镍含量的奥氏体铁基合金。在常用于这种类型的应用的奥氏体铁基合金中(例如，根据DIN EN 10295的钢1.4848，可从德国Eisenwerk HasencleverSohn GmbH公司获得)，按重量计大于20％的高镍含量是常见的。镍稳定了奥氏体结构并且使得这样的合金有可能具有高的热稳定性。缺点是，镍的材料成本非常高并且此外受制于高的波动，这使得长期成本规划是困难的。

为了解决这些问题，现有技术提出了具有相对低镍含量的奥氏体涡轮机壳体合金。WO 2012/158332 A2披露了一种铁基涡轮增压器壳体，其包含具有按重量计小于10％、尤其是按重量计小于1％的镍的合金。由于没有镍或有相对低量的镍，由此种材料制成的涡轮机壳体具有相对低的材料成本，并且价格波动小。在其实例中，WO 2012/158332 A2提出了一种涡轮增压器壳体，其由以下元素组成：C：按重量计0.25％至0.35％，Cr：按重量计15％至16.5％，Mn：按重量计15％至17％，Si：按重量计0.5％至1.2％，Nb：按重量计0.5％至1.2％，W：按重量计2％至3％，N：按重量计0.2％至0.4％，其余部分：Fe。WO 2012/158332 A2的合金可代表标准含镍壳体合金的适当替代物，例如钢1.4848(根据DIN EN 10295)。

发明内容

在一个方面，本披露涉及一种用于内燃机的涡轮增压器壳体，其包含由以下组成组成的铁基奥氏体合金：

C：约0.2wt.-％至约0.6wt.-％，

Cr：约17wt.-％至约25wt.-％，

Mn：约8wt.-％至约13wt.-％，

Ni：约2wt.-％至约6wt.-％，

Si：约0.5wt.-％至约3wt.-％，

Nb：约0.2wt.-％至约1wt.-％，

V：约0.2wt.-％至约1wt.-％，

Mo：约0.2wt.-％至约1.5wt.-％

N：约0.01wt.-％至约0.6wt.-％；

任选地，以下量的以下元素中的一种或多种：