DE2145690B2 - Bei hoher temperatur verschleissfeste legierung auf kupferbasis - Google Patents
Bei hoher temperatur verschleissfeste legierung auf kupferbasisInfo
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Description
Verbesserung der Verschieißfestigkeit bei. Bei einem Gehalt von weniger als 0,8% Chrom ist die Wirkung
des Aluminiums jedoch gering, und der Chromgehalt wurde daher auf zumindest 0,8% festgesetzt. Bei
einem Gehalt von mehr als 3% Chrom nimmt die Bearbeitbarkeit der Legierung ab, und der Chromgehalt
wurde daher auf höchstens 3,0% festgesetzt. Was das Mangan anbetrifft, so verstärkt dieses die
Kris'.allmatrix in der gleichen Weise wie Aluminium und verbessert die Verschleißfestigkeit, wobei es
gleichzeitig eine bemerkenswert harte intermetallische Verbindung mit Silicium ergibt. Diese intermetallische
Verbindung ist gleichförmig in feinverteiltem Zustand in der Kristallmatrix dispergiert und verbessert so die
Verschleißfestigkeit bemerkenswert. Wenn weniger als 1% Mangan vorliegt, so ist die Menge der mit
Silicium gebildeten intermetallischen Verbindung gering, und der Beitrag zur Verschleißfestigkeit ist klein.
So wurde der Gehalt an Mangan auf zumindest 1 % festgesetzt. Bei einem höheren Gehalt an Mangan so
als 5% nimmt die Bearbeitbarkeit der Legierung auf Grund des gleichzeitigen Vorhandenseins von Mangan
mit Zink, Aluminium, Silicium, Chrom u. dgl. ab. Der Gehalt an Mangan wurde daher auf höchstens
5% festgesetzt.
Was das Silicium anbetrifft, so bildet dieses zwar eine bemerkenswert harte intermetallische Verbindung
mit Mangan und trägt zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Legierung bei, doch ist die Menge an
mit Mangan gebildeter harter intermetallischer Verbindung gering und der Beitrag zur Verscnleißfestigkeit
klein, wenn der Siliciumgehalt weniger als 0,3% beträgt. Der Siliciumgehalt wurde daher auf zumindest
0,3 % festgesetzt. Bei einem Sliciumgehalt über 2,0 % wird die Bearbeitbarkeit der Legierung auf Grund des
gleichzeitigen Vorhandenseins von Zink, Aluminium, Mangan, Chrom u. dgl. herabgesetzt. Der Siliciumgehalt
wurde daher auf höchstens 2% festgesetzt.
Phosphor wird als Desoxydator verwendet. Bei einem Phosphorgehalt über 0,3 % besitzt der Phosphor
die Neigung, die Härte der Legierung zu erhöhen und auch zur Verbesserung der Verschieißfestigkeit
beizutragen. Liegt der Phosphorgehalt jedoch über 1 %, so nimmt die Bea-beitbarkeit der Legierung ab.
Der Phosphorgehalt wurde daher auf höchstens 1 % festgesetzt.
Ferner wird, wenn der Gehalt an Eisen und/oder Nickel untei oder höchstens 2% und der Gehalt an
Sn, Pb, Ti, Zr, Be, B, Co und/oder W unter oder höchstens 1 % beträgt und die Gesamtsumme diese·-
Elemente weniger als oder höchstens 5% ausmacht, das Verhalten der Legierung bei der Herstellung von
Ventilsitzen, Ventilschaftführungen, Synchronisierringen und Lagern nicht nachteilig beeinflußt, und
diese Elemente können daher gewünschtenfalls zügegeben
werden.
Alle Gehaltsangaben gelten in Gewichtsprozent.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Zwei erfindungsgemäße Legierungsproben mit den in der nachfolgenden Tabelle I gezeigten Zusammensetzungen
wurden hergestellt und bezüglich Gleitreibung bei hohen Temperaturen geprüft. Zu Vergleichsproben gehörten gewöhnliches übliches Gußeisen,
Spezialgußeisen und warmfester Stahl. Die Versuchsergebnisse, die die Eigenschaften und die Reibung von
jeder Legier-mg zeigen, sind in der nachfolgenden Tabelle IT dargestellt.
Zusammensetzung | Zusammensetzung | |
der erfindungsgemäßen | der erfindungsgemäßen | |
Legi· rung A | Legierung B | |
Cu | 56% | 62% |
Zn | 35% | 30% |
Al | 2,5% | 2% |
Mn | 2% | 3% |
Si | 0,7% | 0,8% |
Cr | l°/o | l°/o |
P | 0,5% | 0,5% |
Fe | 0,5% | — |
Ni | 1,5% | — |
Sn | 0,3% | — |
Be | 0,1% | |
Ti | — | |
W | - | 0,3% |
gewöhn | Chemische | Zug | Härte | Ver | |
liches | Zusammen | festig | HV | schleiß | |
Guß | setzung | keit | |||
eisen | (Gewichts | (kp/ | (10) | (mm) | |
Spezial | prozent) | cm5) | 240 | 8,35 | |
Ver | gußeisen | JIS standard | 30 | ||
gleichs- | FC 30 | ||||
proben | |||||
280 | 6,36 | ||||
C 3,4-Si | 40 | ||||
2,4-Mn | |||||
0,75-P | |||||
warm- | 0,3-Cr | ||||
fester | 0,6-Mo | ||||
Stahl | 0,7-V | ||||
0,15-Fe | |||||
Rest | 300 | 2,70 | |||
A | C 0,8-Si | 100 | |||
B | 2,3-S | ||||
0,1-Cr | |||||
20-Ni | |||||
1,3-Fe Rest | 230 | 0,25 | |||
Erfin | (vgl. Tabelle I) | 68 | 260 | 0,40 | |
dungs | (vgl. Tabelle I) | 70 | |||
gemäße | |||||
Legie | |||||
rung | |||||
DIj Bestimmung des obengenannten Verschleißes
wurde vorgenommen, indem eine ringförmige Probe, die auf 400 bis 4500C erhitzt worden war, an einer
Aluminiumlegierung befestigt wurde, diese Baugruppe mit 10 U/Min, gedreht wurde, mittels einer Anschlagvorrichtung
aus warmfestem Stahl wiederholte· Schläge mit einer Stoßgeschwindigkeit von 0,2 m/Sek. bei
einem Oberflächendruck von 30 kp/cm2 und einer Schlagfolge von 2500 Schlägen/Min, erteilt wurden
und die Änderungen der Dicke der Proben für eine bestimmte Zeitspanne festgestellt wurden.
Aus den obigen Versuchsergebnissen ist ersichtlich,
ί erfindungsgemäßen Legierungen im Vergleich wohnlichem Gußeisen, Spezialgußeisen und
!stem Stahl außerordentlich hohe Verschleißet besitzen,
erfindungsgemäßen Legierungen eignen sich
erfindungsgemäßen Legierungen eignen sich
insbesondere zur Herstellung von Auspuffventilsitzen, die außerordentlich hohen Temperaturen von Viertaktbrcnnkraftmaschinen,
bei denen bleifreies Benzin und Flüssiggas als Brennstoff verwendet wird, ausge-S
setzt sind.
Claims (3)
1. Bei hoher Temperatur verschleißfeste Legierung 5 Die erfindungsgemäßen Legierungen auf Kupferauf
Kupferbasis, bestehend aus 25 bis 4O0Z0 Zink, basis sind Legierungen, die Kupfer als Hauptbestand-1
bis 8 %ι Aluminium, 1 bis 5% Mangan, 0,3 bis teil sowie Zink, Aluminium, Mangan, Silicium,
2,0% Silicium, 0,8 bis 3,0% Chrom und 0,3 bis Chrom und Phosphor als Legierungizlemente ent-1,0%
Phosphor und Kupfer als Rest. halten und ferner eine kleine Menge anderer Elemente
2. Legierung nach Anspruch 1, die außerdem io enthalten können.
noch je bis zu 1 % Zinn, Blei, Titan, Zirkonium, Die erfindungsgemäßen Legierungen eignen sich
Beryllium, Gor, Kobalt und/oder Wolfram und/oder als Herstellungsmaterialien für Auspuffventilsitze, die
je bis zu 2% Eisen und/oder Nickel, insgesamt in Brennkraftmaschinen verwendet werden, insbe-
aber höchstens 5% dieser Elemente enthält. sondere solchen, bei denen bleifreies Benzin, LPG
3. Verwendung von Legierungen nach Anspruch 15 od. dgl. ohne Zusätze, wie beispielsweise Blei, ver-1
oder 2 zur Herstellung von Ventilsitzen für Brenn- wendet wird. Wenn die erfindungsgemäße Legierung
kraftmaschinen. als Material für Ventilsitze verwendet wird, so wird
die Reibungsbelastung auf einen vernachlässigbaren
Wert herabgesetzt. Es können auch hohe Maschinen-
ao drehzahlen und hohe Belastungen und Betriebswerte
während einer langen Betriebszeit ohne Schwierigkeit
erzielt werden. Ferner sind die erfindungsgemäßen
Legierungen auch als Herstellungsmaterialien für
Komponenten geeignet, die in einem Bereich verwendet
25 werden, für welchen hohe Trockenverschleißfestigkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft Legierungen auf bei hohen Temperaturen erforderlich ist, wie beispiels-Kupferbasis
und insbesondere Legierungen auf Kupfer- weise für Ventilschaftführungen, Synchronisierringe
basis, die hohe Verschleißfestigkeit bei erhöhten Tem- und Lager,
peraturen aufweisen. Die Wirkung und der Grund des Vorhandenseins
peraturen aufweisen. Die Wirkung und der Grund des Vorhandenseins
Legierunger, mit ausgezeichneter Verschleißfestig- 30 eines jeden Bestandteils der erfindungsgemäßen Lekeit
bei hohen Temperaturen sind seit langem als gierungen sind die folgenden:
Materialien für Teile, die beträchtlichen Reibungs- Unter den Elementen der erfindungsgemäßen Le-
Materialien für Teile, die beträchtlichen Reibungs- Unter den Elementen der erfindungsgemäßen Le-
belastungen bei hohen Teinper?*uren ausgesetzt sind, gierungen ist Kupfer der Hauptbestandteil. Kupfer hat
gesucht. Zu Materialien für Auspuffventilsitze, die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und ausgeüblicherweise
für Viertaktbrennkraftmaschinen ver- 35 zeichnete Korrosionsbeständigkeit und reagiert mit
wendet werden, gehören Gußeisen, Spezialgußeisen, dem Sauerstoff der Luft bei hohen Temperaturen
warmfester Stahl u. dgl. Diese Legierungen haben unter Bildung von Kupferoxyi. Ein dünner Γϋη aus
jedoch den Nachteil, daß sie bei Verwendung von diesem Kupferoxyd ergibt eine selbstschmierende
bleifreiem Benzin, LPG (Flüssigpropangas) u. dgl. als Wirkung und trägt so zur Erhöhung der Verschleiß-Brennstoff
einem ungewöhnlichen Verschleiß ausgesetzt 40 festigkeit der Legierung bei. Zink löst sich in Kupfer
sind, der die Leistung der Brennkraftmaschine herab- in Form einer festen Lösung, die die Kristallmatrix
setzt oder die Abgase verschlechtert (Erhöhung an verstärkt, und reagiert bei hoher Temperatur mit dem
CO oder Kohlenwasserstoffen). Eine störungsfreie Sauerstoff der Luft unter Bildung von Zinkoxyd.
Verwendung dieser Legierungen während langen Dieser dünne Film aus Zinkoxyd ergibt ebenfalls eine
Zeitspannen ist daher unmöglich. 45 selbstschmierende Wirkung und verbessert in bemer-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die kenswerter Weise die Verschleißfestigkeit der Legierung,
obengenannten Nachteile auszuschalten. Außerdem setzt das Zink den Schmelzpunkt der
Es wurde nun gefunden, daß Legierungen auf Kupfer- Legierung herab und verbessert deren Gießbarkeit,
basis, die Zink, Mangan, Silicium, Chrom und Phos- Hinsichtlich der Verstärkung der Kristallmatrix und
phor u. dgl. als Legierungselemente enthalten, ausge- 50 der Gießbarkeit der Legierung ist es zweckmäßig, daß
zeichnete Verschleißfestigkeit bei hohen Temperaturen der Zinkgehalt zumindest 25% beträgt. Wenn der
besitzen. Gehalt an Zink über 40% beträgt, so ist andererseits
Die vorliegende Erfindung betrifft Legierungen auf die Bearbeitbarkeit der Legierung vermindert, wenn
Kupferbasis, die ausgezeichnete Beständigkeit gegen Zink zusammen mit anderen Elementen vorliegt, die
Festfressen oder Hängenbleiben und ausgezeichnete 55 zur Verstärkung der Kristallmatrix und der Verschleiß-Verschleißfestigkeit
bei hohen Temperaturen besitzen. festigkeit beitragen. Der Zinkgehalt wurde daher auf
Diese Legierungen bestehen aus Elementen in den höchstens 40 Gewichtsprozent festgesetzt. Aluminium
nachfolgend angegebenen Zusammensetzungsberei- verstärkt die Kristallmatrix und verbessert die Verchen.
schleißfestigkeit. Da jedoch diese Verstärkungswirkung
Die erfindungsgemäßen Legierungen sind Legie- 60 bei einem Aluminiumgehalt von weniger als 1%
rungen auf Kupferbasis mit hoher Verschleißfestigkeit gering ist, wurde der Aluminiumgehalt auf zumindest
bei hohen Temperaturen, die Kupfer als Hauptbestand- 1% festgesetzt. Beträgt der Aluminiumgehalt über
teil sowie 25 bis 40 Gewichtsprozent Zink, 1 bis 8 Ge- 8%, so wird jedoch die Bearbeitbarkeit schlechter,
wichtsprozent Aluminium, 1 bis 5 Gewichtsprozent wenn es zusammen mit Chrom vorliegt, und der
Mangan, 0,3 bis 2,0 Gewichtsprozent Silicium, 0,8 bis 65 Aluminiumgehalt wurde daher auf höchstens 8%
3 Gewichtsprozent Chrom und 0,3 bis 1 Gewichts- festgesetzt.
prozent Phosphor enthalten und ferner eine kleine Chrom verstärkt die Kristallmatrix und erhöht
Menge anderer Elemente enthalten können. die Härte ebenso wie Aluminium. Es träet auch zur
Applications Claiming Priority (1)
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DE (1) | DE2145690C3 (de) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS57198531A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-06 | Sony Corp | Head drum mechanism |
EP0095798B1 (de) * | 1982-05-13 | 1987-04-08 | Leuven Research & Development V.Z.W. | Verfahren zur Wärmebehandlung von Gegenständen aus Formgedächtnislegierungen und Gegenstände nach diesem Verfahren hergestellt |
DE3427740A1 (de) * | 1984-07-27 | 1986-02-06 | Diehl GmbH & Co, 8500 Nürnberg | Messinglegierung, herstellungsverfahren und verwendung |
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1970
- 1970-12-28 JP JP12019670A patent/JPS507010B1/ja active Pending
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1971
- 1971-09-13 DE DE19712145690 patent/DE2145690C3/de not_active Expired
- 1971-09-29 GB GB4529671A patent/GB1306567A/en not_active Expired
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DE2830459A1 (de) * | 1977-11-24 | 1979-05-31 | Chuetsu Metal Works | Messinglegierung |
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JPS507010B1 (de) | 1975-03-20 |
GB1306567A (en) | 1973-02-14 |
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DE2145690C3 (de) | 1974-02-28 |
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