DE2243195A1

DE2243195A1 - Waermebestaendige und abriebfeste gesinterte legierung

Info

Publication number: DE2243195A1
Application number: DE2243195A
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: JPS4832711A; JPS5113093B2; US3827863A

Description

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

DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT 2243195

MÖNCHEN KAMBURG TELEFON: 3953U 2000 HAMBURG 50, 3Q₁ g, .71 TELEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W. 25 414/72 Wr/8/jä

Nippon Pistön EiBg 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 und dgl., haben nicht nur eine hohe Abriebfestigkeit, sondern auch ausgezeichnete Eigenschaften bei hohen Sem= peraturen, und sie werden daher auf verschiedenen Gebieten angewendet. Jedoch sind bei einem solchen Metall viele Probleme zu lösen, wem), es als gesintertes Maschinenteil benutzt werden soll© Das bedeutet, daßj, da das Metall einen hohen Schmelzpunkt hat₉ die Sintertemperatur zwangsläufig hoch sein muß und die Sinterzeit verlängert werden muß, was deshalb natürlich kostenmäßig unvorteilhaft ist«.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine gesinterte Legierung mit einer hohen Wärmebeständigkeit und

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^"^ Um

einer hohen Abriebfestigkeit zu schaffen, indem die Sinterzeit dadurch verbessert wird, daß das Metall vorher legiert wird und sein Pulver verwendet wird·

Gemäß der Erfindung ist eine gesinterte wärmebeständige und abriebfeste Legierung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmigen Zusammensetzung besteht, die 0,6 bis 2 Gew. # Kohlenstoff, 1 biw 3 Gew. % Nickel, 10 bis 15 Gew. Jt Chrom, 0,3 bis 1,5 Gew. Jt Molybdän, 5 bis 15 Gew. $> Kobalt, 3 bis 7 Gew. Jt* Wolfram und als Best Eisen enthält.

Die Vorteile der Erfindung gehen aus dem Nachstehenden in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Härte bei erhöhten Temperaturen von gesinterten Legierungen gemäß der Erfindung nach den Beispielen 1 und 2 sowie von einer herkömmlichen Gußeisenlegierung und einer herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung.

Pig. 2 ist eine graphische Darstellung der Abriebfestigkeit von gesinterten Legierungen gemäß der Erfindung nach den Beispielen 1 und 2 sowie von einer herkömmlichen Gußeisenlegierung und einer herkömmlichen gesinterten Eis enleg ie rung.

Die gesinterte Legierung gemäß der Erfindung wird dadurch erhalten, daß 15 bis 25 $» einer pulverförmig en Speziallegierung, die 1 bis 3 $> Kohlenstoff, 55 bis 65 $ Chrom, 25 bis 30 Jt Wolfram und 5 bis 20 $> Kobalt enthält, einer pulverförmigen Zusammensetzung zugesetzt werden, die im wesentlichen aus Eisen besteht und Kohlenstoff, Nickel und Molybdän enthält, und daß die sich ergebende pulverförmige Zusammensetzung, die hauptsächlich aus Eisen besteht und 0,6 bis 2 '> Kohlenstoff, 1 bis 3 # Nickel, 0,3 bis 1,5 J* Molybdän, 10 bis 15 %

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Chrom, 5 Ms 15 # Kobalt "und 3 bis 7 ^ Wolfram unter
einem Druck von 3 bis 6 to/cm geformt und in einer
Atmosphäre von zersetzten Ammoniumgas bei 1120 bis
1170 C während 30 bis 60 Minuten gesintert wird.

Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,6 Gew. %
beträgt, erhält die !Legierung ein übermäßig lerrit enthaltendes Gefüge, so daß eine große Härte nicht erwartet werden kann, während die legierung, wenn der
Kohlenstoffgehalt mehr als 2 Gew. % beträgt, ein übermäßig Zementit enthaltendes Gefüge erhält, das sehr
stark dahingehend wirkt, die Legierung spröde zu
machenο

Nickel verstärkt das Grundgefüge der Legierung und verbessert die Y/ärmeb eständigkeit und die Abriebfestigkeit, jedoch ist diese Wirkung bei einem ΪΓickelgehalt' von weniger als 1 Gew. fo gering, während, wenn, der
Nickelgehalt mehr als 3 Gew.^ beträgt, das Gefüge örtlich martensitisch wird, so daß sich die Härte unnötig erhöht und das Gefüge und die Härte ihre Gleichförmigkeit verlieren.

Molybdän erhöht die Zähigkeit sowie die Schlagfestigkeit und die Ermüdungsgrenze einer Legierung,, Andererseits verbessert es die Wärmebehandlungseigenschaften und stabilisiert das Gefüge nach dem Sintern, und ferner hat es eine synergetisehe Wirkung mit anderen Elementen. Jedoch zeigt sich keine Wirkung bei weniger als 0,3 °/° Molybdän, und selbst wenn mehr als 1,5 f° vorhanden sind, ist eine einer Verbesserung entsprechende
höhere Wirkung nicht erzielbar.

Im Zusammenhang mit der Herstellung von Legierungspulver und dem Gefüge und den Eigenschaften des gesin- * terten Materials werden 15 bis 25 % des Legierungspulvers gewählt, und Chrom, Kobalt und Wolfram werden auf 10 bis 15 /° bzw. 5 bis 15$und 3 bis 7 ⁰A festgesetzt.

Bei der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung

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ist es sehr vorteilhaft, die Legierung nach dem Formen und Sintern mit geschmolzenem Blei zu imprägnieren, um dem Material eine hohe Sichte und verbesserte Schmiereigenschaften zu verleihen«, Für diesem Fall hat sich experimentell gezeigt, daß die Bleimenge vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 0,03 bis 5 1° liegt, d.h. bei weniger als 0,05 % ist die Wirkung der Imprägnierung nicht bemerkenswert, und eine Imprägnierung mit mehr als 5 1° Blei bedingt ein Problem hinsichtlich der Festigkeit in Bezug auf die Sichte des Materials vor dem Imprägnieren.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert, in denen die angegebenen prozentualen Mengen Gewichtsprozente bedeuten·

Beispiel 1

18 $> eines Speziallegierungspulvers (Teilchengröße entsprechend - 150 US-Siebmaschen, d.h. die Teilchen gehen durch ein Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite hindurch) welches 0,74 # Graphitpulver (Teilchengröße entsprechend - 325 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite), 10 8 $> Carbonylnickelpulver (Teilchengröße entsprechend - 250 US—Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,053 mm lichter Maschenweite), 0,35 i als Molybdän) Ferromolybdähpulver (Teilchengröße entsprechend - 150 US-Siebmaschen bzw« einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite), 55 bis 65 % Chrom, 25 bis 30 # Wolfram und 5 bis 20 f° Kobalt enthielt, wurden reduziertem Eisenpulver (Teilchengröße entsprechend - 100 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,149 mm lichter Maschenweite) als Rest zugesetzt (zu diesem Zeitpunkt betrug der tatsächliche Gehalt an Chrom 10,8 $*_t Wolfram 5,4 % und Kobalt 1,8 $>). Sann wurde Kobaltpulver (Teilchengröße entsprechend - 150 US-Siebmaschen bzw· einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite) hinzugefügt, so daß der Kobaltgehalt sich auf 5,5 1° erhöhte. Ferner wurde

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1 $ Zinkstearat als Schmiermittel zugesetzt, und das Ganze wurde gemischt. Die Mischung wurde unter einem Druck von etwa 4 to/cm geformt und in einer Atmosphäre von zerfallenem Ammoniumgas "bei 1120° "bis 1170° C gesintert· Das so erhaltene gesinterte Material hatte eine ^ichte von 6,5 g/cm und eine Rockwell B-Härte von 94.

Beispiel 2

Ein Muster wurde dadurch bereitet, daß 2,3 5^ des Speziallegierungspulvers unter den gleichen Bedingungen zugesetzt wurden, wie sie im Beispiel 1 genannt sind, und dann wurde das Muster mit geschmolzenem Blei imprägniert. Die endgültige Zusammensetzung des Musters enthielt 1,71 f» Kohlenstoff, 2,83$ Nickel, 1,33/° Molybdän, 14,1 # Chrom, 7,0 1° ?/olfram und 14,2 % Kobalt, und der Bleigehalt betrug nach der Bleiimprägnierung 3,8 #. Das gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,7 g/eiir und eine Rockwell B-Härte von 96.

Pig. 1 und 2 zeigen die Ergebnisse der Messungen der Härte bei erhöhten Temperaturen und des Abriebs auf einer Ventilplattenabriebprüfmaschine (Drehzahl 3000 U/min, Federdruck 35 kg, Ventilgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils 0,5 m/sec, Ventilspalt 1mm, Testwiderholungszahl 8 χ 10⁵, Material SUH 31 B) bei den gesinterten Legierungen gemäß den Beispielen 1 und im Vergleich zu einer herkömmlichen Grußeisenlegierung und einer herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung. Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, wies die gesinterte legierung gemäß der Erfindung im Vergleich zu der G-ußeisenlegierung und der gesinterten Eisenlegierung eine größere Härte bei erhöhten leraperaturen auf und hatte ausgezeichnete Härteeigenschaften_o Bai dem Abriebtest wiesen die Gußeisenlegierung und die gesinterte Eisenlegierung Spitzen bei 300 C bzw. 400° C auf, und die gesinterte Legierung gemäß der Erfindung hatte einen

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geringeren Abrieb und war bei erhöhten Temperaturen sehr stabil.

Die Zusammensetzung des herkömmlichen G-ußeisens und der herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung war wie folgt:

herkömmliche gesinterte Eisenlegierung:

Kohlenstoff 1 #, Kupfer 3 fi, Chrom 3 $, Best Eisen.

herkömmliches G-ußeisen:

Kohlenstoff 3,02 $, Silicium 2,11 #, Mangan 0,48 ψ Chrom 0,81 #.

Die gesinterte Legierung gemäß der Erfindung ist kostenmäßig vorteilhaft und ausgezeichnet in Bezug auf Wärmebeständigkeit und Abriebfestigkeit zufolge der Verbesserung der Sinterzeit durch vorherige Legierung von Chrom, Wolfram und anderer Metalle und Verwendung des Legierungspulvere, und sie ergibt einen großen Vorteil für diese Art der Industrie.

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Claims

P at entana prüehe

1. Fa rineb es tändige und abriebfeste gesinterte Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmigen Zusammensetzung besteht, die 0,6 bis 2 Gew..$ Kohlenstoff, 1 bis 3 Gewo Io lickel, 10 bis 15 Gew. % Chrom, 0,3 bis 1,5 Gew.^ Molybdän, 5 bis 15 Gew_o # Kobalt, 3 bis 7 Gew. f» Wolfram 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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