DE3016468A1 - Verschleissfeste nickellegierung - Google Patents
Verschleissfeste nickellegierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft verschleißfeste Nickellegierungen,
insbesondere Nickellegierungen mit einem minimalen Gehalt an Kobalt, Wolfram und Eisen.
Kobaltlegierungen weisen von Natur aus ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf. Auf Grund der unsicheren Verfügbarkeit
und der hohen Kosten von Kobalt ist die Industrie jedoch gezwungen, andere Metalle, die diese Auf- j
gäbe erfüllen, zu finden. Zahlreiche Nickellegierungen sind speziell entwickelt und so zusammengestellt worden,
daß sie einen hohen Grad von Verschleißfestigkeit aufweisen.
In Tabelle 1 sind repräsentative Patentschriften und. handelsübliche
Legierungen genannt, die für die Verwendung unter Verschleißbeanspruchung vorgesehen sind. Alle Zusammensetzungen
sind in Gewichtsprozent ausgedrückt t
falls nicht anders angegeben.
EIe- nent |
Tabelle 1 | beschrieben in US-PSen | 4113920 | 4075999 | 4130420 | 4093454 ! | Legie rung 6 |
handelsübliche Legierungen | 10-15 | Mo+W 10 j | 3-5 | Legie rung 28 ! |
Legie- ; •rung 26 |
|
Cr | 4118254! | 25-70 | 25-40 | 36,7-40,6 | 10-35 | 30 | •Legie- , Legie rung 7-11 rung 40 | |
- | 23 | - | 27-31 | 25-27 | ||
MO | Zusammensetzungen von Legierungen (in Gew.-%) | 20-35 | - | 3-12 ; I |
5,7- 6,3 | 0,1-20 | max.1,5 | 27 | 3-5 | - | - | - | . ■ -· | |
Si | 0-5 | - | 1 etwa 1 ; |
1,2- 1,4 | 0,05-1,5 | max. 2 | Mo+W 10 | 0,25-0,75 | 0,2 | max.1,0 | max.0,5 | |||
C | 1-8 | 0-2 | 1-3,5 ; | 0,13-0,17! | 0,1 -3,5 | 1,4 | - | 3,5 -4 | Co+NisRest | - | 2-2,75 | 1,75-0,25 | ||
B | 1,7-3,5 | 6-12 | - | 0,05-1 | - | 2,7 | - | - | - | - | ||||
W | - | — | 2,23-2,47 | 0,5-15 | 4,5 | - | Co+NisResti >77,O | 14-16 | 8-9,5 | |||||
Fe | 0-15 | Rest | max. 8 | 2,7 -3,0 | 0,1-20 | max. 3 | max. 8 | max ο 4 | ||||||
Ο· | Mn | - | - | etwa 0,5 | 1-1,1 | 0,05-1 | max. 2 | - | max.0,5 | |||||
€3 | Cu | - | - | - | • - | - | - | |||||||
cn —» |
Co | 0-5 | - | max ο 5 | 3,5-3,8 | 0,2-12 | Rest | 9-11 | max.0,3 | |||||
ο | Ti | - | . „ | 0,05-2 | - | - | ||||||||
Al | «a | - | - | 0,1-2 | - | - | - | |||||||
Ni | 40-70 | 42-46 | Rest | max. 3 | Rest | Rest | ||||||||
>50*0 | ||||||||||||||
CO O —A
Die bekannten Nickellegierungen erfüllen beim Vergleich der Nickellegierungen mit Kobaltlegierungen auf Grund
vieler Unzulänglichkeiten in den Verschleißeigenschaften und mechanischen Eigenschaften nicht alle Forderungen
der Industrie. Aus diesem Grunde müssen zahlreiche Nickellegierungen so zusammengestellt werden, daß sie
diese Forderungen erfüllen. Die Unterschiede zwischen neuen Nickellegierungen können geringfügig oder sogar
kaum wahrnehmbar sein, da sie häufig so entwickelt werden müssen, daß sie bestimmte Kombinationen von Eigenschaften,
die unter ganz bestimmten Einsatzbedingungen
erforderlich sind, aufweisen.
Kobaltlegierungen enthalten wirksame Mengen an Chrom und Wolfram, um ihnen die gewünschten Verschleißeigenschaften
zu verleihen. Hierbei ist jedoch festzustellen, daß das Problem durch die hohen Kosten und die Knappheit von
Wolfram, das importiert wird, was eine ungünstige Außenhandelsbilanz zur Folge hat, weiter kompliziert wird. Es
besteht somit ein dringendes Bedürfnis für verschleißfeste Nickellegierungen, die im wesentlichen frei von
Wolfram sind oder einen minimalen Wolframgehalt aufweisen.
Bekannte Legierungen sind durch Änderungen der Zusammensetzung so zusammengestellt worden, daß ihnen ganz bestimmte
Eigenschaften verliehen oder diese Eigenschaften gesteigert werden. Gegenstand der US-PS 4 118 254 ist
eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt (etwa 1300° bis
135O°C) bei gleichzeitiger Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit. Die US-PS 4 113 920 beschreibt ein
Metallpulver in Mischung mit einer Grundlegierung, die eine Verbundlegierung zum Beschichten von Werkzeugen
bilden ο Die US-PS 4 075 999 beschreibt eine Nickellegierung,
die Chrom, Kohlenstoff und Molybdän enthält und als Überzug auf Werkstücken, die gegen hohe Temperaturen
beständig sind, dient. Die ÜS-PS 4 130 420 beschreibt
.030001/0643
eine Nickel-Chrom-Legierung, die Wolfram, Kobalt und Molybdän enthält und besonders beständig gegen Erosion
durch geschmolzenes Glas ist. Die US-PS 4 093 454 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Sinterwerkstücken
aus einer Nickellegierung, die Chrom, Wolfram und Kobalt enthält.
Alle in Tabelle 1 genannten bekannten Legierungen zeichnen sich allgemein durch einen hohen Härtegrad aus, jedoch
weisen nicht alle bekannten Legierungen gute Warmhärteeigenschaften auf. Viele dieser Legierungen haben
nur geringe oder keine Bildsamkeit oder Verformbarkeit, . so daß sie auf Anwendungen beschränkt sind, bei denen
keine hohen Stoß- oder Zugbeanspruchungen auftreten. Auf Grund der verschiedenen Zusammensetzungen ist der Grad
der Korrosionsbeständigkeit unter dem Einfluß der verschiedensten korrodierenden Medien bei den bekannten Legierungen
unterschiedlich. Ferner kann der Grad der Verschleißfestigkeit der bekannten Legierungen mit der Art
des auftretenden Verschleißes, d.h. in Abhängigkeit von Abriebverschleiß oder adhäsiven Verschleiß, variieren.
Die vorstehend genannten bekannten Legierungen enthalten im allgemeinen wesentliche Mengen eines oder mehrerer
der Metalle Kobalt, Wolfram, Molybdän und anderer Metalle. Diese Metalle sind äußerst teuer geworden, und/oder
sie sind auf Grund ihrer strategischen Einstufung knapp . " geworden.
Alle bekannten Legierungen zeichnen sich im allgemeinen durch eine oder zwei hervorragende technische Eigenschaften,
beispielsweise hohe Härte bei Raumtemperatur, Warmhärte, Korrosionsbeständigkeit oder Schlagfestigkeit,
aus.
Dem Problem des Verschleißes bei technischen Artikeln
und Gebrauchsartikeln ist in den letzten Jahren stärkere
030051/0643
Aufmerksamkeit gewidmet worden. Es hat sich gezeigt, daß
Legierungen, die den verschiedenen Arten des Verschleißes widerstehen, benötigt werden. Bis vor kurzem war man allgemein
der Ansicht, daß die Härte allein das Maß des Verschleißes ist. Ein harter Werkstoff galt als verschleißfester
Werkstoff. Je härter der Werkstoff, um so höher die Verschleißfestigkeit. Diese Annahme ist als Folge
neuer Verschleißprüfverfahren, die entwickelt worden sind als überholt anzusehen» Es erwies sich als notwendig,
Prüfungen auf verschiedene Arten von Verschleiß, beispielsweise adhäsiven Verschleiß und Abriebverschleiß,
durchzuführen. Ferner können gewisse Legierungen dem adhäsiven Verschleiß, aber nicht dem Abriebverschleiß
widerstehen, und natürlich kann das Umgekehrte der Fall sein. Die Prüfungen auf adhäsiven Verschleiß und Abriebverschleiß
werden nachstehend beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nickellegierung, die ausgezeichnete Verschleißeigenschaften aufweist,
gegebenenfalls eine minimale Wolfrarninenge enthält
und eine erwünschte Kombination von technischen Eigenscha ten einschließlich Schlagzähigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Warmfestigkeit zeigt, verfügbar zu machen.
Diese und andere Aufgaben werden durch die erfindungsgemäßen
Legierungen der in den Tabellen 2 und 3 genannten Zusammensetzungen gelöst. Tabelle 2 nennt die Zusammensetzungsbereiche der Legierungen gemäß der Erfindung und
Tabelle 3 die Zusammensetzungen der als Beispiele der Erfindung hergestellten und geprüften Legierungen.
weiter Bereich |
Tabelle | 2 | Erfindung | 29 | typischer Bereich "BK |
27 | |
24-32 | Legierungen gemäß | der | in Gew.-% | 6 | ca. | 6,5 | |
4-10 | Zusammensetzung | typischer Bereich "A" |
1,4 | ca. | 0,8 | ||
Ele ment |
0,60-2,0 | bevorzugter Bereich |
ca. | 1.1 | ca. | 0,8 | |
Cr | 0,60-1,8 | 25,5-29 | ca. | 0,6 | ca. | 0,7 | |
Mo | 0,2-1,0 | 4,3-8,5 | ca. | zu 3 | ca. | zu 3 | |
Si | bis zu 1/2 | 0,79-1,84 | ca. | zu 3 | bis | zu 3 | |
C | bis zu 5 | 0,75-1,29 | ca. | zu 1 ,0 | bis | zu 1,0 | |
B | bis zu 1,0 | 0,40-0,82 | bis | zu 3 | bis | zu 3 | |
W | bis zu 3 | Mo bis zu 1/2 Mo | bis | zu 5 | bis | zu 5 | |
Pe | bis zu 5 | bis zu 3,2 | bis | Rest | bis | Rest | |
Mn | Rest | bis zu 1 | bis | ||||
Cu | bis zu 3 | bis | |||||
Co | bis zu 5 | ||||||
Ni + Verun reini gungen |
Rest | ||||||
030051/0643
Ni | Cr | 9 | Mo | Tabelle | Zusammensetzung | Fe | Co | 3 | . - | % | Si | Rockwell- Härte |
|
Rest | 29 | 4 | 7 | Legierungen gemäß | W | — | -- | C | 1.0 | 35 | |||
Rest | 28. | 7 | 6.6 | - | -„ | 0. | 70 | 1.20 | 29 | ||||
Legierung Nr. |
Rest | 28, | 7 | 6.4 | - | -_ | -- | 0. | 60 | 1.30 | 32 | ||
101 | Rest | 28. | 7 | 5.9 | - | - | 0.2 | der Erfindung | 0. | 70 | 1.09 | 28 | |
493 | Rest | 28. | 7 | 5.9 | - | 1 | 0.2 | in Gew | 0. | 75 | 1.01 | 33 | |
499 | Rest | 28. | 7 | 5.9 | - | 1 | 0.2 | B | 1. | 15 | 1.50 | 33 | |
108-1 | Rest | 28. | 7 | 5.9 | θ. | 1 | 0.2 | 0.73 | 1. | 15 | 1.67 | 30 » | |
108-2 | Rest | 28. | 8 | 5.9 | 0. | 1 | 0.2 | 0.62 | 1. | 15 | 1.87 | 31 vo | |
108-3 | Rest | 28. | 8 | 5.9 | 0. | 1 | 0.2 | 0.52 | 1. | 20 | 1.84 | 29 ' | |
108-4 | Rest | 28. | 0 | 6.5 | 0. | 1 | 3.2 | 0.4 | 0.58 | 1. | 19 | 1.28 | 28 |
108-5 | Rest | 28. | 6 | 5.5 | 0. | 1 | 2.2 | 2.4 | 0.58 | 1. | 02 | 0.86 | 35 : |
108-6 | Rest | 29. | 5 | 4.3 | 0. | 1 | 2.1 | 0.4 | 0.52 | 1. | 20 | 1.16 | 33 |
116 | Rest | 29. | 2 | 8.5 | 0. | 8 | «5 α» | -ο | 0.52 | 1. | 29 | 1.42 | 36 |
132 | Rest | 25. | 71 | 6.05 | 1. | - | -O | 0.58 | 0. | 99 | 0.79 | 34 | |
8072 | Rest | 26. | 98 | 5.56 | 1. | - | .- | -- | 0.58 | 0. | 85 | 0.82 | 35 |
1695 | Rest | 28. | 6.27 | - | - | 2.24 | 2.0 | 0.45 | 0. | 80 | 1.75 | 35 | |
1695-7 | Rest | 28. | 4.27 | 24 | 2.10 | 0.35 | 0.40 | 1. | 16 | 1.16 | 30 | ||
1695-7A | - | 75 | 0.40 | 1. | 29 | ||||||||
195 | 1. | 0.53 | |||||||||||
196 | 1. | 0.66 | |||||||||||
0.82 | |||||||||||||
o;s7 . | |||||||||||||
0.40 |
Die Legierung gemäß der Erfindung enthält im wesentlichen Nickel, Chrom und Molybdän zusammen mit einem entscheidend
wichtigen Rest von Bor, Kohlenstoff und Silicium. Diese Elemente sind zur Erzielung von Eigenschaften bekannt,
die bei den in Tabelle 1 genannten bekannten Legierungen dieser Klasse bekannt sind. Der Erfindungsgedanke
liegt jedoch in den entscheidend wichtigen Anteilen der Elemente innerhalb der in Tabelle 2 genannten
Bereiche. Gewisse Elemente wie Wolfram, Mangan, Eisen, Kupfer und Kobalt können innerhalb der genannten Bereiche
als zufällige Elemente, die in dieser Klasse von Legierungen normalerweise zu finden sind, vorhanden sein oder
zur Erzielung gewisser Vorteile, die erwünscht sein können, zugesetzt werden. Wie bereits erwähnt, besteht der
Rest aus Nickel und den üblichen Verunreinigungen, die bei Legierungen in dieser Klasse auftreten. Zu diesen
Verunreinigungen gehören Phosphor, Schwefel u.dgl. Der Gehalt an diesen Elementen muß möglichst niedrig
gehalten werden.
Es wurde gefunden, daß zur Herstellung der Legierung gemäß der Erfindung in verschiedenen brauchbaren Formen
gewisse Modifizierungen der Zusammensetzung innerhalb der j Bereiche zweckmäßig sind. Beispielsweise wird der typische
Bereich "A" gemäß Tabelle 2 bevorzugt, wenn die Legierung in Form von Gußteilen, z.B. gegossenen Schweißstäben usw.,
hergestellt werden soll. Das Kohlenstoff/Bor-Verhältnis beträgt vorzugsweise etwa 2:1.
Der typische Bereich "B" wird bevorzugt, wenn die Legierung in Form beispielsweise von Rohrdraht oder Kerndraht
hergestellt wird. Die Legierung wird 1) als Metallpulver hergestellt, 2) in einer Metallhülle (gewöhnlich überwiegend
Nickel) eingeschlossen und die gefüllte Hülle (Rohr) wird dann 3) zur gewünschten Größe des Schweißdrahtes gewalzt.
Die in Tabelle 3 genannten Legierungen 1695, 1695-7 und 1695-7A wurden in Form von Kerndraht hergestellt. Es
1
0300S1/0843
ist zu bemerken, daß diese Legierungen ohne Rücksicht auf das Kohlenstoff/Bor-Verhältnis eine gewisse Ähnlichkeit
in der Härte aufweisen.
Die Ergebnisse, die bei einer Reihe von nachstehend beschriebenen
Prüfmethoden erhalten wurden, zeigen eindeutig, daß die Legierung gemäß der Erfindung eine sehr
wertvolle Kombination von technischen Eigenschaften aufweist ο Diese Eigenschaften umfassen Warmhärte, Korro- j
sionsbeständigkeit, Schlagzähigkeit sowie Abriebverschleif und adhäsiven Verschleiß. Diese Eigenschaften sind insbesondere
bei Werkstücken für die Verwendung als Führungsteile von Kettensägen, Ventile im allgemeinen, Ventile
von Innenverbrennungsmotoren und andere Teile, Gas- und Dampfturbinenteile u.dgl. erforderlich.
Der hier genannte Abriebtest wurde unter Verwendung einer Trockensand-Verschleißprüfmaschine durchgeführt, die in
"ASME 1977 Proceedings", Wear of Materials, Seite 77, ASME, 345 East 47th St., New York, New York 10017, beschrieben
wird. Bei dieser Prüfung wird der Prüfkörper gegen eine rotierende Gummischeibe gepreßt, während trokkener
Sand zwischen Prüfkörper und Scheibe gestreut wird. Zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit wird der Metallverlust
an der Oberfläche des Prüfkörpers gemessen.
Der hier genannte adhäsive Verschleißtest wurde mit einer Reib- und Verschleißprüfmaschine Modell LFW-1 (Hersteller
Fayville-LaValley Corporation, Downers Grove, Illinois) durchgeführt. Die Prüfung wird in ASTM D-2714-68 beschrieben.
Diese Prüfmethode war ursprünglich als "Dow Corning"-Verschleißprüfung bekannt. Bei der adhäsiven
Prüfung handelt es sich im wesentlichen um den Verschleiß von ungeschmiertem Metall gegen Metall. Bei dieser
Prüfung wird ein Prüfkörper (Block) unter verschiedenen Belastungen gegen ein rotierendes Laufrad (Ring) aus
Metall gepreßt. Der Metallverlust an der Verschleiß-
O30osi/oeu
• fläche ist ein Hinweis auf die Metall-gegen-Metall-Verschleißeigenschaften
der geprüften Legierung.
Tabelle 3 gibt die Zusammensetzungen von als Beispiele
genannten Legierungen gemäß der Erfindung zusammen mit ihrer Härte bei Raumtemperatur an. Die Härtewerte sind in
der Rockwell-C-Skala angegeben. Proben wurden aus Gussstäben, die aus jeder Legierung mit den vorstehend genannten
Ausnahmen hergestellt waren, erhalten.
Tabelle 4 gibt die Werte an, die bei Korrosionsprüfungen in verschiedenen korrodierenden Medien ermittelt wurden.
Jede Legierung wurde für diese Prüfungen als mehrschichtiger Gas-Wolfram-Lichtbogenauftrag (GTA) mit einem Gussstab auf einer Kupfergussplatte gebildet. Der Korrosionstest bestand aus viermaligem Eintauchen für 24 Stunden in
die verschiedenen Medien bei den genannten Temperaturen.
Jeder Wert ist der Durchschnitt für zwei Proben. Die Korro
sionsgeschwindigkeiten sind in Millimeter pro Jahr angegeben. Die Werte zeigen, daß die Legierung gemäß der
Erfindung, die Legierung 116, in der Korrosionsbeständigkeit den geprüften Nickellegierungen überlegen ist und
die Legierung 116 beim Vergleich mit der Kobaltlegierung
Nr. 6 gut abschneidet.
Ö3ÖÖ51/06U
Vergleich der Korrosionsgeschwindigkeiten in mm/Jahr zwischen einer Legierung gemäß der Erfindung und bekannten
Legierungen
Medium Legie- Legie- Legie- Legie
rung 116 rung 6 rung 28 rung 40
10%ige Essigsäure <O,O254
<O,O254 0,203 16,46 (siedend)
30%ige Essigsäure 0,051 <O,O254 - 16,89
(siedend)
5%ige H2SO4 (660C)
<O,O254 <O,O254 3,99 49,91
65%ige HNO3 (660C) 0,61 1,42 30,1 42,32
50%ige H3PO4 (660C) 0,406
<O,O254 14,6 67,69
Durchschnitt von zwei Proben: viermaliges Eintauchen
für je 24 Stunden
In Tabelle 5 sind die Ergebnisse von drei Prüfungen, nämlich auf Warmhärte, Abriebverschleiß und Schlagzähigkeit
genannt.
Die Prüfung der Warmhärte wurde an der Legierung 108-1 gemäß der Erfindung und anderen verschleißfesten Legierungen
durchgeführt. Die Prüfung wurde mit Hilfe eines Vakuum-Warmhärte-Prüfofens "MARSHALL Modell 58-HD"
durchgeführt. Diese genormte Prüfmethode wird in Transactions of the ASM, Band 50 (1958), 830-837, beschrieben»
Die Legierungen wurden durch Sauggießen zu Stäben verarbeitet, und Auftragschweißungen wurden autogen
vorgenommen. Die Legierungen wurden nach der bekannten Methode in einer Vakuum-Härteprüfapparatur unter Ver-
Ö3Q051/06i3
Wendung einer Belastung von 1590 g mit einem 136°-Saphir-Eindringkörper
geprüft. Die Warmhärtedaten sind in Tabelle 5 als durchschnittliche Warmhärtewerte bei verschiedenen
Temperaturen in Vickers-Härtezahlen (DPH) angegeben. Diese Werte zeigen eindeutig, daß die Legierung
gemäß der Erfindung hervorragende Warmhärteeigenschaften aufweist. Die Warmhärte ist ein wichtiges Merkmal der
Verschleißfestigkeit, insbesondere für Ventile.
Die Abriebverschleißprüfungen, deren Ergebnisse in Tabel-Ie
5 genannt sind, wurden mit Hilfe des hier beschriebenen Trockensand-Verschleißprüfgeräts durchgeführt. Die
Ergebnisse sind als Volumenverlust (in mm ) bei 2000 Umdrehungen angegeben. Die Auftragschweißungen wurden durch
autogenes Schweißen und das Gas-Wolfram-Lichtbogenverfahren
(GTA) vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, daß die Nickellegierungen allgemein überlegen sind, daß jedoch
die Legierung gemäß der Erfindung der Kobaltlegierung
. überlegen ist.
Die Schlagzähigkeitsprüfungen wurden nach der bekannten
Charpy-Prüfmethode (ohne Kerbe) durchgeführt. Die Prüfkörper waren unverdünnte Auftragschweißungen der Legierung
nach dem Gas-Wolfram-Lichtbogenverfahren. Die Werte sind als Energie in Joule angegeben. Sie zeigen, daß die
Legierung gemäß der Erfindung den Nickellegierungen überlegen ist und beim Vergleich mit der Kobaltlegierung gut
abschneidet.
Ü3Q051/Ö643
- - - : | - _ "-- | -' | 3> | 300 | Legie | Legie | 3016468 | 15 | ,36 | 14,9 | |
- | 15 - | Tempera- Legie- Legie- | 275 | rung 28 | |||||||
Tabelle 5 | tur, 0C rung 108-2 rung 6 | 260 | 475 | ||||||||
Ergebnisse ausgewählter Prüfungen | 427 365 | 185 | 450 | 50 | |||||||
Warmhärteprüfungen (kg/mm | 538 345 | 390 | Charpy-Methode | ||||||||
649 310 | 265 | Legie | |||||||||
5 | 760 190 | (Volumenverlust | rung 40 | Legierung 40 Legierung 108-2 | |||||||
Abr i ebver schle i ßprü fungen | 555 | 1 | |||||||||
2000 Umdrehungen | 440 | ||||||||||
Auftrag- | Legie | 250 | |||||||||
schweißung Legie- | rung 28 | 115 | |||||||||
10 | durch rung 6 | in mm ), | |||||||||
autogenes | 8 | ||||||||||
Schweißen ■ 35 | |||||||||||
Gas-Wolfram- | Legie- | ||||||||||
Lichtbogen | 13 | rung 40 rung 108-2 | |||||||||
15 | schweißen (GTA) 60 | (Joule) | |||||||||
Schlagzähigkeitsprüfungen | 17 | ||||||||||
(ohne Kerbe) | |||||||||||
Legierung 6 Legierung 28 | |||||||||||
23,05 2,7 | 11 | ||||||||||
20 | nach der | ||||||||||
Ö3Ö051/06'>3
In Tabelle 6 sind die Ergebnisse der Prüfungen auf Abriebverschleiß
und adhäsiven Verschleiß sowie der Härteprüfungen genannt. Bei der Prüfung auf adhäsiven Verschleiß
betrug die Belastung 40,824 kg. Die Abriebverschleißprüfung
wurde mit 2000 Umdrehungen durchgeführt. Die geprüften Legierungen hatten allgemein ähnliche Zusammensetzungen
mit Ausnahme des Bor- und Kohlenstoffgehalts. Es ist zu bemerken, daß bei der Legierung 492
der Borgehalt mehr als das Doppelte des Kohlenstoffgehalts beträgt. Bei der Legierung 493 sind Borgehalt und
Kohlenstoffgehalt ungefähr gleich. Die Legierung 494 enthält kein Bor. In der Legierung 108-2 beträgt der Kohlenstoffgehalt
ungefähr das Doppelte des Borgehalts, wie dies bei den Gusslegierungen gemäß der Erfindung bevorzugt
wird. Die Ergebnisse zeigen, daß die Legierung 108-2 mit einem C/B-Verhältnis von etwa 2:1 den anderen Gusslegierungen,
die keine ähnliche Kohlenstoff/Bor-Beziehung aufweisen, überlegen ist.
Die optimale Ausführungsform für Legierungen im typischen
Bereich "A" gemäß der Erfindung wird erhalten, wenn das Kohlenstoff/Bor-Verhältnis 2:1 oder etwa 2:1 beträgt. Die
Ergebnisse für die experimentellen Legierungen zeigen allgemein, daß die Vorteile gemäß der Erfindung erzielt
werden, wenn das Kohlenstoff/Bor-Verhältnis im Bereich
yon etwa 4:1 und 4:3 liegt.
03ÖÖSi/Ό643
- 17 -
Ausgewählte Legierungen mit verschiedenen Kohlenstoff/Bor-Verhältnissen
.
Volumenverlust durch Verschleiß, mm*
Legie- adhäsiver
rung B C Verschleiß
8-492 0,84 0,31 0,08
8-493-1 0,62 0,60 0,25
8-494-1 0 1,26 0,19
8-108-2 0,58 1,15 0,05
Abriebverschleiß
79
57
68
57
57
68
57
Rockwell-Härte
34 29 32 33
Die Legierungen gemäß der Erfindung wurden in Form von Gußteilen, gegossenen Schweißstäben, Kerndraht, sinterformteilen
und Metallpulver hergestellt. Probleme treten bei der Herstellung der Legierung gemäß der Erfindung
nach allen bekannten Verfahren nicht auf. Es ist bekannt, daß besondere Sorgfalt erforderlich ist, um die gewünschte
Zusammensetzung von "frisch aufgebrachten" Auftragschweißungen mit Hilfe von Kerndraht zu erzielen. Es
liegt allgemein im Rahmen des Könnens des Fachmanns, die Zusammensetzungen des Metallrohres und des Metalipulvers
so aufeinander abzustimmen, daß die gewünschte Gesamtzusammensetzung der Auftragschweißung erzielt wird.
Die in Tabelle 3 genannte Legierung 196 wurde in Form
eines Pulvers hergestellt, dann in der Matritze gepreßt und zu einem Sinterformteil gepreßt. Sinterformte!le
können jedoch auch bekanntlich nach verschiedenen anderen Verfahren, beispielsweise durch Extrudieren, isostatisches
Heißpressen (HIP) u.dgl. hergestellt werden.
Ein Sinterformkörper aus der Legierung 196 wurde auf seine Warmhärteeigenschaften geprüft. Die Ergebnisse
dieser Prüfung sind in Tabelle 7 genannt. Sie zeigen, daß die Legierung 196 einen brauchbaren Härtewert bei
der Prüftemperatur behält.
Tabelle 7 | 196 | Rockwell- Härte |
|
Härteprüfung der Legierung | Br32,4 | ||
Prüfbelastung 1590 g | C-16,6 | ||
Temperatur, | 0C Vickers- Härte (DPH) |
C-21-,3 | |
760 | 162 | C-23,8 | |
649 | 224 | C-30,0 | |
538 | 245 | C-30,8 | |
316 | 259 | C-30,0 | |
93, | 4 302 | ||
etwa 27 | 308 | ||
etwa 27 | (Kentron)* 302 | ||
Kentrons | Standard-Vergleichstest | ||
030051/0643
Claims (10)
1. Verschleißfeste Legierung, bestehend im wesentlichen aus 24 bis 32 Gew,-% Chrom, 4 bis 10 Gew.-% Molybdän, 0,6 bis
2,0 Gew.-% Silicium, 0,6 bis 1,8 Gew.-% Kohlenstoff, 0,2 bis 1,0 Gew.~% Bor, Wolfram bis zur Hälfte des Molybdängehalts,
bis zu 5 Gew.-% Eisen, bis zu 1,0 Gew.-% Mangan, bis zu 3,0 Gew.-% Kupfer, bis zu 5,0 Gew.-% Kobalt,
Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis von Kohlenstoff zu Bor zwischen 4:1 und 4:3 liegt.
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25,5 bis 29 Gew.-% Chrom, 4,3 bis 8,5 Gew.-% Molybdän,
0,79 bis 1,84 Gew.-% Silicium, 0,75 bis 1,29 Gew.~% Kohlenstoff, 0,4 bis 0,82 Gew.-% Bor, Wolfram bis zur Hälfte
des Molybdängehalts„ bis zu 3,2 Gew«-% Eisen, bis zu
1,0 Gew„-% Mangan, bis zu 3,0 Gew.-% Kupfer, bis zu
030051/0643
TaWon: (0221) 131041 - T«l«x<
8882307 dopa d ■ Tilagromim Dompottn« Kein
5 Gew.-% Kobalt, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen , enthält.
4. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 29 Gew.-% Chrom, etwa 6 Gew.-% Molybdän, etwa 1,4
Gew.-% Silicium, etwa 1,1 Gew.-% Kohlenstoff, etwa
0,6 Gew.-% Bor, bis zu je 3,0 Gew.-% Wolfram, Eisen und Kupfer, bis zu 1,0 Gew.-% Mangan und bis zu 5 Gew.-%
Kobalt, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen, enthält.
Kobalt, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen, enthält.
5. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 27 Gew.-% Chrom, etwa 6,5 Gew.-% Molybdän, etwa
0,8 Gew.-% Silicium, etwa 0,8 Gew.-% Kohlenstoff, etwa
0,7 Gew.-% Bor, bis zu je 3,0 Gew.-% Wolfram, Eisen und Kupfer, bis zu 1 Gew,-% Mangan und bis zu 5 Gew.-% Kobalt,
Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen, enthält.
6. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
hervorragende Kombination von technischen Eigenschaften einschließlich Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Warmhärte und Abriebverschleißfestigkeit und Festigkeit gegen adhäsiven Verschleiß.
hervorragende Kombination von technischen Eigenschaften einschließlich Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Warmhärte und Abriebverschleißfestigkeit und Festigkeit gegen adhäsiven Verschleiß.
7. Legierung nach Anspruch 1 bis 6 in Form eines Formteils
zur Durchführung von Auftragschweißungen.
8. Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens seine Oberfläche aus einer Legierung nach Anspruch 1 bis 6
besteht.
besteht.
9. Werkstück nach Anspruch 8 in Form von Teilen für Innenverbrennungsmotoren,
Fluidventilen, Gasturbinen, Dampfturbinen und Kettensägenführungsteilen.
10. Legierung nach Anspruch 5 in Form eines Kerndrahts„
030051/0845 :
030051/0845 :
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