Charakteristiky a požiadavky na materiály výfukového potrubia

V prvých dňoch automobilových motorov bol výkon na jednotku hmotnosti nízky, účinnosť spaľovania paliva nebola vysoká a teplota výfukových plynov nepresiahla 500 stupňov. So zlepšením účinnosti automobilového motora sa teplota výfukových plynov zvýšila na 600 ~ 650 stupňov. V posledných rokoch rozvinuté krajiny neustále zlepšovali emisné normy automobilov. Aplikácia katalytickej technológie a technológie šnekového turbodúchadla výrazne zvýšila prevádzkovú teplotu výfukového potrubia na viac ako 750 stupňov. S ďalším zlepšovaním výkonu motora sa prevádzková teplota výfukového potrubia ešte zvýši. S pokrokom v technológii motora sa zároveň skomplikovala aj štruktúra výfukového potrubia. Okrem toho, pri práci v stave cyklickej striedavej teploty sa vyžaduje, aby materiál výfukového potrubia mal nielen dobrý výkon pri vysokej teplote, ale aj dobrý výkon odlievania. Preto materiál výfukového potrubia musí mať nasledujúce charakteristiky.
Dobrá odolnosť proti oxidácii pri vysokých teplotách
Výfukové potrubie pracuje v podmienkach cyklického striedania vysokej teploty po dlhú dobu. Odolnosť materiálu proti oxidácii pri vysokej teplote priamo ovplyvňuje životnosť výfukového potrubia. Obyčajná liatina zjavne nemôže spĺňať požiadavky a do materiálu je potrebné pridávať zliatinové prvky, aby sa zlepšila odolnosť materiálu voči oxidácii pri vysokej teplote.
Stabilná mikroštruktúra
V rozsahu od izbovej teploty po pracovnú teplotu by materiál nemal podliehať fázovej zmene alebo čo najviac minimalizovať fázovú zmenu. Pretože zmena fázy spôsobí zmenu objemu, vnútorné napätie alebo deformáciu, čo ovplyvní výkon a životnosť produktu. Preto je materiál matrice výhodne stabilná feritová alebo austenitová štruktúra. Formou poškodenia liatinových dielov pracujúcich pri vysokých teplotách je hlavne korózia pri vysokých teplotách. Po oxidácii jednotlivých fáz v štruktúre (ako je napríklad uhlíkový grafit) je objem oxidu väčší ako pôvodný objem, čo spôsobuje nevratnú expanziu odliatku.
V porovnaní s tromi grafitovými formami vločiek, červíkov a guľôčok má guľovitý grafit najlepšiu odolnosť voči vysokej teplote pre liatinu. Dôvodom je, že počas procesu tuhnutia liatiny narastá ako hlavná fáza vločkový grafit. Na konci eutektického tuhnutia tvorí grafit v každej eutektickej skupine súvislú rozvetvenú trojrozmernú formu. Pri vysokej teplote, keď kyslík napadne kov, sa grafit oxiduje za vzniku mikroskopického kanálika, ktorý urýchľuje proces oxidácie. Keď sférický grafit nukleuje, narastie do určitej veľkosti a je obklopený matricou. Existuje ako izolovaná guľa. Po oxidácii grafitovej gule sa nevytvorí žiadny kanál, čím sa oslabí ďalšia oxidácia. Preto je odolnosť tvárnej liatiny proti oxidácii pri vysokej teplote lepšia ako odolnosť iných foriem grafitu a oxidované otvory majú menší vplyv na pevnosť liatiny pri vysokej teplote ako iné formy grafitu. Vermikulárny grafit je medzi nimi.
Malý koeficient tepelnej rozťažnosti
Malý koeficient tepelnej rozťažnosti prispieva k zníženiu tepelného namáhania a tepelnej deformácie výfukového potrubia a prispieva k zlepšeniu výkonu a životnosti produktu.
Vynikajúca pevnosť pri vysokých teplotách
Musia byť splnené potrebné požiadavky na pevnosť výrobku pri použití pri vysokých teplotách.
Dobrý výkon procesu a nízke náklady
Existuje mnoho druhov tepelne odolných a vysokoteplotných kovových materiálov, ale kvôli zložitému tvaru výfukového potrubia musia mať materiály použité na výrobu výfukového potrubia dobrú spracovateľnosť a ich cena musí zodpovedať potrebám sériovej výroby. v automobilovom priemysle.