專利名稱：歧管用傳熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種歧管用傳熱體，其是在將來自發(fā)動機的高溫排氣導向歧管轉(zhuǎn)換器或排氣管等的排氣歧管中，用于將排氣的熱傳遞至歧管主體的歧管用傳熱體。
背景技術(shù)：
以往，在排氣歧管中，來自發(fā)動機的排氣通過法蘭而流入歧管主體，流入的排氣在集合部集合，然后從集合部的流出口流向歧管轉(zhuǎn)換器或排氣管等。在這樣的排氣歧管·中，歧管主體的發(fā)動機側(cè)、即上游側(cè)由于法蘭的接觸面隨著發(fā)動機的水冷卻等而被冷卻，因此材料溫度難以因來自排氣的熱傳遞而上升，但是越到歧管主體的集合部側(cè)、即下游側(cè)，材料溫度越會因來自排氣的熱傳遞而上升。因此，在歧管主體的下游側(cè)，基于排氣歧管的排氣除熱效果下降；在集合部或集合部附近產(chǎn)生伴隨溫度上升的熱應(yīng)變，產(chǎn)生所謂熱疲勞的破壞。特別是近年來，從低燃燒成本化和環(huán)境對策的觀點出發(fā)，發(fā)動機的排氣溫度傾向于上升，因此抑制歧管主體的熱疲勞受到重視。因此，已知有改善了耐熱性的鐵素體系不銹鋼作為排氣歧管的材料(例如參照專利文獻I。)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特愿平6-88168號公報(第3_6頁、圖1)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，可以預想到今后由于發(fā)動機的進一步改善等，排氣溫度會進一步上升，因此從如上所述的材料方面提高耐熱性是重要的，不僅如此，從排氣歧管的結(jié)構(gòu)方面抑制歧管主體的熱疲勞也是重要的。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的是提供一種歧管用傳熱體，其能夠抑制歧管主體的熱疲勞，并且高溫強度以及抗氧化性良好。 用于解決課題的方法方案I所述的歧管用傳熱體是位于排氣歧管中的流動有來自發(fā)動機的排氣的歧管主體的至少上游側(cè)、并用于將所述來自發(fā)動機的排氣的熱傳遞至歧管主體的歧管用傳熱體，其特征在于，所述歧管用傳熱體是由如下所述的鐵素體系不銹鋼形成的，所述鐵素體系不銹鋼中，至少一部分以質(zhì)量％計含有O. 03%以下的C ；2. 0%以下的Si ；2. 0%以下的Mn ；10% 30%的Cr ；0. 8%以下的Nb以及O. 8%以下的Ti中的至少一種；和O. 03%以下的N，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，同時按照由A值=Nb+T1-4(C+N)、S卩(I)式表示的A值為O. 10以上、并且由B值=Cr+15S1、即(2)式表示的B值為18以上的方式對鐵素體系不銹鋼的合金成分進行調(diào)整。方案2所述的歧管用傳熱體是一種如方案I所述的歧管用傳熱體，其中，所述鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量％計含有3. 0%以下的Cu、3. 0%以下的Mo以及3. 0%以下的W中的至少一種。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以通過將排氣的熱傳遞至歧管主體從而使排氣的溫度下降，由此來抑制歧管主體的熱疲勞，并且所述歧管用傳熱體的高溫強度以及抗氧化性良好。


圖1是示出設(shè)置了本發(fā)明的一個實施方式的歧管用傳熱體的排氣歧管的構(gòu)成的立體圖。圖2是示出上述歧管用傳熱體的變形例的立體圖。圖3是示出上述歧管用傳熱體的變形例的立體圖。圖4是示出上述歧管用傳熱體的其它變形例的立體圖。圖5是示出上述歧管用傳熱體的其它變形例的立體圖。圖6是示出上述歧管用傳熱體的其它變形例的立體圖。
圖7是示出用于加熱試驗的排氣歧管以及歧管用傳熱體的構(gòu)成的圖表。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖6對本發(fā)明的一個實施方式的構(gòu)成進行詳細的說明。圖1中，11是歧管用傳熱體，該歧管用傳熱體11設(shè)置在排氣歧管12的歧管主體13上。歧管主體13具備安裝在發(fā)動機14上的法蘭15、和與該法蘭15連接的管狀的管狀體16。法蘭15大致形成為矩形，在寬度方向的大致中央部以互相間隔的方式形成有沿長度方向而排列的2個以上、例如4個圓形的流入口 17。這些流入口 17與發(fā)動機14的未圖示的排出口連通。另外，在法蘭15的寬度方向的兩端部附近，分別沿長度方向互相間隔地形成有8個圓形的螺栓孔18。法蘭15通過在與發(fā)動機14直接接觸的狀態(tài)下使未圖示的螺栓螺合于螺栓孔18而被固定。管狀體16由沖壓成型得到的位于上下的第I沖壓材19以及第2沖壓材20構(gòu)成。該管狀體16為所謂的Monaka結(jié)構(gòu)( 于力構(gòu)造)，其具有對應(yīng)于流入口 17的數(shù)量的2個以上、例如4個筒狀的管狀部23、24、25、26和使這些管狀部23、24、25、26集合為一個整體的集合部27。另外，管狀部23、24、25、26的一端分別與流入口 17連接，另一端與集合部27連接，由此來集合排氣。管狀部23、24、25、26中位于外側(cè)的管狀部23、26具有從流入口 17向下游側(cè)大致
呈直線狀延伸的直線管部28、和從該直線管部28大致向垂直方向彎曲而連接于集合部27的彎曲管部29。另外，管狀部23、24、25、26中位于內(nèi)側(cè)的管狀部24、25具有從流入口 17向集合部27大致呈直線狀延伸的直線管部30。集合部27具有用于集合管狀部23、24、25、26的下游側(cè)、即另一端的集合管部32、和形成于該集合管部32的下面的圓形的流出口 33。在該流出口 33上連接有未圖示的歧管轉(zhuǎn)換器或排氣管。在歧管主體13內(nèi)，流入口 17與管狀部23、24、25、26和集合部27形成了來自發(fā)動機14的排氣的流路。S卩，歧管主體13內(nèi)的排氣流路由從上游側(cè)向下游側(cè)依次所設(shè)置的流入口 17、管狀部23、24、25、26和集合管部32以及流出口 33構(gòu)成。歧管用傳熱體11按照位于歧管主體13的上游側(cè)的方式設(shè)置在流入口 17上，在排氣流路中與來自發(fā)動機14的排氣接觸。歧管用傳熱體11具有與流入口 17的周邊一體化連接的4個棒狀的傳熱部34，這些傳熱部34大致形成為大體上垂直交叉的十字狀。另外，歧管用傳熱體11是在對法蘭15進行沖壓加工時，利用沖裁與流入口 17同時形成的。歧管用傳熱體11是由如下所述的鐵素體系不銹鋼形成的，該鐵素體系不銹鋼中，以質(zhì)量％計含有O. 03%以下的C ;2. 0%以下的Si ;2. 0%以下的Mn ; 10% 30%的Cr ；0. 8%以下的Nb以及O. 8%以下的Ti中的至少一種；和O. 03%以下的N，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，同時按照A值=Nb+T1-4(C+N)、S卩(I)式的A值為O. 10以上、并且B值=Cr+15S1、即(2)式的B值為18以上的方式對鐵素體系不銹鋼的合金成分進行調(diào)整。此處，對構(gòu)成該鐵素體系不銹鋼的各合金成分以及這些合金成分的含量進行說明。需要說明的是，各合金成分 的含量如沒有特別說明則為質(zhì)量％。通常情況下，C (碳)以及N (氮)是對于提高蠕變強度等高溫強度而有效的元素，但若超過O. 3%而過剩含有，則氧化特性、加工性、低溫韌性以及熔接性下降。因此，C的含量以及N的含量分別為O. 03%以下。Si (硅)是對于提高高溫氧化特性而有效的元素，但若超過2. 0%而過剩含有，則硬度上升，加工性以及低溫韌性下降。因此，Si的含量為2. 0%以下。Mn(錳)是對于提高高溫氧化特性、特別是氧化層剝離性而有效的元素。但若超過2.0%而過剩含有，則加工性以及熔接性下降。另外，Mn是奧氏體穩(wěn)定化元素，因此若大量添加則易生成馬氏體相，會導致熱疲勞特性以及加工性下降。因此，Mn的含量為2. 0%以下。Cr(鉻)是為了使鐵素體相穩(wěn)定化，同時提高對于高溫材料而言重要的抗氧化性而有效的元素。為了充分發(fā)揮這些作用，優(yōu)選含有10%以上的Cr。另一方面，若超過30%而過剩含有，則會導致脆化和加工性劣化。因此，Cr的含量為10%以上且30%以下。另外，對于影響抗氧化性的Si以及Cr，按照由B值=Cr+15S1、即⑵式所示的B值為18以上的方式調(diào)整Si以及Cr的含量，由此即使在排氣環(huán)境下，抗氧化性也變得良好。因此，關(guān)于上述的Si以及Cr的含量，按照⑵式的B值為18以上的方式來調(diào)整Si以及Cr的含量。Nb (鈮)以及Ti (鈦)是對于提高高溫強度而有效的元素，但其與C或N的親和力強，過多添加容易形成導致加工性及低溫韌性下降的析出物。因此，Nb的含量以及Ti的含量分別為O. 8%以下，并且含有O. 8%以下的Nb以及O. 8%以下的Ti中的至少一種。另外，對于影響高溫強度的C、N、Nb以及Ti，按照A值=Nb+Ti_4(C+N)、即⑴式所示的A值為O. 10以上的方式調(diào)整含量，由此即使在排氣的高溫環(huán)境下，高溫強度也變得良好。因此，關(guān)于上述的C、N、Nb以及Ti的含量，按照⑴式的A值為O. 10以上的方式來調(diào)整C、N、Nb以及Ti的含量。Mo (鑰)以及W(鎢)是對于通過固溶強化而可提高高溫強度而有效的元素，因此通過含有Mo和W能夠提高高溫強度，因而優(yōu)選。但是，若超過3. 0%而過剩含有，則形成碳化物或Laves相而導致阻礙高溫強度及低溫韌性。因此，根據(jù)需要含有Mo以及W，在含有Mo和W的情況下，Mo的含量以及W的含量為3. 0%以下。對于Cu (銅)，利用ε -Cu相的微細分散析出現(xiàn)象可提高600°C前后的強度，提高熱疲勞特性，另外，在超過850°C的高溫區(qū)域，利用Cu的固溶強化能夠提高高溫強度，因此通過含有Cu能夠提高高溫強度，因而優(yōu)選。但是，若超過3. 0%而過剩含有，則會降低加工性、低溫韌性以及熔接性。因此，根據(jù)需要含有Cu，在含有Cu的情況下，Cu的含量為3. 0%以下。并且，歧管用傳熱體11由如上進行了調(diào)整的鐵素體系不銹鋼形成，因此在來自發(fā)動機14的排氣通過流入口 17時，能夠奪去排氣的熱，同時能夠?qū)Z來的熱傳遞至歧管主體
13。因此能夠使流經(jīng)歧管主體13的排氣的溫度低于從發(fā)動機14排出時的溫度，能夠抑制因高溫排氣而導致的集合部27或集合部27附近等的材料溫度的上升，因此可防止由溫度上升引起的熱應(yīng)變等的產(chǎn)生，從而能夠從排氣歧管12的結(jié)構(gòu)方面來抑制歧管主體13的熱疲勞。需要說明的是，由于能夠降低排氣的溫度，因此能夠防止與集合部27的流出口 33連接的歧管轉(zhuǎn)化器等的催化劑的劣化。另外，歧管用傳熱體11由如上進行了調(diào)整的鐵素體系不銹鋼形成，因此不僅能夠抑制歧管主體13的熱疲勞，高溫強度以及抗氧化性也是良好的。因此，能夠抑制由于暴露在排氣中而導致的歧管用傳熱體11自身的熱疲勞以及異常氧化。需要說明的是，在上述 的一個實施方式中，歧管用傳熱體11設(shè)置在所謂的Monaka結(jié)構(gòu)的排氣歧管12上，但并不限于這樣的構(gòu)成，也能夠適用于Monaka結(jié)構(gòu)以外的排氣歧管、例如使管道彎曲而形成為管狀體的所謂的管結(jié)構(gòu)的排氣歧管等。對于歧管用傳熱體11而言，無需歧管用傳熱體11整體均由如上進行了調(diào)整的鐵素體系不銹鋼形成，只要至少一部分由如上進行了調(diào)整的鐵素體不銹鋼形成即可。歧管用傳熱體11是在對法蘭15進行沖壓加工時利用沖裁與流入口 17同時形成的，并且為與流入口 17的周邊連接為一個整體這樣的構(gòu)成，但并不限于這樣的構(gòu)成，也可以是將與法蘭15分別形成的歧管用傳熱體以接合的方式安裝于流入口 17這樣的構(gòu)成。另外，歧管用傳熱體11并不限于設(shè)置在流入口 17這樣的構(gòu)成，只要位于歧管主體13的至少上游側(cè)即可，也可以設(shè)置在例如管狀體16的內(nèi)部。進一步，歧管用傳熱體11并不限于整體位于歧管主體13的上游側(cè)這樣的構(gòu)成，只要位于歧管主體13的至少上游側(cè)即可，例如也可以構(gòu)成為歧管用傳熱體11的一部分位于歧管主體13的下游側(cè)或歧管主體13外。歧管用傳熱體11大致為十字狀的形狀，但并不限于這樣的構(gòu)成，其形狀能夠適當設(shè)計為圖2 圖6所示的變形例的形狀等。圖2以及圖3所示的歧管用傳熱體41由2片略呈矩形的傳熱板42形成。這些傳熱板42上，從一個端部的大致中央到傳熱板42的大致中心形成有直線狀的切口部43。這樣的2片傳熱板42能夠通過切口部43以互為大致垂直的狀態(tài)嚙合。另外，歧管用傳熱體41具有由嚙合的2片傳熱板42所形成的4個傳熱部44。這4個傳熱部44大致垂直地交差。另外，歧管用傳熱體41按照位于歧管主體13的管狀部23、24、25、26的直線管部28、30內(nèi)的方式設(shè)置在第I沖壓材19與第2沖壓材20之間。進一步，在對第I沖壓材19和第2沖壓材20進行熔接而形成管狀體16時，歧管用傳熱體41按照各傳熱部44的前端部與管狀部23、24、25、26的內(nèi)周部接觸的方式熔接于第I沖壓材19以及第2沖壓材20，從而進行安裝。對于這種構(gòu)成的歧管用傳熱體41而言，在直線管部28、30內(nèi)，傳熱部44在排氣的流動方向上為面狀，因此可以充分確保能夠與排氣接觸的面積，能夠有效地奪去排氣的熱。另外，各傳熱部44的前端與管狀部23、24、25、26的內(nèi)周部接觸，因此能夠有效地將從排氣奪來的熱傳遞至管狀部23、24、25、26。因此，能夠有效地降低排氣的溫度、能夠抑制歧管主體13的熱疲勞。另外，傳熱部44在排氣的流動方向上為面狀，因此能夠充分確保排氣的流路的開口面積，使得歧管用傳熱體41難以成為對排氣的流動的阻礙。圖4所示的歧管用傳熱體46具有4個與法蘭15的流入口 17連接、并大致垂直交差的傳熱部47。這些傳熱部47具有與流入口 17的周邊連接的棒狀的基部48、和從該基部48向下游側(cè)突出的扇狀的突出部49。這樣的歧管用傳熱體46具有從基部48向下游側(cè)突出的突出部49，因此可以充分確保能夠與通過的排氣接觸的面積，易奪去排氣的熱。另外，基部48與流入口 17的周邊連接，因此容易將由突出部49奪來的排氣的熱傳遞至歧管主體13。因此，能夠有效降低排氣的溫度、能夠抑制歧管主體13的熱疲勞。另外，歧管用傳熱體46的棒狀的基部48與流入口17的周邊連接，并且扇狀的突出部49從該基部48向下游側(cè)突出，因此能夠充分確保流入口 17的開口面積，難以成為排氣流動的阻礙。圖5所示的歧管用傳熱體51具有設(shè)置在流入口 17的I個棒狀的傳熱部52，并形成為一字狀。即，傳熱部52按照將流入口 17橫截的方式而設(shè)置。歧管用傳熱體51是在對法蘭15進行沖壓加工時，利用沖裁與流入口 17同時形成的。因此，歧管用傳熱體51能夠以簡單的構(gòu)成而容易形成。圖6所示的歧管用傳熱體54具有8個交差的棒狀的傳熱部55。這些傳熱部55從歧管用傳熱體54的中心部以放射狀延伸，并與流入口 17的周邊連接。這樣的歧管用傳熱體54能夠在對法蘭15進行沖壓時，利用沖裁與流入口 17同時形成。另外，歧管用傳熱體54中，2個以上的傳熱部55交差而從中央部以放射狀延伸，因此與圖5所示的構(gòu)成相比，可以較大地確保能夠與排氣接觸的面積，更容易奪去排氣的熱，同時能夠利用各傳熱部55將從排氣奪來的熱傳遞至多個方向，因此熱的傳遞作用良好，能夠有效地降低排氣的溫度。實施例以下對實施例以及比較例進行說明。首先，使用表I示出的合金成分的鐵素體系不銹鋼來形成歧管用傳熱體。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種歧管用傳熱體，其是位于排氣歧管中的流動有來自發(fā)動機的排氣的歧管主體的至少上游側(cè)、并用于將所述來自發(fā)動機的排氣的熱傳遞至歧管主體的歧管用傳熱體，其特征在于， 所述歧管用傳熱體是由如下所述的鐵素體系不銹鋼形成的，所述鐵素體系不銹鋼中，以質(zhì)量％計，至少一部分含有O. 03%以下的C ；2. 0%以下的Si ；2. 0%以下的Mn ；10% 30%的Cr ；0. 8%以下的Nb以及O. 8%以下的Ti中的至少一種；和O. 03%以下的N，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，同時按照下述(I)式所示的A值為O. 10以上、并且下述(2)式所示的B值為18以上的方式對鐵素體系不銹鋼的合金成分進行調(diào)整， (1)式A值=Nb+T1-4(C+N)； (2)式:B值=Cr+15Si。
2.如權(quán)利要求1所述的歧管用傳熱體，其特征在于，所述鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量％計含有3. 0%以下的Cu、3. 0%以下的Mo以及3. 0%以下的W中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種歧管用傳熱體，其能夠抑制歧管主體的熱疲勞，并且高溫強度以及抗氧化性良好。歧管用傳熱體11的至少一部分是由鐵素體系不銹鋼形成的。所述鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量%計含有0.03%以下的C；2.0%以下的Si；2.0%以下的Mn；10%～30%的Cr；0.8%以下的Nb以及0.8%以下的Ti中的至少一種；和0.03%以下的N，剩余部分由Fe或不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。另外，按照A值=Nb+Ti-4(C+N)、即(1)式的A值為0.10以上、并且B值=Cr+15Si、即(2)式的B值為18以上的方式調(diào)整鐵素體系不銹鋼的合金成分。
文檔編號C22C38/38GK103069123SQ20118003889
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者今川一成, 岡義洋, 中村定幸, 奧學 申請人:日新制鋼株式會社