DE1957823A1 - Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines - Google Patents

Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines

Info

Publication number
DE1957823A1
DE1957823A1 DE19691957823 DE1957823A DE1957823A1 DE 1957823 A1 DE1957823 A1 DE 1957823A1 DE 19691957823 DE19691957823 DE 19691957823 DE 1957823 A DE1957823 A DE 1957823A DE 1957823 A1 DE1957823 A1 DE 1957823A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
iron
alloys
internal combustion
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691957823
Other languages
German (de)
Inventor
Davis Richard G
Johnston Thomas L
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Werke GmbH
Original Assignee
Ford Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Werke GmbH filed Critical Ford Werke GmbH
Publication of DE1957823A1 publication Critical patent/DE1957823A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials

Description

Z/DB-2 Sp uk Patentanmeldung Z / DB-2 Sp uk patent application

Legierung, insbesondere für Teile des Ventilsystems von BrennkraftmaschinenAlloy, in particular for parts of the valve system of internal combustion engines

Die Erfindung bezieht sich auf eine Legierung, insbesondere für Teile des Ventilsystems von Brennkraftmaschinen, die heissen Auspuffgasen ausgesetzt sind und widerstandsfähig gegen Oxydation, SuIfidation und gegen Einwirkungen von Bleiverbindungen bei hohen Temperaturen sein raüssen.The invention relates to an alloy, in particular for parts of the Valve systems of internal combustion engines that are exposed to hot exhaust gases are and resistant to oxidation, suIfidation and impacts of lead compounds at high temperatures.

Eine typische Legierung für derartige Teile besteht aus 20 % Chrom, 5*5 % Aluminium, 2,5 % Titan, 7,5 % Eisen, 0,15 % Kohlenstoff υηά den Rest Nickel.A typical alloy for such parts consists of 20 % chromium, 5 * 5 % aluminum, 2.5 % titanium, 7.5 % iron, 0.15 % carbon and the remainder nickel.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass bestimmte quartäre Legierungen von Nickel, Chrom, Aluminium und Titan eine Kombination von Eigenschaften besitzen, die für Teile des Ventilsystems von Brennkraftmaschinen, die heissen Auspuffgasen ausgesetzt sind, die widerstandsfähig gegen Oxydation, Sulfidation und gegen Einwirkungen von Bleiverbindungen bei hohen Temperaturen sein müssen, besonders wünschenswert sind.The invention is based on the observation that certain quaternary alloys of nickel, chromium, aluminum and titanium have a combination of properties that are essential for parts of the valve system of internal combustion engines that are exposed to hot exhaust gases, that are resistant to oxidation, sulfidation and the effects of lead compounds must be at high temperatures are particularly desirable.

Es wird in diesem Zusammenhang höflichst auf eine wissenschaftliche Abhandlung über die Eigenschaften derartiger Legierungen verwiesen, die in der Zeitschrift "Journal of Metals" im Oktober 1956 auf den Seiten 1356 - 1362 von A Taylor veröffentlicht wurde.In this context, it is most polite to refer to a scientific treatise on the properties of such alloys referred to in the journal "Journal of Metals" in October 1956 on pages 1356-1362 published by A Taylor.

5K-2531 / 12. November I9695K-2531 / November 12, 1969

00982 3/134900982 3/1349

S«z der Gesellschaft: Köln - Vorsitzender des Aufslchteratos: Erhard Vltger · Vorstand: John A. Banning, Vorsitzender Dr. Kl«u» B. AmedtcK - Hans-Adolf Barthelmeh ■ Hans Grand! - Paul H. Kuhn · Hermann Miüer · Hana SchmidtSociety: Cologne - Chairman of the Supervisory Board: Erhard Vltger · Board of Directors: John A. Banning, Chairman Dr. Kl «u» B. AmedtcK - Hans-Adolf Barthelmeh ■ Hans Grand! - Paul H. Kuhn · Hermann Miüer · Hana Schmidt

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Legierung der obengenannten Art zu schaffen, die bei gleich guten Eigenschaften wesentlich preisgünstiger und damit für die Großserie anwendbar ist.The object of the present invention is to provide an alloy of the above Kind of creating that is much cheaper with the same good properties and can therefore be used for large-scale production.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem bestimmte Chrom-Aluminium-Titan-Legierungen auf Nickelbasis einen Zusatz von bis zu 14 % Eisen erhalten, wodurch sie für Teile des Ventilsystems von Brennkraftmaschinen besonders interessant werden.According to the present invention, this object is achieved by adding up to 14 % iron to certain chromium-aluminum-titanium alloys based on nickel, which makes them particularly interesting for parts of the valve system of internal combustion engines.

Besondere Aufmerksamkeit ist hierbei den Köpfen von Tellerventilen und dem Ventilsitz-Einsätzen zu widmen, die beide in besonderem Mass mit Bleiver- · bindungen verunreinigten heissen Auspuffgasen ausgesetzt sind. Die erfindungsgemässen Legierungen werden in ihrem Giesszustand verwendet. Die gegossenen Köpfe der Tellerventile werden durch Reibungsschweissen mit einem Ventilsäaft aus Kohlenstoffstahl verbunden, um die Anwendung der teuren Legierungsbestandteile im Kopf des Tellerventiles wirtschaftlicher zu gestalten. Particular attention is paid to the heads of poppet valves and the To dedicate valve seat inserts, both of which are especially made with lead connections are exposed to contaminated hot exhaust gases. The inventive Alloys are used in their as-cast state. The cast heads of the poppet valves are friction welded to a Valve stem made of carbon steel connected to the application of the expensive Make alloy components in the head of the poppet valve more economical.

Um die Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierungen aufzuzeigen, wurde eine typische erfindungsgemässe Legierung, die mit V 270 bezeichnet wurde, mit vier anderen im Handel bekannten und erhältlichen, gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigen Legierungen verglichen, von denen eine eine Legierung auf Eisenbasis und die anderen drei Legierungen auf Nickelbasis sind. Die chemische Zusammensetzung der fünf miteinander verglichenen Legierungen sind auf dem folgenden Blatt r~"sammengestellt.In order to demonstrate the properties of the alloys according to the invention, a typical alloy according to the invention, designated V 270, was compared with four other commercially known and available high temperature resistant alloys, one of which is an iron-based alloy and the other three alloys Are nickel-based. The chemical composition of five compared with each other alloys are compiled in the following journal r ~ ".

FK-2531 / 12. November I969FK-2531 / November 12, 1969

009823/134 9-009823/134 9-

•Η• Η

Restrest Restrest Restrest Restrest AA. co
d
co
d
II.
II.
HH
LALA
IAIA
IAIA LALA II.
II.
OOOO tAtA
CvjCvj CVJCVJ II. dd cvjcvj II.
II.
OOOO
^o^ o
Restrest II.
II.
IAIA
ee
t-t-
II. OnOn

OO
2.02.0 jj

Ί957823Ί957823

CVJCVJ

σ»σ »

CVJCVJ

IAIA

O OO O

IA OIA O

CVJCVJ

IAIA

CVJCVJ

•Η• Η

bO ϋ bO ϋ

QQ OO

I 8I 8

2 H2 H

HH
ΦΦ
II. Eiegg OO
αα HH οο OlOil OO PJPJ II. OO CC. HH

K?K?

0 0 9823/13490 0 9823/1349

Die Erfindung wird anhand einiger in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Diagrammen näher erläutert.The invention is illustrated with reference to some in the accompanying drawings Diagrams explained in more detail.

Pig. 1 zeigt einen graphischen Vergleich der günstigen Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierung verglichen mit denen der drei bekannten, vergleichbaren, gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigen Legierungen. Die Darstellungen im linken Teil der Figur 1 zeigen hierbei die Fliessspannung bei Raumtemperatur, während die Darstellungen in rechten Teil der Figur 1 die Fließspannung bei der wesentlich kritischeren Temperatur von 871 ° C zeigen. Die Temperatur von 87I ° C ist etwa die maximale Temperatur, die heute im Ventilsystem einer Brennkraftmaschine in Betracht gezogen wird.Pig. 1 shows a graphic comparison of the favorable properties of alloy according to the invention compared with those of the three known, comparable, alloys resistant to high temperatures. The representations in the left part of FIG. 1 show the flow stress at room temperature, while the representations in the right part of FIG. 1 show the yield stress at the much more critical temperature of Show 871 ° C. The temperature of 87I ° C is about the maximum temperature which is considered today in the valve system of an internal combustion engine.

Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung die Bruchspannung in 100 Stunden bei 871 ° C der fünf miteinander verglichenen Legierungen. Hierbei treten die hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierungen, insbesondere im Hinblick auf einen Kriechbruch deutlich zutage.Fig. 2 shows a graph of the breaking stress in 100 hours at 871 ° C of the five compared alloys. This is where the excellent properties of the alloys according to the invention come into play, in particular clearly evident with regard to a creep rupture.

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Widerstandsfähigkeit der verglichenen Legierungen gegen .die Einwirkung von heissen Bleiverbindungen, wobei diese Widerstandsfähigkeit in einem Gewichtsverlust eines Prüflings in Gramm/dem pro Stunde der Einwirkung angegeben wird. Diese Widerstandsfähigkeit gegen eine Einwirkung von Bleiverbindungen ist eine kritische Grosse für Metalle, die heissen Auspuffgasen von verbleiten Benzin ausgesetzt sind.Fig. 3 shows a graph of the resistance of the compared Alloys against. The action of hot lead compounds, this resistance in a weight loss of a test object in grams / which is given per hour of exposure. This resilience against the influence of lead compounds is a critical parameter for metals that are exposed to hot exhaust gases from leaded petrol.

Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung, dass der Gehalt an Eisen der erfindungsgemässen Legierungen bis auf etwa 14 % erhöht werden kann, ohne dass ein Verlust an Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Bleilegierungen in Kauf genommen werden muss. Dies ist insbesondere in wirtschaftlicher Hinsicht wichtig, da es hierdurch möglich wird, die erfindungsgemässen Legierungen wesentlich preisgünstiger aus Eisen-Chrom und Eisen-Titan-Legierungen herzustellen. Eiseni*t hierbei selbstverständlich der billigste •Legierungsbestandteil.4 shows in a graphic representation that the iron content of the alloys according to the invention can be increased up to approximately 14% without having to accept a loss of resistance to the action of lead alloys. This is particularly important from an economic point of view, since it makes it possible to manufacture the alloys according to the invention from iron-chromium and iron-titanium alloys at a significantly lower cost. Of course, iron is the cheapest alloy component.

FK-2531 / 12. November 1969 ' - 5 -FK-2531 / November 12, 1969 '- 5 -

009823/1349009823/1349

Es ist weiterhin wichtig, dass diese Legierungen die maximal mögliche Menge von in einem Gammagefüge gelösten Gamnaeisen bei Betriebstemperatur aufweisen. Die Menge von Gammaeisen soll zumindest 20 % betragen. Die Gegenwart von Titan in diesen Legierungen ermöglicht es, diese besondere Struktur zu erzielen.It is also important that these alloys have the maximum possible amount of gamna iron dissolved in a gamma structure at operating temperature. The amount of gamma iron should be at least 20 % . The presence of titanium in these alloys enables this particular structure to be achieved.

Die nachfolgende Tabelle II soll die Widerstandsfähigkeit einer Vielzahl von Legierungen gegen geschmolzenes Bleioxyd aufzeigen.The following Table II is intended to show the resilience of a variety of alloys against molten lead oxide.

Tabelle II Zusammensetzung in Gewichtsprozenten - Best NickelTable II Composition in percent by weight - Best Nickel

PePe AlAl TiTi GewichtsverlustWeight loss CrCr - 7.17.1 - p
Gramm/dem /Std
p
Gram / dem / hour
2020th - 7.07.0 " —"- 2.672.67 1616 - 5.65.6 2.52.5 2020th - 4.54.5 J5.6J5.6 8.48.4 2020th 7.57.5 7.07.0 -- .-. 3.13.1 2020th 8.08.0 4.04.0 T-T- 11.511.5 2020th 10.010.0 5.05.0 - 1.61.6 1616 15.015.0 5.05.0 - 1.81.8 1616 20.020.0 5.05.0 : —': - ' 15O15O 1616 5.05.0 7.07.0 - 37.037.0 1515th 7-57-5 .5.6.5.6 2.52.5 2,52.5 2020th 12.012.0 6,16.1 1.81.8 4.84.8 2020th 10.010.0 5.05.0 1.01.0 5.75.7 2222nd 11.411.4 5.05.0 1.81.8 7.37.3 2222nd 20.020.0 4.94.9 2.22.2 7.9,7.9, 1515th 14.414.4 5.25.2 2.32.3 l8,5l8.5 15.815.8 7.77.7

Alle Legierungen enthalten .etwa 0,15 % Kohlenstoff.All alloys contain about 0.15 % carbon. FK-2531 / 12. November 1969FK-2531 / November 12, 1969

009823/13A9009823 / 13A9

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Legierung, insbesondere für Teile des Ventilsystems von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Giesszustand verwendbare Legierung auf Nickelbasis im wesentlichen einen Gehalt von1. Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines, characterized in that a nickel-based alloy which can be used in the as-cast state is essentially a salary of 15 - 24 % Chrom15-24 % chromium 3 - 7,5 % Aluminium 0,04 -0,25 % Kohlenstoff bis zu 4 % Titan3 - 7.5 % aluminum 0.04-0.25 % carbon up to 4 % titanium aufweist, wobei die zweifache Summe des Gehaltes von Aluminium und Titanhaving, with twice the sum of the content of aluminum and titanium 8 - 15 % 8-15 % betragen kann und die Legierung im wesentlichen frei von Sauerstoff und Schwefel ist und einen zumindestand the alloy is essentially free of oxygen and is sulfur and at least one 20 #igen20 #igen Volumenanteil von in einem Gammagefüge gelösten Gammaeisen aufweist und der Rest der Legierung aus Nickel oder einer Legierung von Nickel und Eisen besteht, wobei ein Gehalt vonHas volume fraction of gamma iron dissolved in a gamma structure and the remainder of the alloy consists of nickel or an alloy of nickel and iron, with a content of 14 % Eisen nicht überstiegen wird.14 % iron is not exceeded. 2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung im wesentlichen ein Gehalt von2. Alloy according to claim 1, characterized in that that the alloy essentially has a content of 20 % Chrom 5,5 % Aluminium 2,5 % Titan 7,5 # Eisen 0,15$ Kohlenstoff und einen Rest von Nickel aufweist.20 % chromium 5.5 % aluminum 2.5 % titanium 7.5 # iron has 0.15 $ carbon and a remainder of nickel. BK-2531 / 12. November I969BK-2531 / November 12, 1969 009823/1349009823/1349 L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE19691957823 1968-11-21 1969-11-18 Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines Pending DE1957823A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US77755768A 1968-11-21 1968-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1957823A1 true DE1957823A1 (en) 1970-06-04

Family

ID=25110579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691957823 Pending DE1957823A1 (en) 1968-11-21 1969-11-18 Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3795510A (en)
JP (1) JPS5415248B1 (en)
DE (1) DE1957823A1 (en)
GB (1) GB1227730A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015119A1 (en) * 1989-06-08 1990-12-13 Institut Français Du Petrole Use of nickel-based alloys in thermal cracking of a petroleum charge and a reactor for the implementation of said process

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741080A (en) * 1987-02-20 1988-05-03 Eaton Corporation Process for providing valve members having varied microstructure
US4783966A (en) * 1987-09-01 1988-11-15 Aldrich Clare A Multi-staged internal combustion engine
JPH0741893A (en) * 1993-07-27 1995-02-10 Ngk Insulators Ltd Ni-based alloy excellent in sulfate corrosion resistance
USH1869H (en) * 1998-12-18 2000-10-03 Caterpillar Inc. Valve train components having an oxidation and corrosion-resistant thermal spray coating

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015119A1 (en) * 1989-06-08 1990-12-13 Institut Français Du Petrole Use of nickel-based alloys in thermal cracking of a petroleum charge and a reactor for the implementation of said process
FR2648145A1 (en) * 1989-06-08 1990-12-14 Inst Francais Du Petrole USE OF NICKEL-BASED ALLOYS IN A PROCESS FOR THERMALLY CRACKING A PETROLEUM LOAD AND REACTOR FOR THE IMPLEMENTATION OF THE PROCESS

Also Published As

Publication number Publication date
GB1227730A (en) 1971-04-07
JPS5415248B1 (en) 1979-06-13
US3795510A (en) 1974-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0521821B1 (en) Exhaust valve of diesel internal combustion engine and manufacturing process thereof
DE2244311A1 (en) HIGH TEMPERATURE-RESISTANT NICKEL ALLOY
DE2605289B2 (en) ALLOY OF HIGH OXYDATION RESISTANCE TO THE ATTACK OF SULFUR-CONTAINING GASES
DE3707871A1 (en) AUSTENITIC STEEL IMPROVED HIGH TEMPERATURE RESISTANCE AND CORROSION RESISTANCE
DE69817412T2 (en) Method of manufacturing a diesel engine valve
DE60103410T2 (en) Inexpensive, corrosion and heat resistant alloy for diesel internal combustion engine
DE3511860C2 (en)
DE1957823A1 (en) Alloy, especially for parts of the valve system of internal combustion engines
EP2343389B1 (en) Alloy based on nickel and its application for spark plug electrodes
CH660754A5 (en) WAERMEBESTAENDIGES ferritic BALL GRAPHITE CAST IRON.
DE3490022T1 (en) Cobalt based alloys for engine valves and valve seats
DE2456857A1 (en) NICKEL BASE ALLOY WITH LOW THERMAL EXPANSION COEFFICIENT
DE1758825B1 (en) Use of a nickel-chromium-iron alloy
DE3624669C2 (en) Use of 9% chrome steel as a material for steam generators in fast breeders
DE3540287A1 (en) ALLOY FOR EXHAUST VALVES
DD142206A5 (en) PLATINUM METAL CONTAINING ALLOYS
DE1242373B (en) Warm and long-lasting nickel alloy
DE1483037C3 (en) Use of hot-cold or Kalrforming or a combination of both processes on components made of high-temperature steels
DE2154148A1 (en) Ferritic, stainless steel
DE3502639C1 (en) Alloy for exhaust valves
DE2262137A1 (en) NICKEL-CHROME-IRON ALLOY WITH HIGH HEAT RESISTANCE AND HIGH PERFORMANCE
DE2308107A1 (en) AUSTENITIC STAINLESS STEEL
EP0087609B1 (en) Heat resisting nickel-iron alloys for castings with a highly stable structure
DE2145690A1 (en) Wear-resistant copper-based alloy at high temperatures
CH492792A (en) Use of a nickel alloy for the manufacture of tough hot and cold formable articles which are exposed to the attack of combustion products of vanadium and / or sulfur containing fuels at temperatures above 500 ° C