DE102021210268A1

DE102021210268A1 - Schichtgesinterter Ventilsitzring, Verfahren zu dessen Herstellung, Kombinationen damit und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102021210268A1
Application number: DE102021210268.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gutmann; Marco Ortlieb; Patrick Sutter; Klaus Wintrich
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN115821163A; US20230084759A1; US11959404B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schichtgesinterten Ventilsitzring, der mindestens zwei Materialien umfasst, wobei ein Material ein Funktionsmaterial (1) für einen tribologischen Kontakt mit einem Gegenläufer ist und ein Material ein Trägermaterial (2) für das Funktionsmaterial (1) ist, wobei das Trägermaterial (2) enthält: C: 0,5 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 3 bis 16 Gew.-%; Mo: 1 bis 5 Gew.-%; W: 0,5 bis 5,5 Gew.-%; V: 0,4 bis 4,0 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 41,3 bis 82,6 Gew.-%; gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn: bis 0,6 Gew.-%; Si: bis 1,8 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schichtgesinterten Ventilsitzring. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zu dessen Herstellung, Kombinationen damit und deren Verwendung.
Die Verwendung von schichtgesinterten Ventilsitzringen mit einem Trägermaterial und einem Funktionsmaterial ist bekannt. Dabei wird gewöhnlich ein teures Funktionsmaterial mit einem kostengünstigen Trägermaterial kombiniert und damit werden die Materialkosten für einen Ventilsitzring gesenkt. Die Grenzfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Funktionsmaterial kann bezogen auf die Achse des Ventilsitzrings (in dessen axialer Richtung) entweder orthogonal oder in einem speziellen Winkel nicht-orthogonal angeordnet sein.
Der Einbau von Ventilsitzringen in den Zylinderkopf erfolgt im Allgemeinen als Presspassung, d.h. zwischen dem Ventilsitzring-Außendurchmesser und dem Durchmesser der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf gibt es eine Überdeckung, die üblicherweise 40 µm bis 120 µm beträgt.
Während die Verwendung von schichtgesinterten Ventilsitzringen in einer Kombination mit einem Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung unproblematisch ist, kann es bei der Verwendung von Zylinderköpfen aus Gusseisenlegierungen (beispielsweise aus Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL), Gusseisen mit Vermiculargraphit (GJV) oder Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS)) zu Problemen mit der Relaxation der Ventilsitzringe kommen. Bei der Relaxation handelt es sich um eine plastische Deformation bzw. ein thermisches Kriechen des Ventilsitzringmaterials im heißen Zustand (d.h. im Betrieb). Dadurch wird der Außendurchmesser des Ventilsitzrings im abgekühlten Zustand kleiner und der Ventilsitzring verliert einen Teil seiner Überdeckung/Presspassung in der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes. Dabei kann es schließlich zu einem Lockern bzw. Lösen des Ventilsitzrings von dem Zylinderkopf und damit zu einem Motorschaden kommen.
Insbesondere die Verwendung von schichtgesinterten Ventilsitzringen kann zu einer stärkeren Relaxation der Ventilsitzringe führen, da das günstige Trägermaterial im Allgemeinen eine geringere Kriechbeständigkeit als das Funktionsmaterial hat und damit die Überdeckung/Presspassung relativ schnell verloren gehen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen schichtgesinterten Ventilsitzring, der in Zylinderköpfen aus Gusseisenlegierungen verwendet werden soll, bereitzustellen, bei dem die Relaxation verglichen mit herkömmlichen schichtgesinterten Ventilsitzringen vermindert ist. Ferner sollen ein Verfahren zu dessen Herstellung, Kombinationen damit sowie eine Verwendung der Kombinationen bereitgestellt werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 bis 9 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Trägermaterial in einem schichtgesinterten Ventilsitzring so auszubilden, dass dessen Relaxation verglichen mit herkömmlichen schichtgesinterten Ventilsitzringen soweit vermindert ist, dass ein Lockern bzw. Lösen des schichtgesinterten Ventilsitzrings vom Zylinderkopf im Betrieb verhindert wird. Insbesondere wird ein schichtgesinterter Ventilsitzring so ausgebildet, dass er mindestens zwei Materialien umfasst, wobei ein Material ein Funktionsmaterial für einen tribologischen Kontakt mit einem Gegenläufer ist und ein Material ein Trägermaterial für das Funktionsmaterial ist, wobei das Trägermaterial enthält: C: 0,5 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 3 bis 16 Gew.-%; Mo: 1 bis 5 Gew.-%; W: 0,5 bis 5,5 Gew.%; V: 0,4 bis 4,0 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 41,3 bis 82,6 Gew.-%; gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn: bis 0,6 Gew.-%; Si: bis 1,8 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung enthält das Trägermaterial: C: 1,0 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 10 bis 15 Gew.-%; Mo: 2,5 bis 5 Gew.-%; W: 0,8 bis 1,5 Gew.-%; Si: 0,2 bis 1,8 Gew.-%; V: 0,4 bis 1,5 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 47,8 bis 73,1 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 0,6 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung enthält das Trägermaterial: C: 0,7 bis 1,1 Gew.-%; Cr: 3 bis 5 Gew.-%; Mo: 3 bis 5 Gew.-%; W: 3,5 bis 5,5 Gew.-%; V: 1,0 bis 2,0 Gew.-%; Cu: 15 bis 25 Gew.-%; Fe: 54,8 bis 73,8 Gew.-%; gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn: bis 0,6 Gew.-%; Si: bis 1,0 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung enthält das Trägermaterial: C: 1,0 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 12 bis 16 Gew.-%; Mo: 1 bis 2,5 Gew.-%; W: 0,8 bis 2,0 Gew.-%; Si: 0,2 bis 1,2 Gew.-%; V: 0,4 bis 1,5 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 49,4 bis 72,6 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 0,6 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung enthält das Funktionsmaterial: C: 0,7 bis 1,5 Gew.-%; Cr: 2 bis 4 Gew.-%; Mo: 12 bis 18 Gew.-%; W: 2 bis 4 Gew.-%; V: 1 bis 2 Gew.-%; Cu: 10 bis 20 Gew.-%; Co: 6 bis 14 Gew.-%; Fe: 34,5 bis 66,3 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 1,0 Gew.-%; Si: bis 1 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Kombination aus einem erfindungsgemäßen Ventilsitzring und einem Ventil bereit, wobei das Ventil gepanzert oder nitriert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Kombination aus einem erfindungsgemäßen Ventilsitzring und einem Ventil bereit, wobei das Ventil aus einer Nickelbasislegierung oder einer Eisenbasislegierung mit einem Ni-Anteil von 10 bis 40 Gew.-% ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Kombination aus einem erfindungsgemäßen Ventilsitzring und einem Zylinderkopf aus einer Gusseisenlegierung bereit, wobei die Gusseisenlegierung Lamellengraphit, Vermiculargraphit oder Kugelgraphit enthält, und wobei der Ventilsitzring mit einer Presspassung in den Zylinderkopf eingesetzt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen schichtgesinterten Ventilsitzrings bereit, das die Schritte umfasst: Herstellen von Ausgangsmaterialpulvern für ein Trägermaterial und ein Funktionsmaterial mit Zusammensetzungen, wie sie vorstehend angegeben sind; uniaxiales Pressen der Ausgangsmaterialpulver; Sintern der uniaxial gepressten Ausgangsmaterialpulver unter einer Endogasatmosphäre oder einer Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1055 °C bis 1152 °C; und Wärmebehandeln des gesinterten Materials durch Vergüten oder Anlassen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das uniaxiale Pressen bei einem Druck im Bereich von 40 MPa bis 140 MPa, bei einer Temperatur im Bereich von 12 °C bis 60 °C und für eine Zeit im Bereich von 0,5 s bis 1,8 s durchgeführt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Sintern für eine Zeit im Bereich von 10 min bis 30 min bei Sintertemperatur durchgeführt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wärmebehandeln durch Vergüten durchgeführt, wobei das Vergüten vorzugsweise durch Härten bei 850 °C bis 950 °C, Ölabschrecken und Anlassen bei 510 °C bis 610 °C in dieser Reihenfolge durchgeführt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wärmebehandeln durch Anlassen durchgeführt, wobei das Anlassen vorzugsweise durch Erwärmen bei 550 °C bis 620 °C durchgeführt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine der vorstehend genannten Kombinationen in einem Verbrennungsmotor verwendet, der teilweise oder vollständig mit Wasserstoff als Brenngas betrieben wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ventilsitzring mit einer zur Ventilsitzring-Achse orthogonal verlaufenden Grenzfläche zwischen Funktionsmaterial und Trägermaterial,
2 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ventilsitzring mit einer zur Ventilsitzring-Achse nicht-orthogonal verlaufenden Grenzfläche zwischen Funktionsmaterial und Trägermaterial, und
3 Diagramme, welche die Überdeckung zwischen einem Ventilsitzringmaterial und einer Aufnahmebohrung in einem Zylinderkopf nach Motorenversuchen zeigen

Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßer Ventilsitzring gemäß einer Ausführungsform ein Funktionsmaterial (1) und ein Trägermaterial (2) auf. Zwischen dem Funktionsmaterial (1) und dem Trägermaterial (2) liegt eine zur Ventilsitzring-Achse (5) orthogonal verlaufende Grenzfläche (4) vor. Der Winkel (6) zwischen dem Funktionsmaterial (1) und dem Trägermaterial (2) beträgt demgemäß 90°. Wie es in der 1 gezeigt ist, ist der Ventilsitzring mittels einer Presspassung in einen Zylinderkopf (3) eingepasst, was durch die Presspassungsgrenzfläche (7) dargestellt ist. Die Überdeckung der Presspassung liegt dabei üblicherweise im Bereich von 40 µm bis 120 µm, vorzugsweise im Bereich von 50 µm bis 110 µm, insbesondere im Bereich von 70 µm bis 100 µm.
Die 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Ventilsitzring gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Ventilsitzring gemäß der 2 ist im Wesentlichen mit dem Ventilsitzring gemäß der 1 identisch, mit der Ausnahme, dass die Grenzfläche zwischen dem Funktionsmaterial (1) und dem Trägermaterial (2) nicht-orthogonal zur Ventilsitzring-Achse (5) verläuft. Insbesondere beträgt hier der Winkel (6) zwischen dem Funktionsmaterial (1) und dem Trägermaterial (2) weniger als 90°, wie z.B. zwischen 35° und 70°, vorzugsweise zwischen 45° und 55°. Dies hat den Vorteil, dass die Kontaktfläche des Trägermaterials (2) zu dem Zylinderkopf (3) vergrößert wird und gleichzeitig die erforderliche Menge des teuren Funktionsmaterials (1) vermindert werden kann, was zu einer Kostensenkung führt.
Der erfindungsgemäße Ventilsitzring kann insbesondere mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden.
In einem ersten Schritt werden Ausgangsmaterialpulver für das Trägermaterial 2 und das Funktionsmaterial 1 mit Zusammensetzungen hergestellt, wie sie vorstehend angegeben sind. Danach erfolgt ein uniaxiales Pressen dieser Ausgangsmaterialpulver, vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 40 MPa bis 140 MPa, bei einer Temperatur im Bereich von 12 °C bis 60 °C und für eine Zeit im Bereich von 0,5 s bis 1,8 s. Dabei kann eines der Ausgangsmaterialpulver vor der gemeinsamen Endverdichtung durch uniaxiales Pressen eine Vorverdichtung erhalten. Dadurch kann die Grenzfläche zwischen dem Träger- und dem Funktionsmaterial in der in den 1 und 2 gezeigten Weise auf einen gewünschten Winkel in Bezug auf die Ventilsitzring-Achse voreingestellt werden.
Anschließend wird das uniaxial gepresste Ausgangsmaterialpulver unter einer Endogasatmosphäre oder einer Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1055 °C bis 1152 °C gesintert, wobei das Sintern vorzugsweise für eine Zeit im Bereich von 10 min bis 30 min durchgeführt wird.
Schließlich wird das gesinterte Material durch Vergüten oder Anlassen wärmebehandelt. Das Vergüten wird bevorzugt durch Härten bei 850 °C bis 950 °C, Ölabschrecken und Anlassen bei 510 °C bis 610 °C in dieser Reihenfolge durchgeführt. Das Anlassen wird bevorzugt durch Erwärmen bei 550 °C bis 620 °C durchgeführt.
Der erfindungsgemäße Ventilsitzring wird bevorzugt in einer Kombination mit einem gepanzerten oder nitrierten Ventil als Gegenläufer verwendet. Alternativ kann die Anwendung als Ventilsitzring in Kombination mit einem Ventil aus einer Nickelbasislegierung oder einem Eisenbasismaterial mit einem Ni-Anteil von 10-40 Gew.-% als Gegenläufer erfolgen.
Beispiele
Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung in der Form von zwei befeuerten Motorenversuchen beschrieben. Dabei wurde jeweils der Außendurchmesser der Ventilsitzringe nach dem Motorenversuch in drei Ebenen vermessen und die Aufnahmebohrung im Zylinderkopf wurde ebenfalls in drei Ebenen vermessen. Daraus wurde dann die Überdeckung des jeweiligen Ventilsitzringes in den Ebenen berechnet.
Motorenversuch 1
Bei dem Motorenversuch 1 handelte es sich um einen „High performance load cycle“ mit einer Laufzeit von 1063 Stunden bei einer Nennleistung von 260 kW (Motor mit 7,7 l Hubraum). Dieser kundenspezifische zyklische Dauerlauf erfolgt mit hohem Volllastanteil. Bei dem Trägermaterial handelte es sich um ein Material gemäß dem vorliegenden Anspruch 2 und bei dem Funktionsmaterial handelte es sich um ein Material gemäß dem vorliegenden Anspruch 5. Der Winkel (6) zwischen dem Funktions- und Trägermaterial betrug etwa 90°. Bei dem Zylinderkopfmaterial handelte es sich um Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL). Die Anfangsüberdeckung zwischen Ventilsitzring und Zylinderkopf betrug 40 bis 60 µm und der Außendurchmesser des Ventilsitzrings betrug 40,068 ± 0,008 mm. Bei dem Vergleichsmaterial handelte es um das Guß-Material PL 500. Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Materials mit dem Vergleichsmaterial aus Guß wurde der Mittelwert von jeweils 4 VSR-Auslass-Ventilsitzringen gebildet.
Motorenversuch 2
Bei dem Motorenversuch 2 handelte es sich um einen kundenspezifischen „Kalt-Warm-Dauerlauf“ mit einer Laufzeit von 264 Stunden (Motor mit 12,8 l Hubraum). Bei dem Trägermaterial handelte es sich um ein Material gemäß dem vorliegenden Anspruch 2 und bei dem Funktionsmaterial handelte es sich um ein Material gemäß dem vorliegenden Anspruch 5. Der Winkel (6) zwischen dem Funktions- und Trägermaterial betrug 60 bis 68°. Beim Zylinderkopfmaterial handelte es sich um Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL). Die Anfangsüberdeckung zwischen Ventilsitzring und Zylinderkopf betrug 50 bis 70 µm und der Außendurchmesser des Ventilsitzrings betrug 43,078 ± 0,008 mm. Bei dem Vergleichsmaterial handelte es sich um das Sinter-Material PLS 259. Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Materials mit dem Vergleichsmaterial aus Guß wurde der Mittelwert von jeweils 3 VSR-Auslass-Ventilsitzringen gebildet.
In der 3 ist die jeweilige Überdeckung in den Bereichen A, B und C des jeweiligen Ventilsitzrings im Vergleich mit einem herkömmlichen Gussmaterial bzw. im Vergleich mit einem herkömmlichen Sintermaterial dargestellt. Aus der 3 ergibt sich, dass die Überdeckung nach den Versuchen bei dem erfindungsgemäßen Material höher ist als beim jeweiligen Vergleichsmaterial.

Claims

Schichtgesinterter Ventilsitzring, der mindestens zwei Materialien umfasst, wobei ein Material ein Funktionsmaterial (1) für einen tribologischen Kontakt mit einem Gegenläufer ist und ein Material ein Trägermaterial (2) für das Funktionsmaterial (1) ist, wobei das Trägermaterial (2) enthält: C: 0,5 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 3 bis 16 Gew.-%; Mo: 1 bis 5 Gew.-%; W: 0,5 bis 5,5 Gew.-%; V: 0,4 bis 4,0 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 41,3 bis 82,6 Gew.-%; gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn: bis 0,6 Gew.-%; Si: bis 1,8 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Schichtgesinterter Ventilsitzring nach Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (2) enthält: C: 1,0 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 10 bis 15 Gew.-%; Mo: 2,5 bis 5 Gew.-%; W: 0,8 bis 1,5 Gew.-%; Si: 0,2 bis 1,8 Gew.-%; V: 0,4 bis 1,5 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 47,8 bis 73,1 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 0,6 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Schichtgesinterter Ventilsitzring nach Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (2) enthält: C: 0,7 bis 1,1 Gew.-%; Cr: 3 bis 5 Gew.-%; Mo: 3 bis 5 Gew.-%; W: 3,5 bis 5,5 Gew.-%; V: 1,0 bis 2,0 Gew.-%; Cu: 15 bis 25 Gew.-%; Fe: 54,8 bis 73,8 Gew.-%; gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn: bis 0,6 Gew.-%; Si: bis 1,0 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Schichtgesinterter Ventilsitzring nach Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (2) enthält: C: 1,0 bis 1,8 Gew.-%; Cr: 12 bis 16 Gew.-%; Mo: 1 bis 2,5 Gew.-%; W: 0,8 bis 2,0 Gew.-%; Si: 0,2 bis 1,2 Gew.-%; V: 0,4 bis 1,5 Gew.-%; Cu: 12 bis 25 Gew.-%; Fe: 49,4 bis 72,6 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 0,6 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Co, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Schichtgesinterter Ventilsitzring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Funktionsmaterial (1) enthält: C: 0,7 bis 1,5 Gew.-%; Cr: 2 bis 4 Gew.-%; Mo: 12 bis 18 Gew.-%; W: 2 bis 4 Gew.-%; V: 1 bis 2 Gew.-%; Cu: 10 bis 20 Gew.-%; Co: 6 bis 14 Gew.-%; Fe: 34,5 bis 66,3 Gew.-%; gegebenenfalls Mn: bis 1,0 Gew.-%; Si: bis 1 Gew.-%; wobei es sich bei dem Rest um herstellungsbedingte Verunreinigungen in der Form von Ni, Ca, P und/oder S handelt, die gegebenenfalls in Anteilen von jeweils <0,3 Gew.-% vorliegen.
Kombination aus einem Ventilsitzring nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem Ventil, wobei das Ventil gepanzert oder nitriert ist.
Kombination aus einem Ventilsitzring nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem Ventil, wobei das Ventil aus einer Nickelbasislegierung oder einer Eisenbasislegierung mit einem Ni-Anteil von 10 bis 40 Gew.-% ausgebildet ist.
Kombination aus einem Ventilsitzring nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem Zylinderkopf (3) aus einer Gusseisenlegierung, wobei die Gusseisenlegierung Lamellengraphit, Vermiculargraphit oder Kugelgraphit enthält, und wobei der Ventilsitzring mit einer Presspassung in den Zylinderkopf (3) eingesetzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines schichtgesinterten Ventilsitzrings nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dass die Schritte umfasst: Herstellen von Ausgangsmaterialpulvern für ein Trägermaterial (2) und ein Funktionsmaterial (1) mit Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5; uniaxiales Pressen der Ausgangsmaterialpulver; Sintern der uniaxial gepressten Ausgangsmaterialpulver unter einer Endogasatmosphäre oder einer Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1055 °C bis 1152 °C; und Wärmebehandeln des gesinterten Materials durch Vergüten oder Anlassen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das uniaxiale Pressen bei einem Druck im Bereich von 40 MPa bis 140 MPa, bei einer Temperatur im Bereich von 12 °C bis 60 °C und für eine Zeit im Bereich von 0,5 s bis 1,8 s durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Sintern für eine Zeit im Bereich von 10 min bis 30 min bei Sintertemperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Wärmebehandeln durch Vergüten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Vergüten durch Härten bei 850 °C bis 950 °C, Ölabschrecken und Anlassen bei 510 °C bis 610 °C in dieser Reihenfolge durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Wärmebehandeln durch Anlassen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anlassen durch Erwärmen bei 550 °C bis 620 °C durchgeführt wird.
Verwendung einer Kombination nach einem der Ansprüche 6 bis 8 in einem Verbrennungsmotor, der teilweise oder vollständig mit Wasserstoff als Brenngas betrieben wird.