DE1271995B - Aufschweissbare Eisen-Nickel-Legierung - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C22c
Deutsche Kl.: 40 b - 39/40
Nummer: 1271 995
Aktenzeichen: P 12 71 995.8-24 (E 30682)
Anmeldetag: 1.7. Dezember 1965
Auslegetag: 4. Juli 1968
Die Erfindung betrifft Eisen-Nickel-Legierangen, welche sich zur Aufbringung auf Trägerwerkstoffe,
insbesondere aus Gußeisen oder Stahl, unter Bildung duktiler und bearbeitbarer Schichten eignen.
Bekannte Legierungen, die sich zur Erzeugung von Schichten auf Trägerwerkstoffen eignen, waren im
allgemeinen auf verhältnismäßig teure Legierungen auf Nickel- und Kupferbasis beschränkt. Das ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Legierung unter Verwendung einer Hammspritzpistole mit oder ohne
gleichzeitiges Verschmelzen aufgebracht werden soll und wenn das Legierungspulver ohne Flußmittel
schmelzen soll. Eisenlegierungen sind in der Regel wesentlich billiger als Kupfer- und Nickellegierungen,
sind jedoch wegen ihrer leichten Oxydierbarkeit und ihrer hohen Schmelzpunkte während der Aufbringung
besonders der Gefahr einer Oxydation ausgesetzt. Die Erzielung einer leicht bearbeitbaren Schicht
aus Eisenlegierungen hat sich daher als sehr schwierig erwiesen, zumal die bekannten Eisenlegierungen
nach ihrer Aufbringung schlechte mechanische Eigenschaften besitzen und spröde sind.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer wirtschaftlichen, ohne Zusatz eines Hußmittels
schmelzenden Eisenlegierung für die Aufbringung von Schichten auf Trägerwerkstoffe. Die erfindungsgemäßen
Legierungen sollen ferner eine duktile, maschinell bearbeitbare, porenfreie Legierungsschicht
ergeben. Sie sollen nach verschiedenen Schweißmethoden ohne merkliche Oxydation aufgebracht
werden können, z. B. mittels eines Kohlelichtbogens oder Sauerstoff-Acetylen als Wärmequelle bei Verwendung
in Stabform oder durch Aufspritzen mit oder ohne gleichzeitiges Verschmelzen bei Verwendung
in Pulverform. Die Legierung soll während der Aufbringung eine Hießfähigkeit besitzen.
Die vorstehenden Aufgaben werden durch Legierungen der folgenden Zusammensetzung erfüllt:
1 bis 3% Kohlenstoff,
25 bis 60% Nickel,
0 bis 3% Silicium,
0 bis 1% Mangan,
0,5 bis 2% Bor,
25 bis 60% Nickel,
0 bis 3% Silicium,
0 bis 1% Mangan,
0,5 bis 2% Bor,
Rest Eisen.
Bevorzugte Bereiche der Legierungsbestandteile sind die folgenden:
1,75 bis 2,50% Kohlenstoff,
40 bis 50% Nickel,
0,01 bis 1% Silicium,
0,01 bis 0,5% Mangan,
0,75 bis 1,25% Bor,
Rest Eisen.
40 bis 50% Nickel,
0,01 bis 1% Silicium,
0,01 bis 0,5% Mangan,
0,75 bis 1,25% Bor,
Rest Eisen.
Aufschweißbare Eisen-Nickel-Legierung
Anmelder:
Eutectic Welding Alloys Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München 60, Ernsbergerstr. 19
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München 60, Ernsbergerstr. 19
Als Erfinder benannt:
Daniel Paul Tanzman, Far Rockaway, N. Y.;
Charles Edward Rogers, Kokomo, Ind. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1964
(419 292)
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1964
(419 292)
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine mikrophotographische Aufnahme in 500facher Vergrößerung einer geätzten Schicht
(FeCl3 als Ätzmittel) einer in einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme
auf Gußeisen aufgespritzten Schicht der erfindungsgemäßen Legierung und
F i g. 2 eine mikrophotographische Aufnahme in 500facher Vergrößerung einer nicht geätzten Schicht
aus einer in einer Sauerstoff-Acetylen-Hamme auf Gußeisen aufgespritzten erfindungsgemäßen Legierung.
Die erfindungsgemäßen Legierungen sind auf Stahl oder Gußeisen selbstgehend. Sie werden während der
Aufbringung auf Trägerwerkstoffe trotz der dabei angewendeten hohen Temperaturen nicht stark oxydiert.
Diese Eigenschaft macht die Legierungen besonders geeignet für das Aufspritzverfahren. Die Legierungen
sind billiger als Kupfer- oder Nickellegierungen, welche kein Flußmittel benötigen. Aus den
erfindungsgemäßen Legierungen erhaltene Schichten besitzen außergewöhnliche Eigenschaften. Die Legierungsschicht
besitzt z. B. eine Härte zwischen RClO und RC 35 und ist im wesentlichen porenfrei.
Infolge der Anwesenheit von Lamellengraphit in der MikroStruktur der Schicht erzielt man eine ausgezeichnete
Bearbeitbarkeit der Legierungen. Es ist bekannt, daß Lamellengraphit in der MikroStruktur
einer Legierungsschicht eine Schmierwirkung auf die
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Werkzeugspitze ausübt und der Legierung somit eine gute Bearbeitbarkeit verleiht. Die Anwesenheit von
Lamellengraphit in Schichten aus der erfindungsgemäßen Legierung dürfte für kein Flußmittel benötigende
Legierungen einmalig sein. Lamellengraphit ist in der Regel selbst unter idealen Bedingungen nur
schwierig zu erhalten. Die Bildung von Lamellengraphit in einer kein Flußmittel benötigenden Eisenlegierung
unter variierenden Bedingungen der Schichtaufbringung ist in der Tat völlig überraschend.
Die Existenz von Lamellengraphit in der Mikrostruktur der unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Legierung erhaltenen Schichten ist aus F i g. 1 und 2 ersichtlich.
In F i g. 1 ist die Existenz von Lamellengraphit 10 in der Legierungsschicht 12 deutlich ersichtlich.
In Fig. 2 ist sogar in der nicht geätzten Schicht
12 der Lamellengraphit 10 sichtbar.
Außer den ausgezeichneten Eigenschaften der erhaltenen Legierungsschichten besitzen die erfindungsgemäßen
Eisenlegierungen auch noch ausgezeichnete Eigenschaften während ihrer Aufbringung. Während
des Schweißens der Legierung ist die geschmolzene Masse eher klumpig als stark fließend. Diese geregelte
Fließfähigkeit ermöglicht eine beträchtliche Anhäufung der geschmolzenen Legierung und die
Erzielung von Schichten mit gleichmäßiger Kontur. Diese Eigenschaften sind beispielsweise zum Beschichten
von gewelltem Trägerwerkstoff mit einer Wellentiefe von 2,5 cm oder weniger mit der Legierung
sehr günstig. Bei solchen Wellen, deren Kontur abgerundet ist, ist die geschmolzene erfindungsgemäße
Legierung nicht so fließfähig, daß sie von der Welle abläuft. Diese Eigenschaft ist auch immer dann
wichtig, wenn ein guter Aufbau der Legierung erforderlich ist (z. B. für Zahnräder). Obwohl der Grund
für diese Eigenschaften nicht ganz klar ist, darf man doch annehmen, daß durch das Zusammentreffen
aller die Legierung aufbauenden Bestandteile der Temperaturbereich zwischen dem Festpunkt und
dem Flüssigkeitspunkt der Legierung erweitert wird. Der sich daraus ergebende breitere plastische Bereich
erlaubt eine beträchtliche Dickeanhäufung der geschmolzenen Legierung während ihrer Aufbringung.
Bei der Aufbringung auf Trägerwerkstoffe wie Gußeisen und Stahl zeigt die Legierung eine gute Netzfähigkeit.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können als Pulver in heterogener Form hergestellt werden, oder
eine geschmolzene homogene Mischung kann zu homogenen Pulvern versprüht werden. Bei der Herstellung
heterogener Legierungen kann Eisenpulver zu Nickel-Bor-Silicium-Legierungen beispielsweise unter
Erzielung der gewünschten Zusammensetzung zügegeben werden. Die Eigenschaft, kein Schmelz- oder
Flußmittel zu benötigen, ist bei heterogenen mechanischen Mischungen etwas schlechter als bei den
entsprechenden homogenen Pulvern, reicht jedoch in jedem Fall aus, daß ein Niederschlag mit einem
Sauerstoff-Acetylen-Gebläse aufgespritzt und gleichzeitig verschmolzen werden kann. Vorzugsweise
kommt die homogene Pulverform zur Anwendung. Die Legierungen können nach zahlreichen Methoden
aufgebracht werden, obwohl das Aufsprühen mit einer Flammspritzpistole bevorzugt wird. Andere
Arten der Aufbringung, z.B. Heißgasschweißen, Lichtbogenschweißen und Sauerstoff-Acetylen-Schweißen,
seien erwähnt.
Bei der Aufbringung mittels einer Flammspritzpistole kann dies mit oder ohne Verschmelzen des
Pulvers auf der Trägeroberfläche mittels eines Brenners erfolgen. Als Brennstoff kann eine Sauerstoff-Brennstoff-Mischung,
z. B. eine Mischung aus Sauerstoff und Acetylen, Sauerstoff und Propan usw., verwendet
werden. Sauerstoff-Acetylen ist bevorzugt, und in der Regel wird eine neutrale Flamme (Temperatur
etwa 32400C) verwendet, obwohl auch Temperaturen
zwischen etwa 3100 und 3320° C je nach dem Verhältnis von Sauerstoff zu Acetylen zur Anwendung
kommen können. Das Pulver wird von dem Sauerstoff-Brennstoff-Gasgemisch mitgenommen und
durch die Flamme aufgesprüht. Die Wanderung des Pulvers durch die Flamme ist eine Sache von Mikrosekunden,
während welcher Zeit das Pulver zum erweichten oder geschmolzenen Zustand erhitzt wird.
Vorzugsweise wird das Pulver mit gleichmäßiger Geschwindigkeit mit der Gasmischung aufgesprüht.
Die erfindungsgemäßen Legierungen eignen sich besonders zur Reparaturschweißung auf Gußeisen,
da die Legierungsschichten mit dem Grundmetall eine metallurgische Bindung eingehen und bearbeitbar
sind. Andere typische Anwendungszwecke sind die Reparatur von Gießfehlern und Bearbeitungsfehlern
in Gußeisen.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können in Rohrform entweder als gegossene Stäbe oder als
rohrförmige Produkte hergestellt werden, welche aus einer Metallhülse mit Pulverfüllung bestehen, wie
dem Fachman selbstverständlich ist. Die erfindungsgemäße Legierung ist auch in Form von Pulvern und
Pasten brauchbar.
Claims (3)
1. Auf schweißbare Eisen-Nickel-Legierung, bestehend aus
1 bis 3% Kohlenstoff,
25 bis 60% Nickel,
0 bis 3% Silicium,
0 bis 1% Mangan,
0,5 bis 2% Bor,
Rest Eisen.
25 bis 60% Nickel,
0 bis 3% Silicium,
0 bis 1% Mangan,
0,5 bis 2% Bor,
Rest Eisen.
2. Auf schweißbare Eisen-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus
1,75 bis 2,50% Kohlenstoff,
40 bis 50% Nickel,
0,01 bis 1% Silicium,
0,01 bis 0,5% Mangan,
0,75 bis 1,25% Bor,
Rest Eisen.
40 bis 50% Nickel,
0,01 bis 1% Silicium,
0,01 bis 0,5% Mangan,
0,75 bis 1,25% Bor,
Rest Eisen.
3. Verfahren zur Herstellung einer bearbeitbaren und duktilen Schicht aus Legierungen gemäß
den Ansprüchen 1 und 2 auf einem Trägerwerkstoff, vorzugsweise aus Gußeisen oder Stahl, dadurch
gekennzeichnet, daß die Legierung mittels einer Flammspritzpistole auf den Trägerwerkstoff
aufgesprüht und gleichzeitig verschmolzen wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 568/462 6.68 © Bundesdruckerei Berlin
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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