DE19780253C2

DE19780253C2 - Gußeisen und Kolbenring

Info

Publication number: DE19780253C2
Application number: DE19780253T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Miwa
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: US5972128A; KR19990008129A; CN1064719C; DE19780253T1; JP3779370B2; CN1190441A; KR100260348B1; WO1997032049A1; JPH09235648A

Abstract

Es wird ein Kolbenring zur Verfügung gestellt, der eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Kolbenfreßbeständigkeit aufweist und welcher die Zylinderlaufbüchse aus Schichtgraphitgußeisen mit einer Härte von HRB 85 bis 95 nicht abnützt. DOLLAR A Zusammensetzung: DOLLAR A C: 3,0-3,5%; DOLLAR A Si: 2,2-3,2%; DOLLAR A Mn: 0,4-1,0%; DOLLAR A P: nicht mehr als 0,2%; DOLLAR A S: nicht mehr als 0,12%; DOLLAR A Cr: 0,1-0,3%; DOLLAR A V: 0,05-0,2%; DOLLAR A Ni: 0,8-1,2%; DOLLAR A Mo: 0,5-1,2%; DOLLAR A Cu: 0,5-1,2% und DOLLAR A B: 0,05-0,1% sind in dem Gußeisen enthalten. DOLLAR A Struktur: DOLLAR A 2 bis 20% der Fläche der ungelösten Karbide und feinem Graphits sind in einer Matrix verteilt, die entweder aus vergütetem Martensit oder Bainit oder beidem besteht. DOLLAR A Härte: DOLLAR A HRC 32 bis 45.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Gußeisen und einen Kolbenring mit verbesserter Kolbenfreßbeständigkeit und Verschleißfestigkeit.

Hintergrund der Technik

Hochgradige Verschleißfestigkeit ist für einen Kolbenring, der in einem Verbrennungskolbenmotor verwendet wird, erforderlich. Deshalb wurden bisher Schichtgraphitgußeisenmaterial (FC250 oder FC300), Kugelgraphitgußeisenmaterial (etwa FCD700), und verdichtetes Varmikulargraphitgußeisenmaterial (CV), die etwa in der japanischen ungeprüften Patenveröffentlichung Nr. Hei 5-86473 vorgeschlagen worden sind, in großem Umfang für die Kolbenringe eines Verbrennungsmotors verwendet. Weit verbreitet ist auch ein Gußeisen- oder Stahlkolbenring, der mit einer Hartchrommetallbeschichtung oder einer Beschichtung aus zerstäubten Verbundmaterial auf der Gleitoberfläche des äußeren Umfangs versehen ist, um Verschleißfestigkeit zu verleihen.

Da der Kolbenring veranlaßt wird, an der Innenfläche des Zylinders mit hoher Geschwindigkeit zu gleiten, sollte der Kolbenring nichtsdestotrotz nicht nur eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit bei sich selbst aufweisen, sondern sollte auch derart beschaffen sein, daß er nicht die Innenfläche des Zylinders, die das entgegengesetzte Material darstellt, abreibt. Vor allem, wenn das entgegengesetzte Material des Kolbenrings, d. h. die Zylinderlaufbüchse Schichtgraphitgußeisen ist, dessen Ferritfällungsmenge durch das Erniedrigen der Abkühlungsgeschwindigkeit beim Gießen erhöht wird und daher dessen HRB-Härte ungefähr 85-95 beträgt, da die Verschleißfestigkeit der Laufbüchse selber gering ist, ist eine Eigenschaft des Kolbenrings, das entgegengesetzte Material nicht abzunützen, ein wichtiger Faktor des Kolbenrings.

Der Gußeisen- oder Stahlkolbenring, der mit einer Hartchrommetallbeschichtung oder einer Beschichtung aus zerstäubten Verbundmaterial auf der Gleitfläche des Außenumfanges vorgesehen ist, weist selbst eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf, er weist jedoch auch eine starke Verschleißtendenz der Laufbüchsen aus Schichtgraphitgußeisen als entgegengesetztes Material auf. Der obengenannte Gußeisen- oder Stahlkolbenring wurde deshalb bisher gelegentlich für den 1. Ring verwendet, was erforderlich ist, um Bruchfestigkeit zu erlangen. Er wurde jedoch selten als 2. Ring verwendet. Für den 2. Ring wurde daher früher ein Kolbenring aus Schichtgraphitgußeisenmaterial oder CV- Graphitgußeisenmaterial verwendet, ohne mit einer oberflächenbehandelten Schicht versehen zu sein. Ein Kolbenring, der aus diesen Materialien besteht, weist jedoch geringe eigene Verschleißfestigkeit und eine geringe Kolbenfreßbeständigkeit hinsichtlich des entgegengesetzten Materials (Schichtgraphitgußeisen) auf. Daher ist eine Verbesserung dieser Eigenschaften erwünscht.

Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der DE 24 28 822 A1 eine Sphärogußlegierung mit erhöhter Verschleißbeständigkeit bekannt, bei der neben Kohlenstoff mit einem Anteil von 2,5-4,5 Gew.-% und Silizium mit einem Anteil von 1,5-4,5 Gew.-% fakultativ die Elemente Schwefel (maximal 0,1 Gew.-% Mangan (≦ 3 Gew.-%), Chrom (≦ 1 Gew.-%), Vanadium (≦ 3,5 Gew.-%), Molybdän (≦ 2,5 Gew.-%), Wolfram (≦ 2,5 Gew.-%), Titan (≦ 1 Gew.-%), Niob und/oder Tantal (≦ 2,5 Gew.-%), Nickel und/oder Kobalt (≦ 1 Gew.-%) und Kupfer (≦ 2 Gew.-%) zugesetzt werden. Die Praxis hat gezeigt, daß in einer solchen Legierung aufgrund der Tendenz des Bors zur Entmischung im Grauguß Bereiche vorhanden sind, welche aufgrund des Mangels an Borkarbiden keine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweisen.

Desweiteren ist in der DE-OS 24 28 822 eine Graugußlegierung beschrieben, welche neben anderen Legierungselementen einen Kupfergehalt von 0,2% bis 1,8% enthalten kann. Zusätzlich kann die bekannte Legierung Bor mit einem Anteil von bis zu 0,5% aufweisen. Allerdings geht aus der DE-OS 24 28 822 nicht hervor, wie bei der bekannten Graugußlegierung ein homogenes Gefüge von hoher Verschleißbeständigkeit hergestellt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

In Anbetracht der oben beschriebenen Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gußeisen mit verbesserter Kolbenfreßbeständigkeit und Verschleißfestigkeit zu schaffen und auch einen Kolbenring zu schaffen, der eine verbesserte eigene Verschleißfestigkeit und eine verbesserte Kolbenfreßbeständigkeit hinsichtlich des Schichtgraphitgußeisens mit einer geringen Härte von HRB 85-95 aufweist und nur leicht das entgegengesetzte Material der Laufbüchse abnützt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gußeisen gelöst, das C: 3,0-3,5 Gew.-%; Si: 2,2-3,2 Gew.-%; Mn: 0,4-1,0 Gew.-%; P: nicht mehr als 0,2 Gew.-%; S: nicht mehr als 0,12 Gew.-%; Cr: 0,1-0,3 Gew.-%; V: 0,05-0,2 Gew.-%; Ni: 0,8-1,2 Gew.-%; Mo: 0,5-1,2 Gew.-%; Cu: 0,5 -1,2 Gew.-%; und B: 0,05% - 0,1 Gew.-% enthält, wobei der Rest im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht. Bei dem so zusammengesetzten Gußeisen sind von 2-10% der Fläche des ungelösten Karbids und feiner Graphit in einer Matrix verteilt, die entweder aus vergütetem Martensit oder Bainit oder beidem besteht. Dabei besitzt das Gußeisen eine Härte von HRC 32-45. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Kolbenring, der aus diesem Gußeisen hergestellt ist.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem herkömmlich verwendeten Feingraphitgußeisenmaterial, das chemisch aus C, Si, Cr, Ni, Mo und V zusammengesetzt ist. B wird diesem Feingraphitgußeisen zu dem Zweck hinzugefügt, um die Verschleißfestigkeit bei der vorliegenden Erfindung zu erhöhen. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, daß Cu, von dem allgemein behauptet wird, daß es nicht sehr wirkungsvoll hinsichtlich seiner Gleiteigenschaften ist, bei der vorliegenden Erfindung hinzugefügt wird, um weiterhin eine Steigerung der Kolbenfreßbeständigkeit und der Verschleißfestigkeit zu erreichen, als durch das Hinzufügen nur von B erreicht wird.

Die Zusammensetzung des neuartigen Materials wird untenstehend ausführlich beschrieben.

C wird auf 3,0 bis 3,5% eingestellt. Dies erfolgt deshalb, weil bei weniger als 3,0% C-Anteil eher das Härten eintritt. Wenn außerdem der C-Anteil mehr als 3,5% beträgt, wird die Kristallisierungsmenge von Graphit so groß, daß die Zähigkeit verschlechtert wird, und die Kristallisierungsmenge von Karbidkomplexen so verringert wird, daß die Kolbenfreßbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit klein werden.

Si wird auf 2,2 bis 3,2% eingestellt. Und zwar deshalb, weil bei weniger als 2,2% eher das Auskühlen eintritt. Wenn der Si-Anteil mehr als 3,2% beträgt, wird eine erhebliche Menge freies Ferrit in der Matrixstruktur gebildet, derart, daß die Verschleißfestigkeit verschlechtert wird.

Mn ist ein unerläßliches Element, das in gewöhnlichen Stahlmaterialien vorhanden ist und das Fe₃C stabilisiert und daher die Verschleißfestigkeit verbessert. Mn wird auf 0,4 bis 1,0% eingestellt, und zwar deshalb, weil bei weniger als 0,4% Mn nur eine kleine Stabilisationswirkung bei Fe₃C vorliegt. Wenn andererseits der Mn-Anteil mehr als 0,1% beträgt, wird die Graphitisierung von C verhindert, was in marmoriertem Gußeisen resultiert, wodurch die Zähigkeit verschlechtert wird.

P verbessert die maschinelle Bearbeitbarkeit, aber verringert die Stoßfestigkeit und fördert die Vergütungsversprödung, daher wird P bei der vorliegenden Erfindung auf 0,2% oder weniger eingestellt.

S verschlechtert die Wärmeverformbarkeit und läßt Heißrisse eher eintreten. S wird daher auf 0,12% oder weniger eingestellt.

Cr hat die Funktion, Fe₃C zu stabilisieren und es als das ungelöste Karbid zu belassen. Cr hat auch die Funktion des Homogenisierens der Gußstrukturen, selbst wenn sie dick sind. Cr verbessert darüber hinaus die Rostbeständigkeit. Cr fördert jedoch das Auskühlen und bewirkt eine außergewöhnliche Erhöhung der Härte der Gußformen. Das Cr wird daher auf 0,1 bis 0,3% eingestellt.

V ist, ähnlich wie Cr, beim Stabilisieren von Fe₃C und dabei beteiligt, es als das ungelöste Karbid zu belassen. Zusätzlich ist V zum Feinen der Graphit- und Eisenkristalle und zur gleichmäßigen Verteilung des Graphits wirksam. Wenn jedoch eine große Menge V hinzugefügt wird, wird die Kristallisierungsmenge von zusammengesetztem Karbid so groß, daß die Zähigkeit verschlechtert wird. Der V-Gehalt wird daher auf 0,05 bis 0,2% eingestellt.

Ni ist zum Feinen des Graphits und zum gleichmäßigen Verteilen des Graphits und auch beim Verdichten der Matrixstruktur wirksam. Ni ist jedoch auch bei der Verschlechterung der Stabilität von Fe₃C beteiligt. Der Ni-Gehalt wird daher auf 0,8 bis 1,2% eingestellt.

Mo verbessert den Widerstand gegen Hitzeerstarrung bei hoher Temperatur und die Verschleißfestigkeit. Mo hat auch eine Auswirkung auf die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit Cr. Damit Mo seine Auswirkung zeigen kann, ist ein Gehalt von 0,5% oder mehr notwendig. Jedoch gibt es bei mehr als 1,2% Mo-Anteil keine weitere merkliche Verbesserungswirkung, und außerdem werden die Materialkosten erhöht. Der Mo- Gehalt wird daher auf 0,5 bis 1,2% gesetzt.

Cu ist beim Graphitisieren und Feinen des Graphits beteiligt und ist zum Verbessern der Verformbarkeit wirksam, was bekannt ist. Der betreffende Erfinder hat entdeckt, daß Cu für das gleichmäßige Verteilen des Boranteils wirksam ist und daher die Verschleißfestigkeit des Materials erhöht wird. Bor bildet beim herkömmlichen borierten Gußeisen Borkarbid und ist beim Erhöhen der Verschleißfestigkeit von Gußeisenmaterial wirksam. Da sich jedoch Borkarbid leicht entmischt, wurden bei dem Gußeisenmaterial solche Abschnitte, wo die Ausfällung von Borkarbid gering ist und wo die Verschleißfestigkeit nicht hoch ist, entdeckt. Wenn Cu weiter dem borierten Gußeisen zugegeben wird, wird das Ausfällen des Borkarbids über das gesamte Material hinweg homogenisiert, so daß die Verschleißfestigkeit des gesamten Materials verbessert wird. Der Cu-Gehalt wird auf 0,5 bis 1,2% eingestellt. Dies erfolgt deshalb, weil eine Kupferzugabe von 0,5% oder mehr notwendig ist, um bei Cu diese Auswirkung zu zeigen. Diese Auswirkung ändert sich nicht bei einer Zugabe von 1,2% oder mehr.

B fällt als Borverbindung aus und verbessert die Verschleißfestigkeit. Der Borgehalt wird auf 0,05 bis 0,1 % eingestellt, weil bei 0,05% oder weniger B-Anteil seine Auswirkung nicht zu erkennen ist und ferner bei mehr als 0,1% das Härten so gefördert wird, daß die Zähigkeit verschlechtert wird.

Die Struktur von Gußeisenmaterial nach der vorliegenden Erfindung ist derart, daß feiner Graphit und Borverbindungen gleichmäßig in der Matrixstruktur, d. h. dem vergüteten Martensit und/oder Bainit, verteilt sind. Zusätzlich wird ein Teil des Karbids, das etwa von Cr, V, Fe gebildet wird, in ungelöstem Zustand belassen.

Um die oben beschriebene Struktur zu erhalten, werden die Gußformen vorzugsweise bei einer Temperatur von 870- 930°C 8 bis 12 Minuten lang auf 10 mm der Gußformdicke gehalten. Anschließend wird das Abschrecken bei einer Abkühlungsrate von 100 bis 200°C/min durchgeführt, um die Lösungsbehandlung durchzuführen, gefolgt vom Vergüten bei 520 bis 570°C. Das Abschrecken kann jedoch durch das Abkühlstadium nach dem Gießen ersetzt werden. Die Hitzebehandlungsbedingungen werden so angepaßt, daß eine Härte von HRC 32 bis 45 erhalten wird. Wenn die Härte weniger als HRC 32 beträgt, ist die Verschleißfestigkeit des Gußeisens selbst unbefriedigend. Es liegt auf der Hand, daß sich der Verschleißgrad des entgegengesetzten Materials erhöht, wenn die Härte HRC 45 übersteigt. Die Härte sollte daher in dem oben genannten Bereich angepaßt werden. Ferrit, das in einer gewissen Menge in dem Gußeisen mit einer Härte innerhalb jenes Bereichs vorliegt, verschlechtert praktisch nicht die Verschleißfestigkeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Mikroskopfotografie, die die Struktur des neuartigen Gußeisenmaterials ohne Ätzen zeigt (100- fache Vergrößerung).

Fig. 2 ist eine Mikroskopfotografie, die die Struktur des neuartigen Gußeisenmaterials, das mit alkoholischer Salpetersäurelösung geätzt worden ist, zeigt (400-fache Vergrößerung).

Fig. 3 stellt eine Grafik dar, welche die Ergebnisse des Transversaltests zeigt.

Fig. 4 ist eine teilweise Querschnittszeichnung, die die Allgemeinansicht der Testvorrichtung zeigt, die für den Verschleißtest verwendet worden ist.

Fig. 5 zeigt die Allgemeinansicht einer Testvorrichtung, die für den Verschleißtest verwendet worden ist und die eine erhöhte Seitenansicht von Fig. 4 darstellt.

Fig. 6 stellt eine Grafik dar, welche Testergebnisse des Verschleißtests zeigt.

Fig. 7 zeigt eine Allgemeinansicht der Testvorrichtung, die für den Verschleißtest verwendet worden ist und die eine erhöhte Seitenansicht von Fig. 4 aus der Sicht darstellt, die durch die Pfeile V-V angezeichnet ist.

Fig. 8 stellt eine Grafik dar, welche die Ergebnisse des Verschleißtests zeigt.

Beste Methode zur Durchführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.

Flußstahl, Ti-V-Roheisen, Fe-Roheisen oder Gießereiroheisen, C-Pulver, Fe-Mn, Fe-Si, Fe-Cr, Fe-Ni, Fe-Mo, Me-Cu und Fe-V wurden als Rohmaterialien verwendet und wurden in einem elektrischen Hochfrequenzofen geschmolzen. Der Abstich wurde bei 1570°C durchgeführt, während mit der Zugabe von 0,5% Fe-Si und 0,1% Inokulin geimpft wurde. Das Gießen wurde in eine Grünsandform für ein Testexemplar in der Größe von 50 mm × 90 mm × 7 mm durchgeführt. Die Probe wurde bei 580°C vergütet, um die Probestruktur zu bilden, die aus vergütetem Martensit und Bainit besteht. Es ist zu beachten, daß fünf Elemente einschließlich Cu und B hinzugefügt werden.

Zusätzlich wurden Vergleichsmaterialien angefertigt:
Herkömmliches Feingraphitgußeisenmaterial, das C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo und V (nachfolgend als "Herkömmliches Material" bezeichnet) umfaßt; Gußeisenmaterial mit einer Zugabe von nur B zu dem Herkömmlichen Material (nachfolgend als "B-hinzugegebenes Material" bezeichnet); und verdichtetes Varmikulargraphitgußeisenmaterial (nachfolgend als "CV-Gußeisen" bezeichnet).

Die chemischen Analysen der getesteten Materialien und die Vergleichsmaterialien sind in Tabelle 1 angeführt.

Tabelle 1

Fig. 1 ist eine Mikroskopfotografie des Gußeisenmaterials der Erfindung (Vergrößerung 100-fach), die wie oben beschrieben erhalten wurde und ohne Ätzung betrachtet wurde, so daß der Graphit sichtbar ist. Fig. 2 ist eine mit alkoholischer Salpetersäurelösung geätzte Mikroskopfotografie bei 400-facher Vergrößerung.

Die Phasen, die weiß und akzikular erscheinen, sind der Graphit. Die Länge des Graphits beträgt höchstens etwa einige 10 µm. Aus der Fig. 2 wird die Morphologie der jeweiligen Phasen außer dem Graphit sichtbar. Die weiße Phase sind ungelöste Karbide, und die schwarze Phase ist vergüteter Martensit. Im vergüteten Martensit ist der feine Graphit verteilt. Die graue Phase in Inselform ist Bainit.

Mechanische Eigenschaften

Transversaltestproben der Größe 5 × 5 × 10 mm wurden den Testmaterialien entnommen und wurden dem Dreipunkt- Transversaltest unterworfen. Die Ergebnisse des Tests werden in Fig. 3 gezeigt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die transversale Stärke der neuartigen Materialien hoch, wenn die Cu-Menge groß ist () und die von B klein ist ().

Verschleißtest

Den Testmaterialien, d. h. den neuartigen Gußeisenmaterialien, herkömmliches Material und CV- Gußeisen, wurden Testproben der Größe 5 × 5 × 90 mm entnommen. Sie wurden endpoliert. Das verwendete entgegengesetzte Material war die Laufbüchse aus grauem Gußeisen mit geringer Härte, die eine Härte von HRB 88 aufwies.

Eine Ansicht der Testvorrichtung wird schematisch in Fig. 4 und 5 gezeigt. Eine endpolierte Scheibe 2 mit dem Durchmesser 80 mm und der Dicke 10 mm ist auf dem Statorhalter 1 abnehmbar befestigt. Scheibe 2 wird auf der Mitte von der Rückseite mit Schmieröl versorgt. Ein Hydraulikgerät (nicht gezeigt) übt eine vorbestimmte Druckkraft P auf den Statorhalter 1 in Rechtsrichtung aus. Ein Rotor 4 ist gegenüber der Scheibe 2 angeordnet und wird mit dem Antriebsgerät (nicht gezeigt) in einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht. Der Halter der Testproben 4a wird auf der Stirnfläche des Rotors 4 gegenüber der Scheibe 2 angebracht. Vier Testproben 5, deren Gleitflächen quadratisch sind, werden konzentrisch und in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die Testproben 5 sind auf dem Halter der Testproben 4 abnehmbar befestigt und sind auf der Scheibe 2 verschiebbar.

In der oben beschriebenen Vorrichtung wird eine vorbestimmte Druckkraft P auf den Statorhalter 1 ausgeübt, so daß die Scheibe 2 (entgegengesetztes Material) und die Testprobe 5 bei einem vorbestimmten Flächendruck in Berührung gebracht werden. Während dieser Berührung wird Öl durch den Ölversorgungseinlaß 3 mit einer vorbestimmten Ölfördergeschwindigkeit auf die Gleitfläche gefördert. Der Rotor 4 wird während der Ölförderung gedreht. Der Druck, der auf den Stator 1 ausgeübt wird, wird in einem konstanten Zeitabstand schrittweise erhöht. Die Drehung des Rotors 4 bewirkt die Drehung zwischen der Probe 5 und der entgegengesetzten Scheibe 2. Die Verdrillung T, die auf dem Stator 1 durch die Drehung des Stators 1 erzeugt wird (durch die Reibungskraft erzeugte Verdrillung), wird veranlaßt über die Spindel 6 auf die Kraftmeßdose 7 zu wirken. Änderungen der Verdrillungskraft werden durch den dynamischen Dehnungsmesser 8 erkannt und in dem Aufzeichner 9 aufgezeichnet. Wenn sich die Verdrillung T plötzlich ändert, wird angenommen, daß das Festfressen eingetreten ist. Tritt dies ein, dann wird der Druck an der Berührungsoberfläche als Festfreßdruck genommen. Die Größe dieses Wertes ermöglicht ein Urteil darüber, ob der Verschlußwiderstand verbessert oder verschlechtert wurde.

Die Testbedingungen werden nachfolgend gezeigt:
Gleitgeschwindigkeit - 8 m/sec; Schmieröl und Ölförderbedingungen - Motoröl #30, Temperatur 80°C, und 400 ml; Berührungsdruck - 20 kg/cm²; Haltedauer - 3 Min. bei diesem Druck, danach Erhöhung um 10 kg/cm² nach Zeitspannen von jeweils 3 Minuten.

Die Testergebnisse werden in Fig. 6 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Kolbenfreßbeständigkeit des neuartigen Gußeisenmaterials derjenigen vom herkömmlichen Materials überlegen ist und sogar vergleichbar mit dem Material ist, dem B hinzugefügt wurde. Cu-Zugabe verbessert darüber hinaus die Verschleißfestigkeit.

Verschleißtest

Die verwendeten Testproben wiesen eine Größe von 5 × 5 × 21 mm auf, deren eine Stirnseite eine 10 mm-R- Form aufwies. Der allgemeine Aufbau der Testvorrichtung ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Ein Heizgerät 12 wurde in den Achsabschnitt der Zylindertrommel 10 eingepaßt, um eine vorbestimmte Temperatur einzuhalten. Die Zylindertrommel 10 wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch ein Antriebsgerät (nicht gezeigt) gedreht. Der R-förmige Abschnitt der Testprobe 11 wurde gegen die Seitenfläche der Trommel 10 mit Hilfe eines Luftzylinders gepreßt.

In der oben beschriebenen Vorrichtung wurde eine Testprobe mit der auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellte Seitenfläche der Trommel 10 in Berührung gebracht. Die Probe wurde nur für eine vorbestimmte Zeit gehalten. Dann wurde der Verschleißgrad und damit die Verschleißfestigkeit der Probe je nach Abnahme der Höhenabmessung eingeschätzt, und der Verschleißgrad und somit die Verschleißfestigkeit des entgegengesetzten Materials wurden je nach der Querschnittsfläche der Vertiefung, die sich auf der Seitenwand der Trommel 10 gebildet hat, eingeschätzt.

Die Testbedingungen sind wie unten dargestellt:
Temperatur - 180°C; Schmieröl und Ölförderbedingungen zur Schmierung der Gleitfläche - Motoröl #30, Ölfördergeschwindigkeit - 0,15 cc/sec; Reibungsgeschwindigkeit - 0,25 m/sec; Berührungslast - 6 kgf; Testzeit - 4 Stunden.

Die Testergebnisse werden in Fig. 8 gezeigt.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß der eigene Verschleißgrad sowie der Verschleißgrad des entgegengesetzten Materials im Falle des neuartigen Gußeisenmaterials im Vergleich zu herkömmlichem Material und Material, dem B zugefügt wurde, klein sind. Daher ist die Verschleißfestigkeit des neuartigen Gußeisenmaterials ausgezeichnet.

Industrielle Verwendbarkeit

Bei dem Gußeisenmaterial der Erfindung nach der vorliegenden Erfindung werden nicht nur B, sondern auch Cu hinzugefügt, um die Verschleißbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Insbesondere ist das Gußeisenmaterial außerordentlich vorteilhaft als Material für den 2. Kolbenring, dessen entgegengesetztes Material die Laufbüchse aus grauem Gußeisen darstellt, die eine geringe Härte von HRB 85 bis 95 aufweist.

Claims

1. Gußeisen mit einer Zusammensetzung aus
C: 3,0-3,5 Gew.-%;
Si: 2,2-3,2 Gew.-%;
Mn: 0,4-1,0 Gew.-%,
P: nicht mehr als 0,2 Gew.-%,
S: nicht mehr als 0,12 Gew.-%,
Cr: 0,1-0,3 Gew.-%,
V: 0,05-0,2 Gew.-%,
Ni: 0,8-1,2 Gew.-%,
Mo: 0,5-1,2 Gew.-%,
Cu: 0,5-1,2 Gew.-%,
B: 0,05-0,1 Gew.-%,
wobei der Rest im wesentlichen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2. Verwendung eines gemäß Anspruch 1 zusammengesetzten Gußeisens zur Herstellung eines Kolbenrings.

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring als zweiter Ring eingesetzt wird.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das entgegengesetzte Material eine Zylinderlaufbüchse darstellt, die aus einem Schichtgraphitgußeisen geringer Härte besteht und eine Härte von HRB 85 bis 95 aufweist.