DE2243009A1

DE2243009A1 - Waermebestaendige und abriebfeste gesinterte legierung

Info

Publication number: DE2243009A1
Application number: DE2243009A
Authority: DE
Inventors: Minoru Hasegawa; Kaoru Nara; Kentaro Takahashi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-09-01
Publication date: 1973-03-15
Also published as: US3793691A; JPS4832709A

Description

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DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT 2243009

MÖNCHEN . HAMBURG

30. 8_t 72

TELEFON. 3953U 2000 HAMBURG 50, * '^C TELEGRAMME: KARPATENT KONtGSTRASSE28

W. 25 412/72 Wr/8/Jä

Uippon Piston Ring Co., Ltd, Tokyo (Japan)

Wärmebeständige und abriebfeste gesinterte legierung.

Die Erfindung bezieht sich, auf eine wärmebeständige und abriebfeste gesinterte Legierung,

Bekannte Metalle, wie Chrom, Kobalt, Wolfram u. dgl·, haben nicht nur eine hohe Abriebfestigkeit, sondern auch ausgezeichnete Eigenschaften bei hohen Temperaturen, und sie werden daher auf verschiedenen G-ebieten angewendet. Jedoch sind bei einem solchen Metall viele Probleme zu lösen, wenn es als gesintertes Maschinenteil benutzt werden soll. Das bedeutet, daß, da das Metall einen hohen Schmelzpunkt hat, die Sintert einperatur zwangsläufig hoch sein muß und die Sinterzeit verlängert v/erden muß, was deshalb natürlich kostenmäßig unvorteilhaft ist.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine gesinterte Legierung zu a chaffen, die eine hohe Wärmebeständigkeit

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und eine hohe Abriebfestigkeit aufweist und für gleitende Teile geeignet ist, wie beispielsweise Ventilplatten, bei denen eine hohe Wärmebeständigkeit und eine hohe Abriebfestigkeit erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung ist eine gesinterte wärmebeständige und abriebfeste Legierung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmig en Zusammensetzung besteht, die 0,6 bis 2 Gew. ¹P Kohlenstoff, 0,5 bis 5 Gew. $> Molybdän, 6 bis 15 Gew. # Kobalt, 1 bis 5 Gew. i» Kupfer und als Rest Eisen enthält. Die Vorteile der Erfindung gehen aus dem Nachstehenden in Verbindung mit der Zeichnung hervor.

Pig. 1 ist eine graphische Darstellung der Härte bei erhöhten Temperaturen von Beispielen gesinterter Legierungen gemäß der Erfindung, einer herkömmlichen Gußeisenlegierung und einer herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung, die in einer Ventilplattenabriebprüfmaachine geprüft worden sind.

Pig. 2 ist eine graphische Darstellung der Abriebfestigkeit der der Prüfung unterworfenen Legierungen.

Bei der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung ist Kohlenstoff in einer Eisenbasis erstarrt, um ein feines austenitisches Gefüge zu erzielen, und er spielt eine große Rolle für die Verbesserung der Festigkeit des Materials. Jedoch erhält die Legierung ein ferritischeo Gefüge, wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,6 Gew.^ beträgt, wodurch die für die Abriebfestigkeit erforderliche Härte verringert wird, während die Legierung bei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2 Gew. i» ein übermäßig Zement it enthaltendes Gefüge erhält, wti3 zu einer unnötigen Erhöhung der Härte führt und die Tendenz verstärkt, die legierung ρρrode zu machen₀ Molybdän erhöht die Zähigkeit einer Legierung sowie

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die Schlagfestigkeit und die Ermüdungsgrenze und andererseits verbessert es die Wärmebehandlungseigenschaften und stabilisiert das Gefüge nach dem Sintern, um zu der Y/ärmebeständigkeit und Abriebfestigkeit der Legierung beizutragen. Jedoch ist die Wirkung geringer, wenn .. weniger als 0,5 $ Molybdän vorhanden sind, und selbst wenn mehr als 5 $° vorhanden sind, ist eine einer" Verbesserung entsprechende höhere Wirkung nicht erzielbar·

Kupfer fördert die flüssige Sinterung in der Weise, daß das G-rundgefüge verstärkt wird, jedoch ist die Wirkung gering, wenn weniger als 1 % Kupfer vorhanden ist, während es beim Überschreiten von 5 1° zur Bildung einer Erweichungsphase mit geringer Härte kommt,

Kobalt verbessert die Wärinebeständigkeit und die übriebfestigkeit bei erhöhten Temperaturen erheblich und ist zu 6 bis 15 % auf der Basis der synergetischen Wirkung mit anderen Elementen ermittelt worden.

Bei der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung ist es sehr vorteilhaft, die Legierung nach dem Formen und Sintern mit geschmolzenem Blei zu imprägnieren, um dem Material eine hohe Dichte und verbesserte Schmiereigenschaften zu verleihen. Pur diesen Pail hat sich experimentell gezeigt, daß die Bleimenge vorteilhaft innerhalb des Bereiches von 0,05 *>is 5 °/o liegt. Die Imprägnierung der Legierung mit Blei nach dem Sintern trägt somit zu der hohen Dichte und Schmierung des. gesinterten Materials bei. V/enn jedoch die Bleimenge weniger als 0,05 1° beträgt, ist die Wirkung der Imprägnierung nicht bemerkenswert, und die Imprägnierung mit mehr als 5 i° Blei bedingt ein Problem hinsichtlich der Festigkeit isi Bezug auf die Dichte des Materials vor dem Imprägnieren.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert, in denen die angegebenen prozeni/aleri. Mengen Gewichtsprozente bedeuten.

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Beispiel 1

0,7 °ß> Graphit pulver (Teilchengröße entsprechend - 325 US-Siebmaschen, d.h. die Teilchen gehen durch ein Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite hindurch), 0,6 ^c/o (als Molybdän) Fe-Mo-Pulver (Teilchengröße entsprechend - 150 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite), 1,5 ί° elektrolysiertes Kupfer (Teilchengröße entsprechend - 150 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite), 6,5 $ Kobaltpulver (Teilchengröße entsprechend -150 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb irit 0,100 mm lichter Maschenweite) und 1,0$ Zinkstearat als Schmiermittel wurden reduziertem Eisenpulver (Teilchengröße entsprechend - 100 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,149 mm lichter Maschenweite) als Best zugesetzt, und das Ganze wurde vermischt. Die Mischung wurde unter einem Druck von etwa 4,5 to/cm geformt und in einer Atmosphäre von zerfallenem Ammoniumgas bei 1120 bis 1170° C während 30 bis 60 Minuten gesintert. Die endgültige Zusammensetzung des gesinterten und mit Blei imprägnierten Materials enthält 0,68 # Kohlenstoff, 0,57 # Molybdän, 1,47 # Kupfer und 6,44 % Kobalt. Das gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,8 g/cm und eine Rockwell B-Härte von 07.

Beispiel 2

Ein in der endgültigen Zusammensetzung 1,81 $ Kohlenstoff, 4,63 Molybdän, 4,65 # Kupfer und 14,1 # Kobalt enthaltendes gesintertes Material wurde unter den im Beispiel 1 erläuterten Bedingungen und in der gleichen Weise hergestellt. Dieses gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,6 g/cm und eine Rockwell B-Härte von 91.

Zur Prüfung der Eigenschaften der gesinterten Legierungen nach den Beispielen 1 und 2 wurden ein Härtetest bei erhöhten Teriperaturen und ein Abriebtest auf

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einer Vent ilplatt enabriebprüf maa chine (Drehzahl 3000/ U/min, Federdruck 35 kg, Ventilgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils 0,5 m/sec, Ventilspalt 1 mm, Testwiederholungszahl 8 χ 10 , Material SUH 31 B) durchgeführt.

Zum Vergleich wurden die gleichen Tests mit einem herkömmlichen Gußeisen und einer herkömmlichen gesinterten Bisenlegierung durchgeführt. Dabei war die Zusammensetzung des Gußeisens und der Eisenlegierung wie folgt:

gesinterte.Eisenlegierung: Kohlenstoff 1 %, Chrom 3 f°_f

Best Eisen.

Gußeisen: Kohlenstoff 3,02 %, Silicium 2,01 "/>,

Mangan 0,48 % Chrom 0,81/j Best Eisen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die gesinterte !legierung gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem herkömmlichen Gußeisen und der gesinterten Eisenlegierung ausgezeichnete Härteeigenschaften bei erhöhten Temperaturen auf, und auch das Ergebnis der Abriebprüfung der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, zeigt, daß sie bei hohen Temperaturen sehr stabil ist, während das-herkömmliche Gußeisen und die gesinterte Legierung Spitzen bei 300° C bzw. 400° C aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmebeständige und abriebfeste gesinterte Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmigen Zusammensetzung besteht, die 0,6 bis 2 Gew. $ Kohlenstoff, 0,5 bis 5 Gew. % Molybdän, 6 bis 15 Gew. % Kobalt, 1 bis 5 Gew. i° Kupfer und als Rest Eisen enthält·

2. legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nach dem Formen und Sintern erfolgte Imprägnierung mit geschmolzenem Blei aufweist.

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