Gegossene ferritische Edelstähle für Abgaskomponenten in der Automobilindustrie

D. Li, C. Sloss

Exklusiv
GP 11/2014
Forschung

Ferritische Edelstähle (FSS) besitzen einige wünschenswerte Eigenschaften für den Einsatz bei Abgaskomponenten in der Automobilindustrie; dazu gehören eine sehr gute Oxidations-Beständigkeit, ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und geringe Materialkosten, da auf Zusatz von Nickel verzichtet werden kann. Diese Arbeit wurde erstellt, um die Eignung von FSS für gegossene Abgaskrümmer und Turboladergehäuse zu untersuchen. Dies schließt auch eine Legierungs-Entwicklung ein. Als Basis-Legierungen wurden zwei ferritische Edelstähle verwendet, nämlich CB30 nach ASTM A 743 und 1.4740 nach DIN EN 10295; dies sind Fe-18,5% Cr Legierungen mit Anteilen von C, Si, Mn und Ni zur Modifizierung und für die Thermo-Calc Berechnungen. Die Materialbeurteilungen umfassten chemische Analyse, Mikrogefüge, Zugfestigkeit, Härte, Heißoxidation und Prüfung auf Wärmeermüdung bei Proben im Gusszustand und nach der Wärmebehandlung. Zur Prüfung der Wärmebeständigkeit wurden Abgaskrümmer gegossen. Spiral-Gießversuche zeigten, dass FSS eine geringere Fließfähigkeit besitzen als wärmebeständige austenitische Edelstähle. Die weitere Arbeit umfasst auch eine Reihe von Verfahrenstests zur Verbesserung der Gussteil-Reinheit. Cast Ferritic Stainless Steels for Automotive Exhaust Components
Ferritic stainless steels (FSS) exhibit some desirable characteristics for automotive exhaust component applications, including excellent oxidation resistance, low coefficient of thermal expansion and low material cost due to no intentionally added nickel. This work was undertaken to investigate the suitability of FSS for casting exhaust manifolds and turbo housings, including some alloy development. Two ferritic stainless steels, CB30 from the ASTM A743 specification and 1.4740 from the DIN EN10295 standard, were used as base chemical compositions, i.e., Fe-18.5% Cr alloys with some contents of C, Si, Mn and Ni, for modifications and Thermo-Calccalculations. Material evaluations were comprised of chemistry, microstructure, tensile properties, hardness, hot oxidation and thermal fatigue testing on as-cast and heat treated samples. Cast exhaust manifolds were made for thermal durability testing. Spiral casting trials showed that FSS alloys have less fluidity than heat resistant austenitic stainless steels. Ongoing work includes a series of process trials to improve casting cleanliness.

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