DE4443772C2

DE4443772C2 - Motorventil mit verbesserter Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit

Info

Publication number: DE4443772C2
Application number: DE4443772A
Authority: DE
Inventors: Akira Mitsuhashi; Saburo Wakita; Tsutomu Oka; Osami Noguchi
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2014-12-09
Also published as: DE4443772A1; KR100216764B1; KR950025112A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorventil mit verbesserter Hochtemperatur- Verschleißfestigkeit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß herkömmliche Motorventile, die als Bauteile von Fahrzeug motoren oder dergleichen vorgesehen sind, hergestellt werden, indem man z. B. eines der verschiedenen Legierungspulver auf Eisenbasis verwendet, einschließlich demjenigen, das in der JP 2-92 494 A als Beschichtung auf einer Ventiltellerrand fläche eines Motorventilkörpers beschrieben ist, der aus hitzebeständigem Stahl oder rostfreiem Stahl gebildet ist, d. h. eine Oberfläche besitzt, die in Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht wird, bei dem lokal eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich ist, wobei man das Legierungspulver durch Plasmabogen- oder Laser strahlschweißung als Verkleidung aufschweißt.

Solche Ventile werden auch als Panzerventile oder Panzerringventile bezeichnet.

DE 39 05 397 A1 beschreibt eine Hartstofflegierung zum Beschichten thermisch und chemisch hoch beanspruchter Maschinenbauteile aus metallischen Grundwerk stoffen. Dabei wird der Zusatz von Al und N als besonders vorteilhaft bezeichnet, da sich verschleißmindernde Nitride bilden.

Das durch die Erfindung zu lösende Problem tauchte auf, weil in den letzten Jahren Motorfahrzeuge mit höherer Leistung und höheren Fahrgeschwindigkeiten entwic kelt wurden. Die Motoren solcher Motorfahrzeuge werden notwendigerweise bei höheren Temperaturbedingungen betrieben. Demgemäß werden Motorventile als Motorkonstruktionsteil einer Umgebung mit höherer Temperatur ausgesetzt. Im Falle von herkömmlichen Motorventilen ist jedoch die Hochtemperatur-Verschleiß festigkeit der Legierung auf Eisenbasis, mit welcher die Ventiltellerrandfläche abgedeckt ist, nicht hoch genug, um das Fortschreiten von Verschleiß auf dieser Ventiltellerrandfläche zu begrenzen, das unter Hochtemperaturbedingungen be schleunigt erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Motorventil mit erhöhter Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung zusätzlich noch 0,05 bis 1% Co und gemäß einer weiteren noch bevorzugteren Ausführungsform enthält sie statt dessen oder zusätzlich noch wenigstens eines der Metalle

0,1 bis 5% Nb
0,1 bis 5% Ta und
0,1 bis 5% W nach Erfordernis, wobei der Gesamtgehalt an Nb, Ta und W auf 5% oder weniger begrenzt ist.

Vorzugsweise ist in der Zweiphasenstruktur, die aus einer austenitischen Phase und einer eutektischen Carbidphase gebildet ist, der Prozentgehalt des Gebiets der eutektischen Carbidphase 10 bis 50% und noch bevorzugter ist darin die Länge der sekundären dendritischen Arme der austenitischen Phase 15 µm oder weniger.

Der Ausdruck "Prozent", der im vorstehenden und im Folgenden benutzt wird, bedeutet immer Gewichtsprozent.

Der Grund für die Begrenzung der Komponenten der Legierung auf Eisenbasis, welche die verkleidete Ventiltellerrandfläche des Motorventils der vorliegen den Erfindung, wie oben beschrieben, bilden, wird im Nachfolgenden erläutert.

(a) C

Die C-Komponente wird als feste Lösung in der austenitischen Phase gelöst, um die Hochtemperaturfestigkeit dieser Phase zu verbessern und bildet die eutektische Carbidphase zur Verbesserung der Hochtemperatur-Verschleißfe stigkeit der Legierung. Wenn der Gehalt an C kleiner als 0,7% ist, werden diese Wirkungen nicht zufriedenstellend hoch. Wenn andererseits der Gehalt an C 1,5% übersteigt, wird der Verschleiß des Ventilsitzes, der in Kontakt mit dem Motorventil gebracht wird, beschleunigt. Daher ist der Gehalt an C auf den Bereich von 0,7 bis 1,5% beschränkt und vorzugsweise auf den Be reich von 0,9 bis 1,3%.

(b) Mn

Die Mn-Komponente bildet die austenitische Phase mit Ni und Cr zur Verbes serung der Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit. Wenn der Gehalt an Mn kleiner als 10% ist, kann die gewünschte Verbesserung der Hochtemperatur- Korrosionsbeständigkeit nicht erzielt werden. Wenn der Gehalt an Mn 15% übersteigt, wird die Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit vermindert. Daher ist der Gehalt an Mn auf den Bereich von 10 bis 15% beschränkt und vorzugs weise auf den Bereich von 11 bis 13%.

(c) Cr

Die Cr-Komponente bildet die austenitische Phase mit Hochtemperatur-Korro sionsbeständigkeit, wie oben erwähnt, und bildet auch die eutektische Car bidphase zur Verbesserung der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit. Wenn der Gehalt an Cr kleiner als 24% ist, sind diese Effekte nicht zufriedens tellend hoch. Wenn der Gehalt an Cr 30% übersteigt wird die Schädigung des Ventilsitzes, der mit dem Motorventil in Kontakt gebracht wird, abrupt erhöht. Daher ist der Gehalt an Cr auf dem Bereich von 24 bis 30% be schränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 25,5 bis 27,5%.

(d) Mo

Die Mo-Komponente wird als feste Lösung in der austenitischen Phase gelöst, um die Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit dieser Phase zu verbessern. Wenn der Gehalt an Mo kleiner ist als 6,1% kann die gewünschte Verbes serung der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit nicht erreicht werden. Wenn der Gehalt an Mo 9,8% übersteigt, wird die Hochtemperatur-Korrosions beständigkeit vermindert. Daher ist der Gehalt an Mo auf den Bereich von 6,1 bis 9,8% beschränkt, und vorzugsweise liegt er im Bereich von 6,4 bis 8%.

(e) Ni

Die Ni-Komponente bildet die austenitische Phase mit verbesserter Hoch temperatur-Korrosionsbeständigkeit mit Mn und Cr, wie oben erwähnt. Wenn der Gehalt an Ni kleiner ist als 10%, kann die austenitische Phase mit der gewünschten Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit nicht gebildet werden. Wenn der Gehalt an Ni 15% übersteigt, wird die Hochtemperatur-Verschleiß festigkeit vermindert. Daher ist der Gehalt an Ni auf dem Bereich von 10 bis 15% begrenzt und liegt vorzugsweise im Bereich von 11 bis 13%.

(f) N

Die N-Komponente bildet feinverteiltes Carbonitrid zur Verbesserung der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit. Wenn der Gehalt an N kleiner als 0,1% ist, ist diese Wirkung nicht zufriedenstellend hoch. Wenn der Gehalt an N 0,4% übersteigt, wird die Schweißbarkeit der Verkleidung verschlechtert. Daher ist der Gehalt an N auf den Bereich von 0,1 bis 0,4% beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,3%.

(g) Si

Die Si-Komponente wirkt zur Verbesserung der Fließfähigkeit (der Fließfähig keit des geschmolzenen Metalls) zum Zeitpunkt der Verkleidung (bzw. des Abdeckens) und hat eine so starke desoxidierende Wirkung, daß die Schweiß barkeit der Abdeckung bzw. Verkleidung verbessert wird. Wenn der Gehalt an Si kleiner als 0,2% ist, sind diese Wirkungen nicht zufriedenstellend hoch. Wenn der Gehalt an Si 1,5% übersteigt, wird die Zähigkeit vermindert, so daß leicht Rißbildung auftreten kann. Daher ist der Gehalt an Si auf den Bereich von 0,2 bis 1,5% beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,8%.

(h) Co

Diese vorzugsweise mit verwendete Co-Komponente löst sich als feste Lösung in der austenitischen Phase zur Verbesserung der Hochtemperatur stabilität dieser Phase, so daß die Legierung eine verbesserte Hochtempera tur-Verschleißfestigkeit und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit in der Atmosphäre der Verbrennungsgase von hoher Temperatur hat. Wenn der Gehalt an Co kleiner als 0,05% ist, ist diese Wirkung nicht zufriedenstellend hoch. Wenn der Gehalt an Co 1% übersteigt, ist diese Wirkung am höchsten, und es kann keine weitere Verbesserung in der Verschleiß- bzw. Korrosionsbestän digkeit erzielt werden. Daher ist der Gehalt an Co auf den Bereich von 0,05 bis 1% beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5%.

(i) Nb, Ta und W

Diese besonders bevorzugt mitverwendeten Nb-, Ta- und W-Komponenten werden gemäß den jeweiligen Bedürfnissen zugesetzt, da sie als feste Lösung in der austenitischen Phase gelöst werden können, um die Hochtemperatur- Verschleißfestigkeit dieser Phase noch weiter zu verbessern. Es wird bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens eines dieser drei Metalle eingesetzt. Wenn der Gehalt an einer oder der Summe dieser Kom ponenten weniger als 0,1% ist, kann die gewünschte verbesserte Hoch temperatur-Verschleißfestigkeit nicht erzielt werden. Wenn die Gesamtmenge von zumindest einer dieser Komponenten, die in der Zusammensetzung enthalten ist, 5% übersteigt, wird ein Hochtemperaturcarbid (Carbid vom Formationstyp) gebildet, das anders ist als die eutektische Carbidphase und eine Verschlechterung der Schweißbarkeit der Verkleidung bzw. Abdeckung bewirkt. Daher ist der Gehalt an diesen Komponenten auf den Bereich von 0,1 bis 5% beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,5%. Auch der Gesamtgehalt an diesen Komponenten beträgt 5% oder weniger, und beträgt vorzugsweise 3% oder weniger (aber mindestens 0,1%).

(j) Unvermeidbare Verunreinigungen

Es ist unmöglich zu vermeiden, daß Verunreinigungen in die Legierung einge mischt sind wegen des Vorliegens von Verunreinigungen, die in den rohen Legierungsmaterialien enthalten sind, durch Desoxidation zum Zeitpunkt des Verkleidens und durch Verunreinigung aus Bestandteilen des Schmelzofens. Jedoch werden die Eigenschaften des Motorventils bzw. der Verkleidung nicht schwerwiegend beeinträchtigt, wenn die Gehalte der eingemischten Verunreinigungen derart sind, daß:

Al: zu höchstens 0,1%; B: zu höchstens 0,05%;
P: zu höchstens 0,04%; S: zu höchstens 0,05%; und
O: zu höchstens 0,05% vorliegen.

(k) Prozentsatz des eutektischen Carbidbereichs

Ein Motorventil mit einer Ventiltellerrandfläche, die durch die Legierung auf Eisenbasis der vorliegenden Erfindung gebildet ist und eine Struktur hat, die aus einer austenitischen Phase und einer eutektischen Carbidphase gebildet ist die dendritisch in der Primärphase gewachsen ist, kann durch Belegen bzw. Verkleiden hergestellt werden. Wenn jedoch der Prozentsatz des Gebiets der eutektischen Carbidphase weniger als 10% ist, ist die Wirkung der Verbesserung der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit nicht zufriedenstellend hoch. Wenn andererseits der Prozentsatz des Bereichs 50% übersteigt, wird die Schweißbarkeit der Verkleidung bzw. Abdeckung vermindert. Daher wird der Prozentsatz des Gebiets der eutektischen Carbidphase auf den Bereich von 10 bis 50% beschränkt.

(l) Der Abstand zwischen den sekundären dendritischen Armen der auste nitischen Phase

Sekundäre dendritische Arme werden gebildet, wenn die austenitische Phase sich verfestigt, und sie wachsen zum Zeitpunkt der Verkleidung. Wenn der Abstand zwischen den sekundären dendritischen Armen außerordentlich groß ist, wird die Gleichmäßigkeit der Struktur verschlechtert und die gebildete grobe austenitische Phase kann leicht deformiert werden, was zu einer Ver minderung in der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit führt. Daher ist es erwünscht, den Abstand der sekundären dendritischen Arme auf 15 µm oder weniger festzusetzen.

Die folgenden Beispiele erläutert die Erfindung.

Beispiele 1 bis 17 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 in den Tabellen 1 bis 3

Geschmolzene Legierungen auf Fe-Basis mit den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Zusammensetzungen wurden hergestellt und mit Al und/oder Mg je nach den Erfordernissen desoxidiert. Die Legierungen wurden dann zu Legierungspulvern auf Fe-Basis gepulvert, die jeweils eine durchschnittliche Korngröße von 110 µm hatten, und zwar durch Gaszerstäubung unter Ver wendung von N₂-Gas. Jedes dieser Pulver wurde als Verkleidungs- bzw. Abdeckungsmaterial benutzt, um eine Ventiltellerrandfläche eines Motorfahr zeug-Motorventils mit einem Ventilteller von 31,5 mm Durchmesser, herge stellt aus SUH 35-Stahl (hitzebeständiger Stahl) durch Plasmastrahl-Schwei ßung unter den folgenden Bedingungen zu bilden:

Plasmastrom: 105 A/125 A,
Plasmagasfließmenge: 0,9 l/min,
Schutzgasfließmenge: 15 l/min,
Gasfließmenge der Pulverzufuhr: 1 l/min, und
Menge der Verkleidung an einem Ventil: 3,0 bis 4,0 g, und
durch Laserstrahl-Schweißung bzw. Verkleidung unter den folgenden Bedin gungen:
Laserleistung: 2,4 bis 3,8 kW,
Schutzgasfließmenge: 15 l/min, und
Menge der Verkleidung auf einem Ventil: 3,4 bis 4,0 g.

Auf diese Weise wurden die Motorventile 1 bis 17 der vorliegenden Erfin dung, und die Motorventile der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 hergestellt, bei denen die verkleideten Ventiltellerrandflächen aus Legierungen auf Fe-Basis gebildet waren, die praktisch die gleichen Zusammensetzungen hatten, wie die oben erwähnten Pulver auf Fe-Basis. Der Prozentsatz des Bereichs der eutektischen Carbidphase und der Abstand zwischen den sekundären den dritischen Armen wurden an einem Querschnitt der Struktur der verkleideten Ventiltellerrandflächen jedes Ventils gemessen, wobei durch ein metallo graphisches Mikroskop beobachtet wurde.

Bei jedem der Vergleichsmotorventile 1 bis 4 war der Gehalt an einer der Komponenten zur Verbesserung der Hochtemperatur Verschleißfestigkeit, d. h. in diesem Beispiel C, Cr, Mo oder N, un terhalb der unteren Grenze des Bereichs des Gehalts gemäß der vorliegenden Erfindung.

Jedes der so hergestellten Ventile mit den verschiedenen Zusammensetzun gen der Ventiltellerrandfläche wurde in einen Benzinmotor von 2000 cm³ eingesetzt und einem beschleunigten Verschleißtest unter den folgenden Bedingungen unterworfen:

verwendetes Benzin: verbleites Benzin (Pb-Gehalt: 1,8 g/l)
Motorgeschwindigkeit: 7500 Upm,
Betriebszeit: 100 Stunden,

und die Tiefe des maximalen Verschleißes nach dem Betrieb wurde gemes sen. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse dieser Prüfung.

Tabelle 3 zeigt auch die Vicker's Härten der verkleideten Ventiltellerrand flächen bei gewöhnlicher Temperatur und bei einer Temperatur von 800°C für die Motorventile 1 bis 17 (Belastung 200 g) gemäß Erfindung und der Motorventile der Vergleichsbeispiele 1 bis 4.

Fig. 1 zeigt ein metallographi sches mikroskopisches Photo der Struktur des Motorventils 2 der Erfindung (Vergrößerung: 500 ×).

Aus den in Tabelle 1 bis 3 gezeigten Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die verkleidete Ventiltellerrandfläche jedes der Motorventile 1 bis 17 der vor liegenden Erfindung verbesserte Hochtemperaturhärte und auch verbesserte Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit mit einem Prozentsatz des Gebiets der eutektischen Carbidphase von 10 bis 50% hat, und daß bei den Motorventi len 1 bis 4 der Vergleichsbeispiele die Hochtemperaturhärte relativ vermindert ist und auch die Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit herabgesetzt wird, wenn der Gehalt an nur einer der Komponenten der Legierung auf Fe-Basis, welche die verkleidete Ventiltellerrandfläche bildet, d. h. in diesem Beispiel C, Cr, Mo oder N, kleiner ist als die untere Grenze des Bereiches gemäß der vor liegenden Erfindung (was durch die Markierung * in Tabelle 2 angegeben ist).

Bei den Motorventilen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, ist die verkleidete Ventilfläche, die schwerem Verschleiß unterliegt, wenn sie wiederholt in Kontakt mit dem zugehörigen Ventilsitz gebracht wird, aus einer Legierung auf Fe-Basis gebildet, die verbesserte Hochtemperaturhärte und Verschleißfestigkeit hat, wodurch ein verbessertes Verhalten für eine lange Zeitspanne gewährleistet wird, selbst in einer Hochtemperaturatmosphäre, wie sie während des Motorbetriebs bei hoher Leistung und hoher Geschwin digkeit auftritt.

Tabelle 3

Beispiel 18 bis 47 und Vergleichsbeispiele 5 bis 9 in den Tabellen 4 bis 8

Geschmolzene Legierungen auf Fe-Basis mit den Zusammensetzungen, wie sie in den Tabellen 4, 5 und 6 gezeigt sind, wurden hergestellt und mit Al und/ oder Mg je nach den Erfordernissen desoxidiert. Die Legierungen wurden dann zu Legierungspulvern auf Fe-Basis gepulvert, die jeweils eine durchschnittliche Korngröße von 110 µm hatten und zwar durch Gaszerstäubung unter Ver wendung von N₂-Gas. Jedes dieser Pulver wurde als Verkleidungsmaterial zur Bildung einer Ventiltellerrandfläche eines Motorventils für ein Motorfahrzeug verwendet mit einem Ventilteller-Durchmesser von 31,5 mm, das aus SUH 35-Stahl (hitzebeständiger Stahl) hergestellt war und zwar durch Plasma strahl-Verschweißung unter den folgenden Bedingungen:

Plasmastrom: ein vorbestimmter Wert im Bereich von 115 bis 125 A,
Plasmagasfließmenge: 1,1 l/min,
Schutzgasfließmenge: 10 l/min,
Gasfließmenge der Pulverzufuhr: 1 l/min, und
Menge an Verkleidung auf einem Ventil: 3,6 g, und
durch Laserstrahl-Schweißung unter den folgenden Bedingungen:
Laserleistung: ein vorbestimmter Wert im Bereich von 2 bis 3 kW,
Schutzgasfließmenge: 10 l/min, und
Menge an Verkleidung auf einem Ventil: 3,6 g.

Auf diese Weise wurden die Motorventile 18 bis 47 gemäß der Erfindung und die Motorventile der Vergleichsbeispiele 5 bis 9 hergestellt, wobei die ver kleideten Ventilflächen aus Legierungen auf Fe-Basis gebildet waren, die im wesentlichen die gleichen Zusammensetzungen wie die oben erwähn ten Pulver auf Fe-Basis hatten.

In jedem der Vergleichsmotorventile 5 bis 9, ist der Gehalt an einer der Komponenten zur Verbesserung der Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit, d. h. in diesem Beispiel C, Cr, Mo, N oder Co, unterhalb der unteren Grenze des Bereichs an Gehalten gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Ein willkürlicher Teil der verkleideten Ventilflächen jedes der so erhaltenen verschiedenen Motorventile wurde bei einer Tiefe von 0,1 mm mit einem metallographischen Mikroskop betrachtet und ein Photo von dessen Struktur wurde gemacht. Aus dieser Struktur wurden der Prozentsatz des Gebietes der eutektischen Carbidphase und der Abstand zwischen den Mittellinien der sekundären dendritischen Arme, welche die austenitische Phase bilden, ge messen (an willkürlichen fünf Stellen gemessen und dann der Durchschnitt genommen).

Jedes der so hergestellten Ventile mit den verschiedenen Zusammensetzun gen der Ventilfläche wurde in einen Benzinmotor mit 2000 cm³ eingesetzt, um einer beschleunigten Vergleichsprüfung unter den folgenden Bedingungen unterzogen zu werden:

verwendetes Benzin: verbleites Benzin (Pb-Gehalt: 1,5 g/l)
Motorgeschwindigkeit: 7000 Upm,
Betriebszeit: 200 Stunden,

und die maximale Verschleißtiefe nach dem Betrieb wurde gemessen. Die Tabellen 7 und 8 zeigen die Ergebnisse dieser Prüfung.

Die Tabellen 7 und 8 zeigen auch die Vicker's Härten der verkleideten Ventil seiten der Motorventile 18 bis 47 gemäß der Erfindung und der Motorventile der Vergleichsbeispiele 5 bis 9 bei gewöhnlicher Temperatur und einer Tem peratur von 1000°C (Belastung 200 g).

Fig. 2 zeigt eine metallographische mikroskopische Photoaufnahme der Struktur eines willkürlichen Teils in der beschichteten Ventilseite des Motor ventils 19 der vorliegenden Erfindung bei einer Tiefe von 0,1 mm (Vergröße rung: 500 ×).

Aus den in Tabelle 4 bis 8 gezeigten Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die verkleideten Ventiltellerränder jedes der Motorventile 18 bis 47 der vorliegen den Erfindung verbesserte Hochtemperaturhärte und auch verbesserte Hoch temperatur-Verschleißfestigkeit haben, und daß, wie bei den Motorventilen 5 bis 9 der Vergleichsbeispiele gezeigt, die Hochtemperaturhärte relativ ver mindert und auch die Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit erniedrigt wird, wenn der Gehalt an nur einer der Komponenten der Legierung auf Fe-Basis, welche den verkleideten Ventiltellerrand bildet, d. h. im vorliegenden Beispiel C, Cr, Mo, N oder Co geringer ist als die untere Grenze des Bereichs gemäß der vorliegenden Erfindung (was in Tabelle 6 durch die Markierung * angegeben ist).

Bei den Motorventilen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, ist die verkleidete Ventilfläche, die schwerem Verschleiß unterliegt, indem sie wiederholt in Kontakt mit dem entsprechenden Ventilsitz gebracht wird, aus einer Legierung auf Fe-Basis gebildet, die verbesserte Hochtemperaturhärte und Verschleißfestigkeit hat, wodurch ein verbessertes Verhalten für eine lange Zeitspanne gewährleistet wird, selbst bei einer Hochtemperaturatmo sphäre, wie sie durch den Motorbetrieb bei hoher Leistung und hoher Ge schwindigkeit bedingt ist.

Tabelle 7

Tabelle 8

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein sogenanntes Panzerventil, wie es auch gemäß der Erfindung vorliegt.

Die Bezugszahlen bedeuten:

1. 1: Ventilschaft
2. 2: Ventilteller
3. 3: Ventiltellerrandpanzerung.

Motorventile werden üblicherweise aus Chrom-Molybdänstahl gefertigt. Für besonderes hohe Beanspruchung wird der Ventiltellerrand gepanzert, also mit einer Auflage versehen, die hochgradig verschleißfest ist.

Da es sich bei Fig. 3 um einen Querschnitt handelt sieht man von der Panze rung nur die beiden Ränder links und rechts. Natürlich ist die Panzerung ringförmig, deckt also die gesamte Dichtungsfläche des Ventiltellers, wo er mit dem Ventilsitz in Berührung kommt, ab.

Claims

1. Motorventil mit verbesserter Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit mit einer Ventiltellerrandfläche, die mit einer aus einem Pulver hergestellten Legierung auf Eisenbasis beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) eine Zusammen setzung hat, die im wesentlichen, auf das Gewicht bezogen, besteht aus:
0,7 bis 1,5% C,
24 bis 30% Cr,
10 bis 15% Ni,
0,2 bis 1,5% Si,
10 bis 15% Mn,
6,1 bis 9,8% Mo,
0,1 bis 0,4% N,
und Rest im wesentlichen Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, und eine Zweiphasenstruktur hat, die aus einer austenitischen Phase und einer eutektischen Carbidphase gebildet ist.

2. Motorventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammen setzung zusätzlich 0,05 bis 1 Gew.-% Co aufweist.

3. Motorventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu sammensetzung zusätzlich wenigstens eines der Metalle
0,1 bis 5% Nb
0,1 bis 5% Ta und
0,1 bis 5% W je nach Erfordernis aufweist, wobei der Gesamtgehalt an Nb, Ta und W auf 5% oder weniger begrenzt ist.

4. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Kohlenstoff im Bereich von 0,9 bis 1,3% liegt.

5. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Mangan im Bereich von 11 bis 13% liegt.

6. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Chrom im Bereich von 25,5 bis 27,5% liegt.

7. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Molybdän im Bereich von 6,4 bis 8% liegt.

8. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Nickel im Bereich von 11 bis 13% liegt.

9. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Stickstoff im Bereich von 0,2 bis 0,3% liegt.

10. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Silicium im Bereich von 0,4 bis 0,8% liegt.

11. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an Kobalt im Bereich von 0,1 bis 0,5% liegt.

12. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung der Gehalt an einem der Metalle Nb, Ta und/oder W im Bereich von 0,5 bis 2,5% und beim Vorliegen von mehreren dieser Metalle unter 3% und vorzugsweise ebenfalls im Bereich von 0,5 bis 2,5% liegt.

13. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beschichtung (3) der Prozentsatz im Gebiet der eutektischen Carbidphase in der Legierung 10 bis 50% beträgt.

14. Motorventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beschichtung (3) die Länge der se kundären dendritischen Arme der austenitischen Phase in der Legierung 15 µm oder kleiner ist.