DE102017119437A1

DE102017119437A1 - Stahllegierungen und zylinderlaufbuchsen aus selbigen

Info

Publication number: DE102017119437A1
Application number: DE102017119437.1A
Authority: DE
Inventors: Huaxin Li; Jianghuai Yang; Qigui Wang; William L. Miller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US20180057915A1; CN107779765A

Abstract

Stahllegierungen und Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen werden bereitgestellt. Stahllegierungen können Eisen, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, ca. 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Aluminium umfassen und entweder niedrig gekohlt sein und etwa 0,0005 % bis etwa 0,0055 % Bor enthalten oder mittel gekohlt sein. Die Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen können fähig sein, ein spiegelblankes Finish zu erzielen. Die Stahllegierung Zylinderlaufbuchsen können eine ultradünne Wandstärke von weniger als etwa 1,5 mm oder etwa 1,0 mm bis etwa 0,5 mm umfassen. Die Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse können ein Elastizitätsmodul von mindestens 200 GPa umfassen. Die Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse können ein Verhältnis von Elastizitätsmodul zu Dichte von mindestens etwa 25,64 GPa/(g/cm)3) umfassen.

Description

EINLEITUNG
Während eines Verbrennungszyklus eines Verbrennungsmotors (ICE) werden Luft/Kraftstoffgemische Zylindern innerhalb eines Motorblocks des ICE bereitgestellt. Die Luft/Kraftstoffgemische werden komprimiert und/oder gezündet und verbrannt, um über Kolben, die innerhalb der Zylinder liegen, ein Abtriebsdrehmoment bereitzustellen. Während sich die Kolben innerhalb der Zylinder bewegen können Reibung zwischen Kolben und Zylinder und das Vorhandensein von Kraftstoff die Zylinderoberflächen verschließen und beeinträchtigen. Zusätzlich können der Verbrennungsdruck und die Seitenbelastung des Kolbens weitere beachtliche Spannungen auf die Zylinderbohrungen ausüben.
Traditionell werden in ICEs Zylinderlaufbuchsen eingesetzt, um den Verschleiß oder die Beschädigung des Motorblocks zu verhindern. Zylinderlaufbuchsen sind aus verschiedenen Qualitäten von Gusseisen (z. B. Grauguss) hergestellt worden. Die Gründe für die Wahl von Gusseisen liegen teilweise in den geringen Herstellungskosten, der einfachen Erzeugung, einer zufriedenstellenden Wärmeleitfähigkeit, welche das Verziehen der Bohrung minimiert, und einer guten Verschleißfestigkeit aufgrund des Vorhandenseins von freiem Graphit, das als Schmiermittel wirkt und die Reibung mit der Kolbenringpartie verringert. Leider verleihen Graugussmaterialien einem Motorblock erhebliches unerwünschtes Gewicht, aufgrund ihrer hohen Dichten (z. B. > 7.1 g/cm³) und hohen Wandstärken (z. B. etwa 2 bis 4 mm), die zur Kompensation schwacher mechanischer Eigenschaften (z. B. niedriger Festigkeit und einem niedrigen Elastizitätsmodul) nötig sind. Hohe Wandstärken erhöhen das Gewicht des Motors und können den Gesamtsystemwirkungsgrad des ICE verringern, beispielsweise dann, wenn die Maschine ein Diesel- oder Benzinmotor ist und ein Fahrzeug mit Energie versorgt. Des Weiteren sind Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss anfällig für die Rissbildung unter Betrieb, teilweise aufgrund der Restspannung, die sie vom Gießvorgang geerbt haben.
Zylinderbohrungen mit thermisch gespritztem Stahl wurden als Alternative Grauguss-Zylinderlaufbuchsen erkannt, insbesondere aufgrund der Vorteile mit der Gewichtseinsparung, die durch sie sehr dünnen Wandstärken (z. B. 100–300 µm) geboten wird. Jedoch ist die Herstellung thermisch gespritzter Bohrungen aufwändig und erfordert kostspielige Materialien und Ausrüstung, und doch werden die Leistungsmerkmale nur unwesentlich erhöht, wenn überhaupt. Die Verbesserungen in der Verschleißfestigkeit und Reibungsminderung sind beispielsweise minimal gegenüber Grauguss-Zylinderlaufbuchsen.
Des Weiteren erhöht die hohe thermische Leitfähigkeit von thermisch gespitzten Bohrungen die Komplexität des Thermomanagements aufgrund hohen Wärmeverlustes zwischen der Beschichtung und der Zylinderbohrung, und die Anfälligkeit für ein Verziehen der Zylinderbohrung kann unerwarteten Blowby und Ölverbrauch nach sich ziehen.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Stahllegierung bereitgestellt. Eine Stahllegierung kann Eisen, niedrigen Kohlenstoffgehalt, Bor, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium umfassen. Eine niedrig gekohlte Stahllegierung kann etwa 0,17 % bis etwa 0,26 % Kohlenstoff umfassen. Eine Stahllegierung mit Bor kann etwa 0,0005 % bis etwa 0,0055 % Bor umfassen.
Gemäß einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Stahllegierung bereitgestellt. Eine Stahllegierung kann Eisen, mittleren Kohlenstoffgehalt, Bor, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium umfassen. Eine mittel gekohlte Stahllegierung kann etwa 0,24 % bis etwa 0,51 % Kohlenstoff umfassen. Die mittel gekohlte Stahllegierung kann borfrei sein.
Gemäß einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Zylinderlaufbuchse aus einer Stahllegierung bereitgestellt. Eine Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse kann Eisen, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, ca. 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Aluminium umfassen und entweder niedrig gekohlt sein und etwa 0,0005 % bis etwa 0,0055 % Bor enthalten oder mittel gekohlt sein. Die Zylinderlaufbuchse kann fähig sein, ein spiegelblankes Finish zu erzielen. Die Zylinderlaufbuchse kann eine Wandstärke von weniger als etwa 1,50 mm umfassen. Die Zylinderlaufbuchse kann eine Wandstärke von etwa 0,5 mm bis etwa 1,0 mm umfassen. Die Zylinderlaufbuchse kann ein Elastizitätsmodul von mindestens 200 GPa umfassen. Die Zylinderlaufbuchse kann ein Verhältnis von Elastizitätsmodul zu Dichte von mindestens etwa 25,64 GPa/(g/cm)³) umfassen.
Obwohl viele Ausführungsformen hierin Stahllegierungen zur Verwendung als Zylinderlaufbuchsen beschreiben, sind die hierin bereitgestellten Stahllegierungen generell für weitere Anwendungen geeignet. Weitere Zwecke, Vorteile und neuartige Merkmale der Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Seitenansicht einer Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung und zum Einbau einer Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie der Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Beliebige Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
Die Zusammensetzungen der Stahllegierungen der vorliegenden Offenbarung sind entworfen worden, um Funktionen, wie hohe Festigkeit, bevorzugte Mikrostrukturen und gute Bearbeitbarkeit, zu bieten. Die Stahllegierungen sind selbsthärtend und selbstschmierend, was günstige Reibungs- und Verschleißvorteile für zahlreiche industrielle Anwendungen bietet. Die Zusammensetzungen der Legierungen der vorliegenden Offenbarung weisen ein hohes Elastizitätsmodul auf, was eine hohe Steifigkeit und niedrige Verzerrung bietet. Die vorteilhaften strukturellen Eigenschaften, welche die Legierungen der vorliegenden Offenbarung aufwiesen, verleihen verschiedenen Anwendungen, wie Motorblock-Zylinderlaufbuchsen, die Möglichkeit Gewichtseinsparung. Die Legierungen können eine niedrige bis mittlere Aufkohlung für die Festigkeit beinhalten. Die Legierungen können Bor und/oder Mangan beinhalten, um die Selbsthärtungsaspekte bei der Herstellung zu verbessern. Die Legierungen können Schwefel und/oder Phosphor beinhalten, um die Bearbeitbarkeits- und/oder Selbstschmierungsaspekte zu verbessern. Die Legierungen können Titan und/oder Aluminium beinhalten, um die Verschleißfestigkeitsaspekte zu verbessern. Im Allgemeinen werden die hierin beschriebenen Legierungen als Prozentsatz (am Gewicht) von einem oder mehreren Legierungselementen oder -verbindungen definiert (z. B. Kohlenstoff, Steadit, Silizium usw.), wobei der Rest der Legierung Eisen oder im Wesentlichen Eisen umfasst. In einigen Ausführungsformen beinhalten die offenbarten Legierungselemente oder -verbindungen ein normales Maß an Verunreinigungen nach Industriestandard (z. B. 99,9 % Reinheit).
Die hierin bereitgestellten Stahllegierungen umfassen Eisen, Kohlenstoff und eines oder mehrere Legierungselemente oder -verbindungen. Die Stahllegierung kann Eisen mit einer oder mehreren Mikrostrukturen beinhalten, einschließlich Ferrit, Perlit, Bainit und Martensit. In einigen Ausführungsformen kann die Mikrostruktur der der Stahllegierung mindestens rund 50 % Volumenanteil, mindestens etwa 55 % Volumenanteil oder mindestens 60 % Volumenanteil Martensit enthalten. Die Stahllegierung kann optional des Weiteren hochtemperaturverwandelte Eisenmikrostrukturen umfassen, einschließlich primärem Ferrit, feinem Perlit und Bainit. Die Stahllegierungen können bis zu etwa 15 % Volumenanteil Ferrit, bis zu ungefähr 17,5 % Volumenanteil Ferrit oder bis zu etwa 20 % Volumenanteil Ferrit enthalten. Die Stahllegierungen können bis zu etwa 25 % Volumenanteil Perlit, bis zu ungefähr 27,5 % Volumenanteil Perlit oder bis zu etwa 30 % Volumenanteil Perlit enthalten. Die Stahllegierungen können optional bis zu etwa 5 % Volumenanteil Bainit, bis zu etwa 7,5 % Volumenanteil Bainit oder bis zu ungefähr 10 % Volumenanteil Bainit enthalten. In einer spezifischen Ausführungsform kann eine Stahllegierung mehr als ungefähr 60 % Volumenanteil Martensit, um die 10–20 % Volumenanteil Ferrit, ungefähr 20–30 % Volumenanteil Perlit und optional ungefähr 5–10 % Volumenanteil Bainit umfassen. In einer spezifischen Ausführungsform kann eine Stahllegierung mehr als ungefähr 60 % Volumenanteil Martensit, weniger als rund 20 % Volumenanteil Ferrit, weniger als ungefähr 30 % Volumenanteil Perlit und optional weniger als rund 10 % Volumenanteil Bainit umfassen. Da die gewünschten Mikrostrukturen der Stahllegierungen durch natürliche Abkühlung und/oder forcierte Luftkühlung erzielt werden können, kann die Notwendigkeit des Abschreckens vermieden werden.
In einigen bestimmten Ausführungsformen kann eine Legierung niedrigen Kohlenstoffgehalt und Bor umfassen. In anderen bestimmten Ausführungsformen kann eine Legierung mittleren Kohlenstoffgehalt und Bor umfassen. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als weniger als etwa 0,26 % Kohlenstoff, weniger als etwa 0,25 % Kohlenstoff oder weniger als etwa 0,24 % Kohlenstoff. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als nicht mehr als etwa 0,26 % Kohlenstoff, nicht mehr als etwa 0,25 % Kohlenstoff oder nicht mehr als etwa 0,24 % Kohlenstoff. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als etwa 0,17 % Kohlenstoff bis etwa 0,26 % Kohlenstoff, ungefähr 0,18 % Kohlenstoff bis rund 0,25 % Kohlenstoff oder etwa 0,19 % Kohlenstoff bis etwa 0,24 % Kohlenstoff. Ein mittlerer Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als weniger als etwa 0,51 % Kohlenstoff, weniger als etwa 0,50 % Kohlenstoff oder weniger als etwa 0,49 % Kohlenstoff. Ein mittlerer Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als nicht mehr als etwa 0,51 % Kohlenstoff, nicht mehr als etwa 0,50 % Kohlenstoff oder nicht mehr als etwa 0,49 % Kohlenstoff. Ein mittlerer Kohlenstoffgehalt kann definiert werden als etwa 0,24 % Kohlenstoff bis etwa 0,51 % Kohlenstoff, ungefähr 0,25 % Kohlenstoff bis rund 0,50 % Kohlenstoff oder etwa 0,26 % Kohlenstoff bis etwa 0,49 % Kohlenstoff. Geringe bis mittlere Kohlenstoffgehalte können beispielsweise die Festigkeit der Legierung verbessern.
Legierungen, die Bor enthalten, können mindestens ungefähr 0,001 % Bor oder mindestens etwa 0,0015 % Bor umfassen. Legierungen, die Bor enthalten, können mindestens ungefähr 0,005 % Bor oder mindestens etwa 0,0055 % Bor umfassen. Legierungen, die Bor enthalten, können etwa 0,0005 % Bor bis etwa 0,0055 % Bor, ungefähr 0,001 % Bor bis etwa 0,005 % Bor oder etwa 0,0015 % Bor bis etwa 0,0045 % Bor umfassen. Legierungen ohne Bor können weniger als ungefähr 0,0005 % Bor oder weniger als etwa 0,0001 % Bor umfassen. Legierungen ohne Bor können 0 % Bor umfassen. Bor kann der Legierung verbesserte Selbsthärtungswirkungen, beispielsweise nach der Herstellung, verleihen.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Mangan enthalten. Legierungen, die Mangan enthalten, können weniger als etwa 2,1 % Mangan, weniger als etwa 2,0 % Mangan oder weniger als ungefähr 1,9 % Mangan enthalten. Legierungen, die Mangan enthalten, können mindestens etwa 0,8 % Mangan, mindestens etwa 0,9 % Mangan oder mindestens etwa 1,0 % Mangan enthalten. Legierungen, die Mangan enthalten, können etwa 0,8 % Mangan bis etwa 2,1 % Mangan, etwa 0,9 % Mangan bis etwa 2,0 % Mangan oder etwa 1,0 % Mangan bis ungefähr 1,9 % Mangan enthalten. In einigen Ausführungsformen ist Mangan in seiner elementaren Form vorhanden. Zusätzlich oder alternativ ist Mangan als Verbindung vorhanden. Manganverbindungen können unter anderem Mangansulfide, wie MnS und MnS₂, sein. Mangansulfide sind weich und leicht verformbar und nehmen leicht die Richtung des Stahlwalzens und/oder -formens an. Manganverbindungen in der Legierung können während der Bearbeitung Werkzeuge schmieren und den Werkzeugverschleiß verringern. Zusätzlich oder alternativ können Manganverbindungen in der Legierung die Schmierung der Stahllaufbuchse während der Verwendung in einem ICE verbessern. Die Manganverbindungen können beispielsweise feindispergiert werden. Elementares Mangan und Manganverbindungen, die „feindispergiert“ sind, weisen typischerweise eine Teilchengröße von weniger als etwa 100 µm auf. Feindispergierte elementare Metalle und/oder Verbindungen liegen überwiegend nahe Korngrenzen oder Unterkorngrenzen, wo die Verbindungen bei Abkühlung ausfällen. Feindispergierte elementare Metalle und/oder Verbindungen helfen dabei, die Korngröße zu verringern und stabilisieren die Korngrenzen, wodurch Festigkeit und Steifigkeit bei hohen Temperaturen gesteigert werden. Mangan kann Selbsthärtungswirkungen der Legierung verbessern, beispielsweise nach der Herstellung.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Silizium enthalten. Legierungen, die Silizium enthalten, können weniger als etwa 0,30 % Silizium, weniger als rund 0,35 % Silizium oder weniger als etwa 0,40 % Silizium enthalten. Legierungen, die Silizium enthalten, können mindestens etwa 0,10 % Silizium, mindestens etwa 0,15 % Silizium oder mindestens etwa 0,20 % Silizium enthalten. Legierungen, die Silizium enthalten, können etwa 0,10 % Silizium bis etwa 0,40 % Silizium, etwa 0,15 % Silizium bis rund 0,35 % Silizium, oder etwa 0,20 % Silizium bis ungefähr 0,30 % Silizium enthalten. In einigen Ausführungsformen ist Silizium in seiner elementaren Form vorhanden. In einem Beispiel ist elementares Silizium innerhalb von Ferrit gelöst, um die Festigkeit zu verbessern. Zusätzlich oder alternativ ist Silizium als Verbindung vorhanden.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Schwefel enthalten. Legierungen, die Schwefel enthalten, können weniger als etwa 0,30 % Schwefel, weniger als etwa 0,25 % Schwefel oder weniger als etwa 0,20 % Schwefel enthalten. Legierungen, die Schwefel enthalten, können mindestens etwa 0,05 % Schwefel, mindestens etwa 0,10 % Schwefel oder mindestens etwa 0,15 % Schwefel enthalten. Legierungen, die Schwefel enthalten, können um 0,05 % Schwefel bis 0,30 % Schwefel, ungefähr 0,10 % Schwefel bis etwa 0,25 % Schwefel oder etwa 0,15 % Schwefel bis etwa 0,20 % Schwefel enthalten. Der Schwefelgehalt der hierin offenbarten Stahllegierungen stellt eine Abweichung von dem typischen niedrigem Schwefelgehalt von modernem sauberem Stahl (z. B. < 0,05%) dar, der gewählt wird, um nachteilige Auswirkungen durch einen höheren Schwefelgehalt auf beispielsweise die Heißformung und die Dauerhaftigkeit zu vermeiden. Der relativ hohe Schwefelgehalt der hierin bereitgestellten Stahllegierungen wird zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit und Selbstschmierung der Legierung genutzt. Dieser Schwefelgehalt ist trotz der damit einhergehenden Verringerung der Dauerfestigkeit praktikabel, aufgrund der Synergieeffekte (z. B. insgesamt erhöhter Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit) der Legierungselemente, des Kohlenstoffgehalts und der Eisencharakteristiken innerhalb der Legierungen. Des Weiteren sind die Dauerfestigkeiten der Legierungen insgesamt den meisten in der Technik bekannten Laufbuchsen aus Grauguss und thermisch gespritztem Stahl immer noch überlegen. In einigen Ausführungsformen ist Schwefel in seiner elementaren Form vorhanden. Zusätzlich oder alternativ ist Schwefel als Verbindung vorhanden. Schwefelverbindungen können unter anderem Mangansulfide (z. B. MnS und MnS₂Sulfide), Eisensulfide (z. B. FeS, FeS₂, Fe₂S₃, Fe₃S₄und Fe₇S₈) sowie H₂S beinhalten. In einigen Ausführungsformen können Schwefelverbindungen zusätzlich oder alternativ Sulfide von Zink, Blei und Kupfer umfassen. Die Schwefelverbindungen können beispielsweise feindispergiert werden. Elementarer Schwefel und Schwefelverbindungen, die „feindispergiert“ sind, weisen typischerweise eine Teilchengröße von weniger als etwa 500 µm auf. Schwefel, und insbesondere Sulfide, kann der Legierung eines oder mehrere von beispielsweise einer erhöhten Bearbeitbarkeit und Selbstschmierungseigenschaften verleihen.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Phosphor enthalten. Legierungen, die Phosphor enthalten, können weniger als etwa 0,16 % Phosphor, weniger als etwa 0,15 % Phosphor oder weniger als etwa 0,14 % Phosphor enthalten. Legierungen, die Phosphor enthalten, können mindestens etwa 0,04 % Element, mindestens etwa 0,05 % Element oder mindestens etwa 0,06 % Element enthalten. Legierungen, die Phosphor enthalten, können um 0,06 % Phosphor bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,05 % Phosphor bis etwa 0,15 % Phosphor oder etwa 0,04 % Phosphor bis 0,14 % Phosphor enthalten. Der Phosphorgehalt der hierin offenbarten Stahllegierung stellt eine Abweichung von dem typischen niedrigen Phosphorgehalt von modernem sauberen Stahl (z. B. weniger als 0,04 % in Baustahl oder weniger als etwa 0,035 % in Werkzeugstahl) dar, der gewählt wird, um die nachteiligen Auswirkungen eines höheren Phosphorgehalts auf beispielsweise Niedertemperatureigenschaften (z. B. Zugzähigkeit, Schlagfestigkeit und Bruchzähigkeit) zu vermeiden. Der relativ hohe Phosphorgehalt der hierin bereitgestellten Stahllegierungen wird zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit der Legierung genutzt. Dieser Phosphorgehalt ist trotz der damit einhergehenden Verringerung der Niedertemperatureigenschaften praktikabel, aufgrund der Synergieeffekte (z. B. insgesamt erhöhter Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit) der Legierungselemente, des Kohlenstoffgehalts und der Eisencharakteristiken innerhalb der Legierungen. In einigen Ausführungsformen ist Phosphor in seiner elementaren Form vorhanden. Zusätzlich oder alternativ ist Phosphor als Verbindung vorhanden. Phosphor Verbindungen können unter anderem Phosphide, wie Eisenphosphid PO₂, und Al₃P beinhalten. Insbesondere können Phosphorverbindungen innerhalb der Legierung Steadit beinhalten. Phosphor kann der Legierung eines oder mehrere von beispielsweise einer erhöhten Bearbeitbarkeit und Selbstschmierungseigenschaften verleihen.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Titan enthalten. Legierungen, die Titan enthalten, können weniger als etwa 0,21 % Titan weniger als etwa 0,20 % Titan oder weniger als etwa 0,19 % Titan enthalten. Legierungen, die Titan enthalten, können mindestens etwa 0,09 % Titan, mindestens etwa 0,10 % Titan oder mindestens etwa 0,11 % Titan enthalten. Legierungen, die Titan enthalten, können etwa 0,09 % Titan bis etwa 0,21 % Titan, etwa 0,10 % Titan bis etwa 0,20 % Titan oder etwa 0,11 % Titan bis etwa 0,19 % Titan enthalten. In einigen Ausführungsformen ist Titan in seiner elementaren Form vorhanden. Zusätzlich oder alternativ ist Titan als Verbindung vorhanden. Intermetallische Verbindungen können unter anderem Titannitride, wie TiN, Al₃Ti, TiC, Ti₄C₂S₂ und Ti₃O₅, beinhalten. Die Titanverbindungen können beispielsweise feindispergiert werden. Elementares Titan und Titanverbindungen, die „feindispergiert“ sind, weisen typischerweise eine Teilchengröße von weniger als etwa 100 µm auf. Mikrolegiertes Titan kann die Verschleißfestigkeit der Legierung erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Aluminium enthalten. Legierungen, die Aluminium enthalten, können weniger als etwa 0,21 % Aluminium, weniger als etwa 0,20 % Aluminium oder weniger als etwa 0,19 % Aluminium enthalten. Legierungen, die Aluminium enthalten, können mindestens etwa 0,09 % Aluminium, mindestens etwa 0,10 Aluminium oder mindestens etwa 0,11 % Aluminium enthalten. Legierungen, die Aluminium enthalten, können etwa 0,09 % Aluminium bis etwa 0,21 % Aluminium, etwa 0,10 % Aluminium bis ungefähr 0,20 % Aluminium oder rund 0,11 % Aluminium bis etwa 0,19 % Aluminium enthalten. In einigen Ausführungsformen ist Aluminium in seiner elementaren Form vorhanden. Zusätzlich oder alternativ ist Aluminium als Verbindung vorhanden. Aluminiumverbindungen beinhalten unter anderem Aluminiumnitride, wie AlN, Al₂O₃, Al₃P, Al₃Ti und AlFeSi. Die Aluminiumverbindungen können beispielsweise feindispergiert werden. Elementares Aluminium und Aluminiumverbindungen, die „feindispergiert“ sind, weisen typischerweise eine Teilchengröße von weniger als etwa 100 µm auf. Mikrolegierte Aluminium kann beispielsweise die Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Legierung erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann die Legierung optional Stickstoff enthalten. In einigen Ausführungsformen können Legierungen, die Stickstoff enthalten, ungefähr 0,001 Stickstoff bis etwa 0,025 % Stickstoff enthalten. Stickstoff kann einbezogen werden, um beispielsweise die Bildung von AlN und/oder TiN zu erleichtern. Stickstoff kann beispielsweise verwendet werden, um die Festigkeit zu verbessern.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, rund 0,17 % bis etwa 0,26 % Kohlenstoff, zirka 0,0005 % bis etwa 0,0055 % Bor, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium umfassen.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, ungefähr 0,18 % bis 0,25 % Kohlenstoff, ungefähr 0,001 % bis etwa 0,005 % Bor, ungefähr 0,001 bis etwa 0,005 % Bor, etwa 0,9 % bis etwa 2,0 % Mangan, etwa 0,15 % bis 0,35 % Silizium, ungefähr 0,10 % bis ungefähr 0,25 % Schwefel, um 0,05 % bis rund 0,15 % Phosphor, etwa 0,1 % bis etwa 0,2 % Titan und etwa 0,1 % bis etwa 0,2 % Aluminium umfassen.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, etwa 0,19 % bis etwa 0,24 % Kohlenstoff, etwa 0,0015 % Bor bis etwa 0,0045 % Bor, etwa 1,0 % bis 1,9 % Mangan, etwa 0,20 % Silizium bis rund 0,30 % Silizium, etwa 0,15 bis etwa 0,20 % Schwefel, ungefähr 0,04 % bis 0,14 % Phosphor, etwa 0,11 % bis etwa 0,19 % Titan und etwa 0,11 % bis ungefähr 0,19 % Aluminium umfassen.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, rund 0,24 % bis etwa 0,51 % Kohlenstoff, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 % bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium umfassen. Diese bestimmte Legierung kann borfrei sein.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, etwa 0,25 % bis etwa 0,50 % Kohlenstoff, etwa 0,9 bis etwa 2,0 % Mangan, etwa 0.15 % bis 0,35 % Silizium, ungefähr 0,10 % bis ungefähr 0,25 % Schwefel, um 0,05 % bis rund 0,15 % Phosphor, etwa 0,1 % bis etwa 0,2 % Titan und etwa 0,1 % bis etwa 0,2 % Aluminium umfassen. Diese bestimmte Legierung kann borfrei sein.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Stahllegierung Eisen, etwa 0,26 % bis etwa 0,49 % Kohlenstoff, ungefähr 1,0 % bis 1,9 % Mangan, etwa 0,20 % Silizium bis 0,30 % Silizium, etwa 0,15 % bis etwa 0,20 % Schwefel, ungefähr 0,04 % bis 0,14 % Phosphor, etwa 0,11 % bis etwa 0,19 % Titan und etwa 0,11 % bis etwa 0,19 % Aluminium umfassen. Diese bestimmte Legierung kann borfrei sein.
Die oben beschriebenen Legierungen können vorteilhafte Materialeigenschaften haben, wie die Fähigkeit, ein spiegelblankes Finish zu erzielen, welche die Reibung und den Materialverschleiß in industriellen Anwendungen wie jenen zu verringern, die einen repetitiven Kontakt mit anderen Objekten mit sich bringen (z. B. Motorkolbenringpartien). Die obigen Legierungen können Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen, wie sie durch die Parameter nach ISO 13565-2 definiert werden, einschließlich einer reduzierten Spitzenhöhe (Spk), Kernrauheit (Sk), reduzierte Riefentiefe (Svk), Obergrenze der Kernrauheit (MR1) und Untergrenze der Kernrauheit (MR2). Die hierin beschriebenen Legierungen können eine Spk von weniger als rund 0,13 µm, weniger als rund 0,12 µm, weniger als rund 0,11 µm oder weniger als rund 0,10 µm haben. Die hierin beschriebenen Legierungen können eine Sk von weniger als rund 0,23 µm, weniger als rund 0,22 µm, weniger als rund 0,21 µm oder weniger als rund 0,20 µm haben. Die hierin beschriebenen Legierungen können eine Svk von mehr als etwa 1,2 µm, mehr als etwa 1,3 µm, mehr als etwa 1,4 µm oder mehr als etwa 1,5 µm haben. Die hierin beschriebenen Legierungen können eine MR1 von weniger als rund 13 %, weniger als rund 12 %, weniger als rund 11 % oder weniger als rund 10 % haben. Die hierin beschriebenen Legierungen können eine MR2 von mehr als etwa 74 %, mehr als etwa 76 %, mehr als etwa 78 % oder mehr als etwa 80 % haben. Die hierin beschriebenen Legierungen können einen Honwinkel von mehr als etwa 55°, mehr als etwa 57°, mehr als etwa 59° oder mehr als etwa 60° haben. Größere Honwinkel können den Ölfluss erhöhen und zu dünnen Ölfilmen führen. Dünne Ölfilme reduzieren den Scherwiderstand bei höheren Motordrehzahlen und reduzieren entsprechend die Reibung im hydrodynamischen Schmiersystem, wie es beispielsweise durch eine Stribeck-Kurve beschrieben wird.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Legierung, die zur Erzielung eines spiegelblanken Finishs geeignet ist, eine Spk von weniger als etwa 0,13 µm, eine Sk von weniger als etwa 0,23 µm, eine Svk von mehr als etwa 1,2 µm, eine MR1 von weniger als 13 % und eine MR2 von mehr als 74 % aufweisen. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Legierung, die zur Erzielung eines spiegelblanken Finishs geeignet ist, eine Spk von weniger als etwa 0,12 µm, eine Sk von weniger als etwa 0,22 µm, eine Svk von mehr als etwa 1,3 µm, eine MR1 von weniger als 12 % und eine MR2 von mehr als 76 % aufweisen.
In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Legierung, die zur Erzielung eines spiegelblanken Finishs geeignet ist, eine Spk von weniger als etwa 0,11 µm, eine Sk von weniger als etwa 0,21 µm, eine Svk von mehr als etwa 1,4 µm, eine MR1 von weniger als 11 % und eine MR2 von mehr als 78 % aufweisen. In einer bestimmten Ausführungsform kann eine Legierung, die zur Erzielung eines spiegelblanken Finishs geeignet ist, eine Spk von weniger als etwa 0,10 µm, eine Sk von weniger als etwa 0,20 µm, eine Svk von mehr als etwa 1,5 µm, eine MR1 von weniger als 10 % und eine MR2 von mehr als 80 % aufweisen.
Die oben beschriebenen Legierungen können vorteilhafte Materialeigenschaften einschließlich Dichte, Elastizitätsmodul, Härte, äußerster Zugfestigkeit, Zähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und thermischer Expansion aufweisen. Die oben beschriebenen Legierungen können eine Dichte von etwa 7,7–7,8 g/cm³ haben. Die oben beschriebenen Legierungen können ein Elastizitätsmodul von mindestens 200 GPa, mindestens 205 GPa oder mindestens 210 GPa haben. Die oben beschriebenen Legierungen können ein Elastizitätsmodul von etwa 200 GPa bis etwa 210 GPa haben. Die oben beschriebenen Legierungen können ein Verhältnis des Elastizitätsmoduls zur Dichte (GPa/(g/cm³)) von mindestens etwa 25,64, mindestens etwa 26,45 oder mindestens etwa 28,0 haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine Rockwell-Härteskala B (HRB) von etwa 95 bis etwa 110 haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine Rockwell-Härteskala C (HRC) von etwa 20 bis etwa 38 haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine äußerste Zugfestigkeit von etwa 600–900 mPa haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine Zähigkeit von etwa 5 % bis etwa 10 % haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine thermische Leitfähigkeit von etwa 31 BTU ft/(hr ft²·°F) bei 77 °F haben. Die oben beschriebenen Legierungen können eine thermische Expansion von etwa 12,6 μm/(m°C) bei 77 °F haben.
Die hierin bereitgestellten Stahllegierungen können als Motorblock-Zylinderlaufbuchsen verwendet werden, wie in 1 gezeigt, welche eine Seitenansicht eines Kolbens 110 innerhalb eines Zylinders 130 eines Motorblocks 100 veranschaulicht. Kolben 110 umfasst einen Kopf 115 mit einem oder mehreren Ringen 120. Zylinderlaufbuchse 140 kann eine oder mehrere hierin offenbarte Stahllegierungen umfassen und innerhalb des Zylinders 130 liegen. In einigen Ausführungsformen umfassen Ringe 120 eine oder mehrere hierin offenbarte Stahllegierungen. Während eines Verbrennungszyklus eines Verbrennungsmotors (ICE) werden Luft/Kraftstoffgemische an Zylinder (z. B. Zylinder 130) des ICE geliefert. Die Luft/Kraftstoffgemische werden komprimiert und/oder gezündet und verbrannt, um über Kolben (z. B. Kolben 110), die innerhalb der Zylinder liegen, ein Abtriebsdrehmoment bereitzustellen. Zylinderlaufbuchse 140 kann während des Betriebs eines ICE in Kontakt mit einem oder mehreren Ringen 120 und/oder Kolbenkopf 115 treten. Zylinderlaufbuchse 140 kann dazu dienen, den Verschleiß oder die Beeinträchtigung des Motorblocks 100 durch den Kontakt mit dem Kolben 110 und/oder einem oder mehreren vom Kraftstoff und den Verbrennungsgasen zu verhindern. Im Allgemeinen umfasst Zylinderlaufbuchse 140 eine röhrenförmige Form. In einigen Ausführungsformen umfasst Zylinderlaufbuchse 140 einen kreisförmigen Querschnitt. In einigen Ausführungsformen umfasst Zylinderlaufbuchse 140 einen elliptischen Querschnitt. Die äußere motorblockseitige Kontur der Zylinderlaufbuchse 140 kann im Wesentlichen an die Innenkontur des Zylinders 130 angepasst sein. Die innere, kolbenseitige Kontur der Zylinderlaufbuchse 140 kann im Wesentlichen an die Außenkontur des Kolbenbodens 115 und/oder der Ringe 120 angepasst sein. Die physikalischen Eigenschaften der Zylinderlaufbuchse 140 erlauben es, dass der Motorblock 100 Aluminium umfasst.
Zylinderlaufbuchsen 140, welche die offenbarten Stahllegierungen umfassen, weisen gegenüber konventionellen Zylinderlaufbuchsen, wie Grauguss-Zylinderlaufbuchsen oder fortgeschrittenen thermisch gespritzten Stahllaufbuchsen, Vorteile auf, dank erhöhter Festigkeit und Steifigkeit (z. B. Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul), einer hohen Kompatibilität mit den Kolbenringpartien und niedrigeren Verschleißraten, physikalischer Verzerrung und Reibung mit Kolben. Namentlich bieten die hohe Festigkeit und Steifigkeit der offenbarten Stahllegierungen im Vergleich zu konventionellen Materialien dünnere, leichtere Zylinderlaufbuchsen.
Zylinderlaufbuchsen 140 können die oben offenbarten Stahllegierungen umfassen und eine Wandstärke von weniger als etwa 1,50 mm, weniger als etwa 1,25 mm, weniger als etwa 1,00 mm, weniger als etwa 0,75 mm, um 0,50 mm oder weniger als etwa 0,50 mm aufweisen. Zylinderlaufbuchsen 140 können die oben offenbarten Stahllegierungen umfassen und eine Wandstärke von etwa 0,77 mm bis etwa 0,48 mm, von etwa 0,76 mm bis etwa 0,49 mm oder von etwa 0,75 mm bis etwa 0,50 mm aufweisen. In einigen Ausführungsformen können Zylinderlaufbuchsen 140 die oben offenbarten Stahllegierungen umfassen und eine Wandstärke von etwa 1,0 mm bis etwa 0,5 mm aufweisen. Die Wandstärke kann definiert werden als der Entfernung zwischen der äußeren, motorblockseitigen und der inneren, kolbenseitigen Seite. Die dünne Wandstärke kann einem ICE Gewichtseinsparungsvorteile verleihen. Eine Zylinderlaufbuchse, die eine hierin offenbarte Stahllegierung umfasst, kann beispielsweise eine Wandstärke von 0,50 mm haben, während eine Grauguss-Zylinderlaufbuchse typischerweise eine Wandstärke von bis zu 2,50 mm erfordert. In diesem Beispiel bietet die Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse eine Gewichtsreduzierung von rund 64 % bis 75 %.
Zylinderlaufbuchse 140 kann die Herstellungskosten und/oder -komplexität verringern, die mit der Erzeugung von konventionellen Zylinderlaufbuchsen einhergehen. Zylinderlaufbuchse 140 kann unter Verwendung reifer Techniken hergestellt werden, wie der nahtlosen Warmfertigung (HFS), die die Zylinderlaufbuchse 140 mit einem gewünschten Außendurchmesser und Wandstärke erzeugt, dem Warmextrudieren oder dem Ziehen über einen Dorn (DOM) für das elektrische Widerstandsnahtschweißen. Zylinderlaufbuchse 140 kann entsprechend mit einem minimalen Bearbeitungsbestand bis nahezu auf die Endform erzeugt werden. Zylinderlaufbuchse 140 kann luftkühlen und selbsthärten. Zylinder 140 kann dem Entzundern und dem Einbau in Motorblock 100 an der Außenwand und/oder den Enden kugelgestrahlt werden. Zylinderlaufbuchse 140 kann an der Innenwand vor Aufbringen eines spiegelblanken Finishs leicht bearbeitetet werden. Wenn Zylinderlaufbuchse 140 in Verbindung mit Aluminium-Motorblock 100 verwendet wird, kann die Laufbuchse unter Verwendung eines Einpress-Verfahrens („press in place“: PIP) eingebaut werden. Die PIP-Installation kann verwendet werden, wenn die Zylinderlaufbuchse 140 beispielsweise eine Stahllegierung mit geringem Kohlenstoffgehalt umfasst. Wenn Zylinderlaufbuchse 140 einen mittleren Kohlenstoffgehalt umfasst, können Einguss-Honverfahren („cast in place“: CIP) verwendet werden, um an der Innenwandung ein spiegelblankes Finish aufzubringen.
2 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Herstellung und zum Einbau einer Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse. Verfahren 200 kann die Formung 210 eines Stahlrohrs, optional die Präzisionsformung 220, und das Bestimmen 230, wann die Abmessungstoleranzziele erreicht wurden, umfassen. Die Formung 210 kann die Grobextrusion oder das grobe Ziehen über einen Dorn (DOM) umfassen. Die Formung 210 kann einen Rohrinnendurchmesser ergeben, der geringfügig kleiner ist als der gewünschte Innendurchmesser (z. B. um 0,5 mm bis etwa 1 mm kleiner als der gewünschte Innendurchmesser und eine Wandstärke von etwa 1 mm bis etwa 1,5 mm). Formung 210 kann unter warmen Bedingungen (z. B. 500 °C oder darüber) durchgeführt werden, um Restspannung in der Laufbuchse zu reduzieren und Materialverformung zu erleichtern. Präzisionsformung 220 kann Präzisionsextrusion oder das präzise Ziehen über einen Dorn (DOM) umfassen. Die Präzisionsextrusion kann Präzisions-Extraktionsverfahren bis nahezu auf die Endform beinhalten. Die Präzisionsformung 220 kann Kalt- oder Warmextrusion beinhalten. Die Präzisionsextrusion kann einen Rohrinnendurchmesser innerhalb einer Toleranz von etwa 20 µm relativ zum gewünschten Innendurchmesser ergeben. Die Abmessungstoleranzziele können eines oder mehrere vom Rohraußendurchmesser, dem Rohrinnendurchmesser und der Rohrwandstärke beinhalten. Falls die Abmessungstoleranzziele nicht erreicht wurden, wird die optionale Präzisionsformung 220 durchgeführt. Die optionale Präzisionsformung 220 kann kontinuierlich durchgeführt werden, bis die gewünschten Abmessungstoleranzziele erreicht sind. Wenn die Abmessungstoleranzziele erreicht sind, kann das Verfahren 200 anschließend den Einbau 240 der Rohre umfassen. Der Einbau 240 kann den Einbau der Rohre als Zylinderlaufbuchsen in einen Motorblock umfassen. Der Einbau 240 kann einen PIP-Einbau umfassen. Das Verfahren 200 kann optional die Bearbeitung 250 der Rohre beinhalten. Die Bearbeitung 250 kann ein spiegelblankes Finish auf mindestens einem Abschnitt der inneren (d. h. kolbenseitigen) Oberfläche erzielen. Die Bearbeitung 250 kann die Verschleißfestigkeit erhöhen. Die Bearbeitung 250 kann CIP-Honverfahren umfassen.
Obgleich exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen in keiner Weise alle möglichen Formen beschreiben, die die Ansprüche in sich begreifen. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale vorgezogen zu werden, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass eine oder mehrere Merkmale oder Charakteristiken beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtsystemeigenschaften zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Eigenschaften können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit, usw. beinhalten. Daher liegen Ausführungsformen, die im Vergleich zu anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik als weniger wünschenswert in Bezug auf eine oder mehrere Merkmale beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 13565-2 [0029]

Claims

Stahllegierung, Folgendes umfassend: Eisen, niedrigen Kohlenstoffgehalt, Bor, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 % bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium, worin der niedrige Kohlenstoffgehalt etwa 0,17 % bis 0,26 % Kohlenstoff umfasst.
Stahllegierung, Folgendes umfassend: Eisen, mittleren Kohlenstoffgehalt, Bor, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, zirka 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan und etwa 0,09 % bis ungefähr 0,21 % Aluminium, worin der mittlere Kohlenstoffgehalt etwa 0,24 % bis 0,51 % Kohlenstoff umfasst.
Legierungen nach einem der obigen Ansprüche, worin die Legierung borfrei ist.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchse, eine Stahllegierung umfassend, die Folgendes beinhaltet: Eisen, etwa 0,8 bis etwa 2,1 % Mangan, ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,40 % Silizium, ungefähr 0,05 bis 0,30 % Schwefel, ca. 0,06 bis etwa 0,16 % Phosphor, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Titan, um 0,09 % bis etwa 0,21 % Aluminium und entweder niedrigen Kohlenstoffgehalt und etwa 0,0005 % bis etwa 0,0055 % Bor oder mittleren Kohlenstoffgehalt.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen und Legierungen nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eines oder mehrere vom Aluminium und Titan eines oder mehrere Nitride umfasst.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen und Legierungen nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Mangan eines oder mehrere Sulfide umfasst.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen und Legierungen nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eines oder mehrere vom Titan, Aluminium und Mangan feindispergiert ist.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Zylinderlaufbuchse in der Lage ist, ein spiegelblankes Finish zu erzielen.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen nach einem der vorstehenden Ansprüche, des Weiteren eine Wandstärke von etwa 1,0 mm bis etwa 0,5 mm umfassend.
Stahllegierungs-Zylinderlaufbuchsen nach einem der vorstehenden Ansprüche, des Weiteren ein Verhältnis von Elastizitätsmodul zu Dichte von mindestens etwa 25,64 GPa/(g/cm)³) umfassend.