AT278886B - Austenitische, rostfreie Stähle zur Herstellung von Ventilen für Brennkraftmaschinen durch Kaltverformung - Google Patents

Austenitische, rostfreie Stähle zur Herstellung von Ventilen für Brennkraftmaschinen durch Kaltverformung

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AT278886B
AT278886B AT738064A AT738064A AT278886B AT 278886 B AT278886 B AT 278886B AT 738064 A AT738064 A AT 738064A AT 738064 A AT738064 A AT 738064A AT 278886 B AT278886 B AT 278886B
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Crucible Steel Co America
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Austenitische, rostfreie Stähle zur Herstellung von Ventilen für Brennkraftmaschinen durch Kaltverformung 
Die Erfindung betrifft die Verwendung austenitischer rostfreier Stähle zur Herstellung von Ventilen, insbesondere Auspuffventilen, für Brennkraftmaschinen durch Kaltverformung. 



   Es ist bekannt, Motorenventile aus hochfestem, austenitischem, rostfreiem Stahl herzustellen, aber die bekannten Stähle für diesen Zweck müssen zu der gewünschten Gestalt warmverformt werden. Die erfindungsgemäss verwendeten Stähle können hingegen kaltverformt oder bei Temperaturen nahe Raumtemperatur stranggepresst werden. Das hat den Vorteil, dass gewisse zusätzliche Stufen (Bearbeitung, Schleifen, Reinigen), die zurzeit bei der Herstellung von Motorenventilen angewendet werden, ausgelassen werden können.

   Es wurde gefunden, dass ein solcher vorteilhafter Stahl dadurch hergestellt werden   kann, dass   ein Cr-Ni-rostfreier Stahl so modifiziert wird, dass er geringe festigkeitssteigernde Mengen an Niob und Bor, einen geringen Gehalt an Silicium zur Erzielung guter Korrosionsbeständigkeit, und einen geringen Gehalt an Kohlenstoff plus Stickstoff zur Erreichung guter. Kaltverformbarkeit enthält. Vorzugsweise enthält dieser Stahl eine geringe Menge an Kupfer, welche die Kaltverformbarkeit verbessert und in einigen Fällen die Beständigkeit gegenüber Verformung bei erhöhten Temperaturen erhöht. Niob kann durch geringe Mengen anderer festigkeitssteigernder Elemente, wie Titan, Vanadium, Zirkon und Aluminium, ersetzt werden.

   Die erfindungsgemäss verwendeten Stähle sind vorzugsweise vollkommen und beständig austenitisch, und sie zeigen mindestens eine gleich gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Verbrennungsprodukten von bleihaltigen Kraftstoffen und eine gleich gute Dauerstandfestigkeit bei hohen Temperaturen wie die bekannten Ventilstähle ; darüber hinaus eine gute Kaltverformbarkeit. 



   Weite, enge und bevorzugte Bereiche der erfindungsgemäss verwendeten Stähle sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben, in welcher die Zahlen Gewichtsprozente bedeuten. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Tabelle   l,   
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Chemische <SEP> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> erfindungsgemässen <SEP> Stähle
<tb> Element <SEP> weiter <SEP> Bereich <SEP> enger <SEP> Bereich <SEP> bevorzugter
<tb> Bereich
<tb> Kohlenstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,08 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,08 <SEP> 0,01 <SEP> bis <SEP> 0,05
<tb> Mangan <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 3,0 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2,0 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2,0
<tb> Silicium <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,25 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,

   <SEP> 12 <SEP> 
<tb> Nickel <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 20
<tb> Chrom <SEP> 13 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> 16 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> 16 <SEP> bis <SEP> 25
<tb> Kupfer <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2,0 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2,0 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 2, <SEP> 0
<tb> Niob <SEP> 0,01 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0,01 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0,06 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 
<tb> Bor <SEP> 0,0005 <SEP> bis <SEP> 0,025 <SEP> 0,0005 <SEP> bis <SEP> 0,010 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> bis <SEP> 0,009
<tb> Stickstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,05 <SEP> 0,02 <SEP> bis <SEP> 0,05
<tb> Kohlenstoff <SEP> + <SEP> 
<tb> Stickstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,08 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,08 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,06
<tb> Eisen <SEP> Rest,

   <SEP> bis <SEP> auf <SEP> Verunreinigungen
<tb> 
 
Niob kann durch geringe Mengen, z. B.   0, 01   bis   0, 250/0,   anderer Elemente, wie Aluminium, Titan, Vanadium oder Zirkon, ersetzt werden. Wenn das geschieht, dann verbessert der Zusatz von etwa 1 bis   2%   Kupfer die Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung unter Belastung bei erhöhten Temperaturen. 



   Beispiele von Eigenschaften, die mit gewissen ertindungsgemässen Stählen erhalten wurden, sind in den nachfolgenden Tabellen 2 und 3 angegeben. 



   Tabelle 2 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Zusammensetzungen <SEP> der <SEP> untersuchten <SEP> Stähle
<tb> StahlKennzeichen <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Cu <SEP> B <SEP> N <SEP> Andere
<tb> V-1 <SEP> 0,021 <SEP> 1,31 <SEP> 0,01 <SEP> 12,34 <SEP> 17,76 <SEP> 0,02 <SEP> 0,004 <SEP> 0,003 <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> Nb <SEP> 
<tb> V-7 <SEP> 0,024 <SEP> 1,29 <SEP> 0,02 <SEP> 11,96 <SEP> 17, <SEP> 94 <SEP> 1, <SEP> 97 <SEP> 0,005 <SEP> 0,003 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> Nb <SEP> 
<tb> V-27A <SEP> 0,070 <SEP> 1,32 <SEP> 0,08 <SEP> 11,84 <SEP> 18,04 <SEP> 1,81 <SEP> 0,006 <SEP> 0,003 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> V <SEP> 
<tb> V-28A <SEP> 0,058 <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP> 0,02 <SEP> 12,08 <SEP> 18, <SEP> 24 <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 0,006 <SEP> 0,003 <SEP> 0, <SEP> 036Zr
<tb> V-29A <SEP> 0,054 <SEP> 1,41 <SEP> 0,03 <SEP> 11,96 <SEP> 18,12 <SEP> 1,87 <SEP> 0,005 <SEP> 0,003 <SEP> 0,

   <SEP> 09 <SEP> Ti <SEP> 
<tb> V-30A <SEP> 0, <SEP> 063 <SEP> 1, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 11, <SEP> 96 <SEP> 18, <SEP> 32 <SEP> 1,84 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> Al
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Tabelle 3 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Ergebnisse <SEP> mit <SEP> den <SEP> untersuchten <SEP> Stählen
<tb> durchschn.
<tb> 



  Gewichtsrelative <SEP> verlust <SEP> im <SEP> 
<tb> bedeutende <SEP> Kaltver-PbO-Test <SEP> bei <SEP> bleibende <SEP> Verformung
<tb> Stahl <SEP> Veränderung <SEP> formbar- <SEP> 913 C <SEP> in <SEP> bei732oc, <SEP> 422kg/cm <SEP> 
<tb> kenn-in <SEP> der <SEP> Zusam-keit <SEP> (Beur-l <SEP> h <SEP> in <SEP> 100 <SEP> h
<tb> zeichen <SEP> mensetzung <SEP> (%) <SEP> teilung) <SEP> (g/crn) <SEP> (%) <SEP> 
<tb> V-1 <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP> Cu <SEP> mässig <SEP> 0,096 <SEP> 0,08
<tb> V-7 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> Nb <SEP> gut <SEP> 0, <SEP> 111 <SEP> 0,05
<tb> V-27A <SEP> 0, <SEP> 15V <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 0,096 <SEP> 0,07
<tb> V-28A <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> Zr <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 0,095 <SEP> 0, <SEP> 08
<tb> V-29A <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> Ti <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 0, <SEP> 113 <SEP> 0,09
<tb> V-30A <SEP> 0,09 <SEP> Al <SEP> gut <SEP> 0,096 <SEP> 0,

  09
<tb> 
 
Die obigen Werte für die relative Kaltverformbarkeit wurden dadurch bestimmt, dass vergütete Stahlproben (12, 7 mm Durchmesser, 50, 8 mm Länge) in einer Pressform gestaucht wurden. Das freie Kopfende der Probe hatte eine Länge von 25   mm,   die Presse arbeitete mit einem Vorschub von 3048 cm/min. 



   Der Durchmesser des Kopfes war nach dem Stauchen 2, 6 bis 2, 7 mal so gross wie der Durchmesser des Kopfes vor dem Stauchen. Die Proben wurden dann auf Risse untersucht, und die Beurteilung der relativen Kaltverformbarkeit wurde vorgenommen, wie es die folgende Tabelle 4 zeigt. 



   Tabelle 4 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Beurteilung <SEP> der <SEP> relativ. <SEP> Kaltverformbarkeit
<tb> Grundlage <SEP> der
<tb> Beurteilung <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> gut <SEP> mässig <SEP> schlecht <SEP> sehr <SEP> schlecht
<tb> Gesamtzahl <SEP> an
<tb> Rissen <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> oder <SEP> mehr <SEP> 
<tb> Anzahl <SEP> an <SEP> ernsthaften <SEP> Rissen <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> oder <SEP> mehr
<tb> 
 
Die vorstehend angegebenen Eigenschaften lassen die Brauchbarkeit der erfindungsgemässen Stähle zur Verwendung bei der Herstellung von Ventilen für Brennkraftmaschinen erkennen.

   Ventile aus solchem Stahl zeigen eine bessere PbO-Korrosionsbeständigkeit als handelsübliche Ventilstähle, wie sie zurzeit weitgehend verwendet werden (21Cr-4Ni-9Mn 0, 40 N), die unter den oben angegebenen Untersuchungsbedingungen einen Gewichtsverlust von etwa   0, 186 g/crri-   zeigen. Die erfindungsgemässen Ventile haben ausserdem den Vorteil, dass sie ohne die für die warmgeformten Ventile erforderlichen Verfahrensschritte hergestellt werden können. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verwendung eines austenitischen rostfreien Stahls, welcher neben Eisen und zufälligen Verunreinigungen (in Gew.-lo)- <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 <tb> <tb> Kohlenstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> <tb> Chrom <SEP> 13 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> <tb> Nickel <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> <tb> Niob <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> <tb> Bor <SEP> 0, <SEP> 0005 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 025 <SEP> <tb> Kupfer <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2 <SEP> <tb> Mangan <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 3 <tb> Silicium <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> <tb> Stickstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> <tb> Kohlenstoff <SEP> + <SEP> Stickstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> <tb> enthält, zur Herstellung von Ventilen, insbesondere Auspuffventilen,
    für Brennkraftmaschinen durch Kaltverformung.
    2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 mit der Massgabe, dass er (in Gel. -%): EMI4.2 <tb> <tb> Niob <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> <tb> Bor <SEP> 0, <SEP> 0005 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> und <tb> vorzugsweise <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> <tb> Kupfer <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> <tb> Mangan <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2 <tb> Silicium <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 12 <SEP> und <SEP> <tb> vorzugsweise <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> <tb> Kohlenstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> <tb> Stickstoff <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> <tb> Kohlenstoff <SEP> + <SEP> Stickstoff <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> <tb> enthält, für den in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
    3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 oder 2 mit der Massgabe, dass Niob durch 0, 01 bis 0, 25 Gew.-% anderer festigkeitssteigernder Elemente wie Aluminium, Titan, Vanadin oder Zirkon ersetzt ist, für den in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0690141A1 (de) * 1994-06-28 1996-01-03 Sumitomo Chemical Company, Limited Hitzebeständiger austenitischer Stahl mit ausgezeichneter Festigkeit bei hohen Temperaturen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690141A1 (de) * 1994-06-28 1996-01-03 Sumitomo Chemical Company, Limited Hitzebeständiger austenitischer Stahl mit ausgezeichneter Festigkeit bei hohen Temperaturen
US5626817A (en) * 1994-06-28 1997-05-06 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Austenitic heat resistant steel excellent in elevated temperature strength

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