DE2428821C3 - Verschleißfeste Gußeisenlegierung mit lamellarer bis knötchenförmiger Graphitausscheidung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zusätzlich 0,1 bis 2,0% Aluminium und 0,1 bis 4,0% Niob und/oder Tantal enthält.

2. Verschleißfeste Gußeisenlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Siliziumgehalt zu Kohlenstoffgehalt gleich oder größer als 1 ist

3. Verschleißfeste Gußeisenlegierung nach den Ansprüchen 1 und Z dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Gehalte an Molybdän, Wolfram und' oder Mangan zwischen 0,2 und 10% liegt.

4. Verschleißfeste Gußeisenlegierung nach den .Ansprüchen ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Gehalte an Chrom, Vanadium, Tantal und/oder Niob zwischen 1 und 10% liegt.

5. Verschleißfeste Gußeisenlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung Bor, Wismut, Zirkonium und/oder seltene Erden bis zu einer Summe von 0,5 Prozent enthält.

6. Verschleißfeste Gußeisenlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Glühen oberhalb 700° C, durch Abschrecken auf unter 500°C und anschließend durch Anlassen bis zu einer Temperatur von 700° C wärmebehandelt ist.

7. Verwendung einer Gußeisenlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Werkstoff zur Herstellung von hoch auf Reibung beanspruchte Maschinenteile wie Kolbenringe von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Feuerringe und Dichtleisten von Rotationskolbenmotoren.

Die Erfindung betrifft eine hochverschleißfeste, Gußeisenlegierung mit lamellarer bis knötchenförmiger Graphitausscheidung.

Reibend beanspruchte Maschinenelemente werden sowohl verschleißmiißig als auch thermisch stark belastet, so daß iin ihre Werkstoffe besonders hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Bestimmte Maschinenelemente, wie beispielsweise Kolbenringe von Verbrennungskraftmaschinen, und zwar insbesondere Feuerringe, aber auch Dichtleistcn von Rotationskolbenmaschinen, stehen darüber hinaus unter besonders starker Belastung. Die Erfahrung hat gezeigt, daß diesen hohen Beanspruchungen nur sehr teure und kompliziert hergestellte Werkstoffe gewachsen sind. Dabei handelt es sich üblicherweise um Sinterhartmetalle, denen ganz definierte Legierungselemente zugegeben worden sind.

Die bisher erprobten Gußeisensorten sind aber für diese hochbeanspruchten Maschinenteile nicht einscizbar. Es ist bekannt, die Verschleißfestigkeit von GuBcisensorten durch Zugabe von Legicrungselcmcntcn zu steigern. Diese Elemente jedoch bilden beim Erstarren des Gußeisens relativ grobkörnige und sehr harte Karbide, die dann auf den Gegenlaufflächen unter Riefenbildung Zerstörungen hervorrufen. Gleichzeitig wird durch die Karbidbildung der größte Teil des Kohlenstoffes verbraucht, so daß diesen Legierungen der für den Notlauf dieser Maschinenelemente notwendige Graphit im Gefüge fehlt Weiterhin sind diese Werkstoffe so spröde, daß sie auch mechanischen Beanspruchungen nicht gewachsen sind und brechen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gußeisenlegierung zu Finden, die verschleißfest genug gegen erhöhte Reibungsbeanspruchung ist und dabei mit dem Gegenwerkstoff eine ausreichende Verträglichkeit besitzt, die Graphitausscheidungen aufweist und die bei mechanischer Beanspruchung nicht spröde ist uud nicht bricht

Diese Aufgabe wird durch eine verschleißfeste Gußeisenlegierung gelöst, deren ungebundener Kohlenstoff in lamellarer bis vorwiegend knötchenförmiger Ausscheidungvorliegt und die eine große Anzahl von Karbiden beziehungsweise auch Nitriden und/oder Boridcn in fein kristalliner Ausscheidungsform besitzt.

Derartige Legierungen haben dann die folgenden Zusammensetzungen in GewichisproEeni:

1,5 bis 4,0% Kohlenstoff

I^ bis 6,0% Silizium

weniger als 02% Schwefel
weniger als 23% Phosphor

1,0 bis 7,0% Kupfer

0,4 bis 3,2% Nickel und/oder Kobalt

0,1 bis 1,8% Zinn und/oder Antimon

0,1 bis 4,0% Molybdän
0,1 bis 4,0% Wolfram

0,05 bis 23% Mangan

03 bis 23% Chrom

03 bis 4,0% Vanadium

03 bis 2,0% Titan
0,1 bis 4,0% Niob und/oder Tantal

0,1 bis 2,0% Aluminium

Rest Eisen

Bevorzugte Ausführungsformen des Anmeldungsgcgenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Dabei ist es zweckmäßig, daß die Summe der Elemente Kohlenstoff und Silizium gleich oder größer als 3,0 Gewichtsprozent ist, und daß das Verhältnis Silizium zu ω Kohlenstoff gleich oder größer als I ist.

Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Summe der Elemente Molybdän, Wolfram und Mangan zwischen 0.2 und 10 Gewichtsprozent liegt, während sich die Summe der Elemente Chrom. Vanadium, Tantal und/oder b5 Niob zwischen I und 10 Gewichtsprozent bewegt.

Es hat sich zusätzlich erwiesen, daß zur Verfeinerung der Ausbildungsform der einzelnen Gefügcbcstancltuilc, wie insbesondere des Graphits beziehungsweise der Ni-

tride, die Elemente Bor, Wismut, Zirkonium, Magnesium und/oder die Metalle der seltenen Erden zugegeben sein können. Ihre Gesamtkonzentration darf jedoch den Wert 0,5 Gewichtsprozent nicht übersteigen.

Durch Wärmebehandlung über 700⁰C mit nachfolgender Abschreckung in beispielsweise Luft oder einem Sulzbad auf eine Temperatur von unter 500°C und anschließendes Anlassen bis zu einer Temperatur von 700" C wird die Verschleißfestigkeit und Verträglichkeit mit dem Gegenwerkstoff erheblich gesteigert

Die erfindungsgemäßen Legierungen zeigen ein bainitischcs bis martensitisches Grundgefüge. Die Graphitausscheidungen sind lamellar bis knötchenförmig, die Karbidausscheidungen punkt- bis kugelförmig. Die Härte dieses Werkstoffes liegt bei HV 5550 bis 920 kp/ mm². Das Material ist nicht spröde, und gegossene Dichtleisten für Kreiskolbenmaschinen sind verschleißfest und zeigen im Testlauf eine sehr gute Verträglichkeit mit der Trochoidenlauffläche des Kreiskolbenmotors.

10

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30

40 45 50 55 60

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verschleißfeste Gußeisenlegierung mit lamellarer bis knötchenförmiger Graphitausscheidung, bestehend aus

1,5 bis 4,0% Kohlenstoff

13 bis 6,0% Silizium

weniger als 23% Phosphor

weniger als 0,2% Schwefel

1,0 bis 7,0% Kupfer

0,4 bis 3,2% Nickel und/oder Kobalt

0,1 bis 1,8% Zinn und/oder Antimon

0,1 bis 4,0% Molybdän

0,1 bis 4,0% Wolfram

0,05 bis 23% Mangan

03 bis 24% Chrom

03 bis 4,0% Vanadium

03 bis 2,0% Ti lan

Rest Eisen