DE1172049B

DE1172049B - Fuer Kolbenringe und analog benutzte Bauteile brauchbares Gusseisen

Info

Publication number: DE1172049B
Application number: DEA29273A
Authority: DE
Original assignee: DAVY ROBERTSONS MASKINFABRIK A
Current assignee: DAVY ROBERTSONS MASKINFABRIK A
Priority date: 1957-04-18
Filing date: 1958-04-17
Publication date: 1964-06-11

Description

Für Kolbenringe und analog benutzte Bauteile brauchbares Gußeisen Die im heutigen Motorenbau vorkommenden Beanspruchungen der Kolbenringe verlangen Werkstoffe von höherer Festigkeit, als sie mit normalen Graugußringen erreicht werden können.
Man ging daher auf Werkstoffe über, in denen der Graphit nicht als Lamellengraphit (Typ A oder B) vorlag, sondern als kompakter Graphit, also in Form von Temperkohle oder als Kugelgraphit.
Diese Graphitausbildungsform ist mit einer Verminderung der Laufeigenschaften der betreffenden Werkstoffe unter Gleitbeanspruchung verbunden.
Setzt man den Werkstoffen jedoch Kupfer in solchen Mengen zu, daß sich im Gefüge bei Raumtemperatur Kupfereinschlüsse von mäßiger Größe, jedoch in verhältnismäßig großer Anzahl vorfinden, so übernehmen überraschenderweise diese Kupfereinschlüsse zum Teil die Rolle des Graphits, d. h., sie verleihen dem Material gute Laufeigenschaften.
Die gewünschte Ausbildungsform der Kupfereinschlüsse wird erzielt, wenn die Lösungsgrenze des betreffenden Gußeisens für Kupfer bei 1000° C erreicht oder überschritten wird.
Das Gußeisen gemäß der Erfindung, in dem 2,6 bis 3'% C, 1,4 bis 1,9-% Si, 0,9 bis 1,211/o Mn, 3% P und Cu vorhanden sind, das nach Vergießen weiß und nicht austenitisch ist, in dessen Gefügebild nach bekannter vergütender Wärmebehandlung in perlitischer, sorbitischer oder bainitischer Grundmasse regelmäßig verteilte Temperkohle erkennbar ist, kennzeichnet sich somit dadurch, daß noch 4,5 bis 6,5,1/o Cu, 0,2 bis 0,661o V und Cr vorhanden sind, wobei der Cr-Anteil so eingeregelt ist, daß Cr -I- V gleich 14 bis 33'% Cu ist, und im Gefügebild regelmäßig verteilte Cu-Einschlüsse erkennbar sind. Zweckmäßig ist es, wenn dieses Gußeisen noch in an sich bekannter Weise mit 0 bis 211/o Ni, 0 his 0,3% Al, 0 bis 0,2,1/o Ti, 0 bis 1;0,1/o Mo und/oder 0 bis 0,20'% Sn zur Beeinflussung der Ausbildung des Graphits und der Temperkohle sowie der Bearbeitbarkeit bzw. des Korrosionswiderstandes legiert wird.

Beispiele für die zweckmäßige Zusammensetzung von Gußeisen gemäß der Erfindung sind der folgenden Tabelle zu entnehmen:

Analyse C si Mn P Cr Cu V Mo Ni Sn Ti
Nr.
1 3,10 1,80 1,10 0,20 0,70 5,50 0,40 - - - -
2 2,80 1,50 1,10 0,20 0,50 5,00 0,40 - - - -
3 2,60 1,40 1,00 0,15 0,80 4,50 0,35 - - - -
4 3,30 1,90 0,90 0,28 0,50 5,00 0,20 - - - -
5 3,10 1,80 0,90 0,30 0,70 4,50 0,30 - - - -
6 3,00 1,90 1,00 0,15 0,50 5,00 0,35 0,60 0,0 0,10 -
7 3,00 1,80 0,90 0,15 1 0,60 5,50 0,40 0;10 0,60 0,00 0,10

Aus diesen Schmelzen wurden nach entsprechender Wärmebehandlung Kolbenringe für nachfolgende Anwendungsfälle hergestellt: 1. Einzelgußringe, 225/210 Durchmesser - 5 mm, als Verdichtungsringe in schnellaufenden Zweitakt-Dieselmotoren; 2. Einzelgußringe, 400/370 Durchmesser - 12 mm, für den Gebrauch in aufgeladenen heißgekühlten Viertatkmotoren; 3. Ringtrommeln zum Abstechen von Ringen, 720/680 Durchmesser, zur Herstellung von Verdichtungsringen für große, langsam laufende, hochaufgeladene Zweitakt-Schiffsdieselmotoren mit Schwerölbetrieb; 4. Einzelgußringe, 105/99 Durchmesser - 33 mm, zur Verwendung in schnellaufenden Zweitaktfahrzeug-Dieselmotoren; 5. Einzelgußringe, 228/210 Durchmesser - 10 mm, zur Herstellung von COlabstreifringen in schnelllaufenden Dieselmotoren.

6. und 7. Ringtrommeln zum Abstechen von Ringen, 1501130 Durchmesser, zur Herstellung von Verdichtungs- und Ölringen für ZweitaktfahrzeugDieselmotoren.
Die erfindungsgemäß zusammengesetzten und hergestellten Gußteile werden zunächst in an sich bekannter Weise weichgeglüht, wobei der Zementit zerfällt und sich Temperkohle ausscheidet, und dann entweder an Luft gehärtet, normalisiert oder über Martensit vergütet oder schließlich besser noch zwischenstufen- (bainit-) vergütet. Die besten Ergebnisse sind bei Ringhärten von 270 bis 350 HB zu erzielen, doch sind die Eigenschaften der Werkstoffe auch bei darunter (bis herab zu HB = 190) und darüber (bis hinauf zu HB = 450) liegenden Härten hervorragend günstig. Die jeweils günstigste Härte richtet sich natürlich auch nach dem im Einzelfall verwendeten Zylinderwerkstoff.
Die Ringe liegen hoch im Elastizitätsmodul, der sich übrigens durch den Anteil und die Ausbildungsart des als Fadengraphit ausgeschiedenen C-Anteils regulieren läßt. Die Biegefestigkeit und die Wechsel-Biegefestigkeit liegen außerordentlich hoch, die Biegestreckgrenze je nach Höhe der Vergütung bei bis zu 80% der Biegefestigkeit. Ebenso liegt die Kriechgrenze innerhalb des für Kolbenringe in Frage -kommenden Temperaturbereiches ungewöhnlich hoch. Der Spannungsabfall war bei allen erfindungsgemäß hergestellten Ringen nach einer Erprobung bei 330°C wäTrend 6 Stunden gleich Null.
Diese Eigenschaften verbinden sich mit einer außerordentlich geringen Freßneigung gegenüber allen früher erwähnten Zylinderwerkstoffen, mit sehr günstigen Laufeigenschaften und mit einem sehr hohen Verschleißwiderstand, so daß die Laufflächenbelastung auf ungewöhnlich hohe Werte gesteigert werden kann. Gleichzeitig liegt der Korrosionswiderstand bemerkenswert günstig.

Claims

Patentansprüche: 1. Für Kolbenringe und analog benutzte Bauteile brauchbares Gußeisen, in dem 2,6 bis 3 % C, 1,4 bis 1,9% Si, 0,9 bis 1,2% Mn, 0 bis 0,3% P und Cu vorhanden sind, das nach Vergießen weiß und nicht austenitisch ist, in dessen Gefügebild nach bekannter vergütender Wärmebehandlung in perlitischer, sorbitischer oder bainitischer Grundmasse regelmäßig verteilte Temperkohle erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß noch 4,5 bis 6,5% Cu, 0,2 bis 0,6% V und Cr vorhanden sind, wobei der Cr-Anteil so eingeregelt ist, daß Cr + V gleich 14 bis 33 % Cu ist, und im Gefügebild regelmäßig verteilte Cu-Einschlüsse erkennbar sind.
2. Gußeisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in an sich bekannter Weise mit 0 bis 2% Ni, 0 bis 0,3% Al, 0 bis 0,2% Ti, 0 bis 1,0% Mo und/oder 0 bis 0,20% Sn zur Beeinflussung der Ausbildung des Graphits und der Temperkohle sowie der Bearbeitbarkeit bzw. des Korrosionswiderstandes legiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 895 859.