Egenskaper og krav til eksosmanifoldmaterialer

I de første dagene av bilmotorer var kraften per vektenhet lav, drivstoffforbrenningseffektiviteten var ikke høy, og eksostemperaturen oversteg ikke 500 grader. Med forbedringen av bilmotorens effektivitet har eksostemperaturen økt til 600 ~ 650 grader. I de siste årene har utviklede land kontinuerlig forbedret utslippsstandarder for bileksos. Anvendelsen av katalytisk teknologi og ormeturboladeteknologi har økt driftstemperaturen til eksosmanifolden betydelig til mer enn 750 grader. Med ytterligere forbedring av motorytelsen vil driftstemperaturen til eksosmanifolden økes ytterligere. Samtidig, med utviklingen av motorteknologi, har strukturen til eksosmanifolden også blitt mer komplisert. I tillegg, ved å jobbe under den sykliske vekslende temperaturtilstanden, kreves det at eksosmanifoldmaterialet ikke bare har god høytemperaturytelse, men også god støpeytelse. Derfor må eksosmanifoldmaterialet ha følgende egenskaper.
God oksidasjonsmotstand ved høy temperatur
Eksosmanifolden fungerer under høytemperatur sykliske vekslende forhold i lang tid. Materialets oksidasjonsmotstand ved høy temperatur påvirker direkte levetiden til eksosmanifolden. Vanlig støpejern kan åpenbart ikke oppfylle kravene, og legeringselementer må legges til materialet for å forbedre materialets høytemperaturoksidasjonsmotstand.
Stabil mikrostruktur
I området fra romtemperatur til arbeidstemperatur skal materialet ikke gjennomgå faseendring eller minimere faseendring så mye som mulig. Fordi faseendring vil forårsake volumendring, indre stress eller deformasjon, som påvirker ytelsen og levetiden til produktet. Derfor er matrisematerialet fortrinnsvis en stabil ferritt- eller austenittstruktur. Skadeformen til støpejernsdeler som arbeider under høye temperaturforhold er hovedsakelig korrosjon under høye temperaturforhold. Etter at de inngående fasene i strukturen er oksidert (som grafittkarbon), er volumet av oksidet større enn det opprinnelige volumet, noe som forårsaker irreversibel ekspansjon av støpegodset.
Sammenlignet med de tre grafittformene flak, orm og sfærisk, har sfærisk grafitt den beste høytemperaturmotstanden for støpejern. Årsaken er at under størkningsprosessen av støpejern vokser flakgrafitt som den ledende fasen. Ved slutten av eutektisk størkning danner grafitten i hver eutektisk gruppe en kontinuerlig forgrenet tredimensjonal form. Ved høy temperatur, når oksygen invaderer metallet, oksideres grafitten for å danne en mikroskopisk kanal, som akselererer oksidasjonsprosessen. Når sfærisk grafitt kjerner, vokser den til en viss størrelse og er omgitt av matrisen. Den eksisterer som en isolert sfære. Etter at grafittkulen er oksidert, dannes det ingen kanal, noe som svekker den videre oksidasjonen. Derfor er høytemperaturoksidasjonsmotstanden til duktilt jern bedre enn andre former for grafitt, og de oksiderte hullene har mindre effekt på høytemperaturstyrken til støpejern enn andre former for grafitt. Vermicular grafitt er mellom de to.
Liten termisk ekspansjonskoeffisient
En liten termisk ekspansjonskoeffisient bidrar til å redusere den termiske spenningen og den termiske deformasjonen av eksosmanifolden, og bidrar til å forbedre ytelsen og levetiden til produktet.
Utmerket høytemperaturstyrke
De nødvendige styrkekravene til produktet ved bruk ved høye temperaturer må oppfylles.
God prosessytelse og lave kostnader
Det finnes mange typer varmebestandige og høytemperaturbestandige metallmaterialer, men på grunn av den komplekse formen til eksosmanifolden, må materialene som brukes til å produsere eksosmanifolden ha god bearbeidbarhet, og kostnadene må møte behovene til masseproduksjon i bilindustrien.