N对汽车发动机用新型奥氏体耐热铸钢1000℃蠕变性能的影响
来源期刊：金属学报2016年第6期
论文作者：张银辉 LI Mei GODLEWSKI Larry A ZINDEL Jacob W 冯强
文章页码：661 - 671
关键词：汽车发动机;奥氏体耐热铸钢;蠕变;Nb(C,N);凝固;
摘 要：为了应对汽车发动机排气温度将大幅升高至1050℃的要求,本工作以新设计的3种不同N含量(0~0.55%,质量分数)的Nb稳定化奥氏体耐热铸钢为研究对象,通过在1000℃,50 MPa条件下的蠕变性能测试和蠕变前后的组织分析,研究了N对奥氏体耐热铸钢1000℃蠕变性能的影响规律.结果表明:根据N添加量的不同,合金之间的最小蠕变速率相差接近一个数量级.合金的主要析出相为Nb C,Nb(C,N)和富Cr相.随着N含量的增加,合金中Nb C转变为Nb(C,N),其形貌逐渐从草书体状转变为不规则的混合片块状,并最终转变为多面体块状.其中,草书体状Nb C能有效强化铸钢的晶界和枝晶间区域,因而有利于提高高温蠕变性能.富Cr相在晶界的粗化连接是合金蠕变断裂的主要裂纹源,不利于蠕变性能.富Cr相的二次析出还会降低奥氏体基体固溶的C含量,从而降低其固溶强化能力.草书体状Nb C的析出及富Cr相含量的降低是新型奥氏体耐热铸钢蠕变性能提高的主要原因.
张银辉1，LI Mei2，GODLEWSKI Larry A2，ZINDEL Jacob W2，冯强1,3
1. 北京科技大学新金属材料国家重点实验室2. Ford Research and Advanced Engineering Laboratory,Ford Motor Company3. 北京科技大学高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室
摘 要：为了应对汽车发动机排气温度将大幅升高至1050℃的要求,本工作以新设计的3种不同N含量(0~0.55%,质量分数)的Nb稳定化奥氏体耐热铸钢为研究对象,通过在1000℃,50 MPa条件下的蠕变性能测试和蠕变前后的组织分析,研究了N对奥氏体耐热铸钢1000℃蠕变性能的影响规律.结果表明:根据N添加量的不同,合金之间的最小蠕变速率相差接近一个数量级.合金的主要析出相为Nb C,Nb(C,N)和富Cr相.随着N含量的增加,合金中Nb C转变为Nb(C,N),其形貌逐渐从草书体状转变为不规则的混合片块状,并最终转变为多面体块状.其中,草书体状Nb C能有效强化铸钢的晶界和枝晶间区域,因而有利于提高高温蠕变性能.富Cr相在晶界的粗化连接是合金蠕变断裂的主要裂纹源,不利于蠕变性能.富Cr相的二次析出还会降低奥氏体基体固溶的C含量,从而降低其固溶强化能力.草书体状Nb C的析出及富Cr相含量的降低是新型奥氏体耐热铸钢蠕变性能提高的主要原因.
关键词：汽车发动机;奥氏体耐热铸钢;蠕变;Nb(C,N);凝固;
