汽车排气系统用铁素体不锈钢的耐热性研究

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1、山西冶盒Total144SHANXIMETALLURGYNo．4，2013文章编号：1672—1152(2013)04—0007—04汽车排气系统用铁素体不锈钢的耐热性研究李振，李花兵(1．太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂，山西太原030003；2．东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：利用实验室条件下冶炼的Fe—cr一-)一Mo铁索体不锈钢，对其高温强度和热疲劳性能进行了研究。研究结果表明：实验钢的高温抗拉强度和屈服强度优于或基本相当于目前所使用的铁素体不锈钢的性能；实验钢的热疲劳裂纹从v形缺口处萌生，夹杂物为裂纹萌生优先区域；热疲劳裂纹长度和扩展

2、速度随热疲劳上限温度的升高而增大；热疲劳裂纹优先沿晶界扩展，高温氧化是疲劳裂纹扩展的主要因素。关键词：铁素体不锈钢高温强度热疲劳中图分类号：TG142．71文献标识码：A收稿日期：2013—06一O5随着人们对环境问题关注程度的提高，从20世间隔为100oc。热疲劳试样(分三组)的两个主要纪70年代中期开始，排放控制变得更加严格。为了表面经100～2000号砂纸打磨并机械抛光，热疲劳尽快激活催化剂，排气温度趋于提高，因此，对用于实验在箱式电阻炉中进行，将循环温度为分别加热到制造诸如排气歧管和前管这类排气部件的材料要具700，800，900℃，保温5min，然后立

3、即淬入水中，保有耐热。排气歧管用不锈钢主要使用SUH409L持1rain。采用多组试样法，按预定循环次数由低到钢，但该种钢的高温强度低，对于为了进一步提高发高的顺序分成7组测试点，每组试样对应一个测试动栅I生能而引起的排气温度升高，这种钢还未具备点，每个测试点使用三个平行试样，测出每组试样在足够的耐热恺。由于排气歧管要经受最热的排气相应循环次数时的断口裂纹长度，裂纹长度值为三以及发动机启动和停止所产生的温度循环热应力，个试样六个面主裂纹长度的平均值，得出裂纹长度热疲劳性能显得尤为重要。有学者研究了铁素体不和循环次数的关系曲线。锈钢的热机械疲劳性能，基于Tomki

4、ns的两维裂纹表1FSSNEW的化学成分％扩展模型发展了一种用于汽车排气歧管的铁素体不w(C)w(C0w(Mo)w(Nb)(s)(N)(P)wfre)锈钢的热机械疲劳寿命的预报模型为了满足汽车0．01214-3O1．280．480．0040．008983．89排气系统用钢的要求，本研究旨在开发耐热性优良的15％Cr(w(Cr)=15％)铁素体不锈钢。2实验结果与分析1实验材料及实验方法2．1高温强度实验钢(命名为FSSNEW，其化学成分见表1)将FSSNEW在600～1000℃的高温强度与其经实验室条件下，采用25kg真空感应炉进行冶炼，他钢s】相比

5、较，见下页图1所示。经锻造、热轧、退火、酸洗、冷轧后获得2mm厚的冷实验钢与对比钢的高温抗拉强度和屈服强度随轧板。用线切割加工成标距为20mm、宽为4mm的温度变化的趋势均一致。在600～800℃时，所有钢的高温拉伸试样和长为30mm、宽为12mm的热疲劳抗拉强度和屈服强度都快速降低；在800～1000℃试样，然后进行l100℃下保温5min的再结晶退时，所有钢的强度均呈缓慢下降趋势。低于800oC火处理。高温拉伸实验在Gleeble一1500热模拟实验时，FSSNEW高温抗拉强度高于SUS409，但是不及机上进行，夹头移动速度为1mm／min。实验过程采R42

6、9EX。SUS430J1L和R444EX；高于800oC时，除用的温度为600，700，800，900oC和1000℃，温度了R444EX钢的强度较高外，其余钢种强度几乎差不多，见下页图1-1所示。不同于抗拉强度，第一作者简介：李振(1986一)，女，太钢不锈钢股份有限FSSNEW的屈服强度(见下页图1—2)在所考察的温公司炼钢二厂技术员，从事不锈钢工艺技术研究工作。Tel：15935118232，E—mail：lizhen0801007@126．COrn度范围内均好于SUS409；低于800℃时，其高温屈·1O·山西冶金第36卷E—-maihsxyjbjb@1

7、26．corn扩展，此时高温氧化是疲劳裂纹扩展的主要因素。16JYoonS，LeeK0，LeeSB，eta1．ThermalStressandFatigue参考文献analysisofExhaustManifoldlJJ．AdvancesinFractureand[1]NobuhikoHiraide．含铌铁素体不锈钢在汽车零部件上的应用FailurePrevention，2004：261—263；1203-1208．[J]．世界钢铁，2004(6)：33—36．17JKniepmeierMF，PoschmannTL，FrerkerGS，eta1．Temperat

8、ureDependenc