DE2253416B2

DE2253416B2 - Verschleiss- und korrosionsfeste auskleidung

Info

Publication number: DE2253416B2
Application number: DE19722253416
Authority: DE
Inventors: Gilbert A. Plainfield N.J.; Otani Tony U. Pulaski Va.; Lomax Donald P. Marlow N.H.; Saltzman (V.StA.)
Original assignee: Xaloy Inc
Current assignee: Nordson Xaloy Inc
Priority date: 1971-11-10
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US3836341A; AU4851472A; AU472653B2; DE2253416C3; FR2160117A5; CH603803A5; DE2253416A1; BE791180A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Schleudergußverfahren hergestellte verschleiß- und korrosionsfeste Auskleidung, z. B. als Bestandteil des Aufnehmers eines Extruders oder des Zylinders einer Spritzformmaschine.

Bis jetzt werden die Aufnehmer von Extrudern und die Zylinder von Spritzformmaschinen häufig unter Anwendung eines Gießverfahrens mit Auskleidungen aus Legierungen mit hohem Eisengehalt versehen. Diese bekannten Auskleidungen aus eisenhaltigen Legierungen, also aus Legierungen, die über 85% Eisen enthalten, weisen nach ihrer Herstellung mit Hilfe des Schleudergießverfahrens gewöhnlich bei Umgebungstemperaturen eine Rockwell-C-Härte im Bereich von 58 bis 64 auf. Zwar besitzen solche Auskleidungen aus einem Werkstoff mit hohem Eisengehalt eine hervorragende Verschleißfestigkeit gegenüber in Kunststoffmassen enthaltenen, abschleifend wirkenden Füllstoffen während des Extrudierens oder Spritzformens, doch zeigen manche dieser Auskleidungen eine relativ geringere Korrosionsbeständigkeit insbesondere unter Bedingungen, unter denen sich der jeweils verarbeitete Kunststoff teilweise zersetzt

Daher beschränkt sich bis jetzt die Verwendung von Auskleidungen aus Legierungen mit hohem Eisengehalt in erster Linie auf Fälle, in denen es auf eine Korrosionsbeständigkeit nicht ankommt Andererseits sind Nichteisenlegierungen, also Legierungen, die weniger als 25 Gewichtsprozent Eisen enthalten, ausreichend korrosionsbeständig, sind jedoch nicht so verschleiß- und abriebfest wie die Auskleidungen aus Legierungen mit hohem Eisengehalt

Es ist weiterhin bekannt, verschleißfeste Oberflächenschichten dadurch herzustellen, daß Wolframkarbid in einer Matrix aus Nickel, Bor, Chrom und Silicium dispergiert wird. Diese bekannten Verfahren wurden jedoch nur zur Herstellung solcher verschleißfester Oberflächenschichten verwendet, die nach der Methode des Auftragsschweißens bzw. mittels Flammspritzens aufgebracht wurden. Dies geschieht bei dem bekannten Verfahren insbesondere deshalb, damit die Wolframkarbidteilchen innerhalb der gesamten Schichtdicke gleichmäßig verteilt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auskleidung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Verschleiß- und Abriebfestigkeit von Auskleidungen aus Legierungen mit hohem Eisengehalt mit der Korrosionsbeständigkeit von Auskleidungen aus Nichteisenlegierungen vereinigt Dabei sollen Auskleidungen geschaffen werden, die Wolframkarbidteilchen enthalten, die in der Legierungsmatrix so verteilt sind, daß sie der Matrix die gewünschten Eigenschaften des Wolframkarbids verleihen, ohne jedoch den Zusammenhang der Auskleidung zu beeinträchtigen oder die übliche Oberflächenbearbeitung unmöglich zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Schleudergußverfahren unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 45% Wolframkarbid, 22 bis 61% Nickel, bis 37% Kobalt, bis 12% Chrom, 1,3 bis 3,0% Bor, 0,7 bis 33% Silizium, bis 1% Mangan, bis 33% Eisen und bis 0,6% Kohlenstoff hergestellt worden ist.

Die erfindungsgemäß hergestellten Auskleidungen weisen bei diesen Zusammensetzungen eine Rockwell-C-Härte von 48 bis 64 auf, d. h. sie liegen in dem Bereich, der gewöhnlich für die bekannten Legierungen mit hohem Eisengehalt gilt. Gleichzeitig wird eine hohe Korrosionsfestigkeit erzielt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 45% Wolframkarbid, 45 bis 61% Nickel, 4 bis 6% Kobalt, 13 bis 23% Bor, 2,0 bis 33% Silizium und bis 2,0% Eisen hergestellt ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 35 bis 45% Wolframkarbid, 39 bis 52% Nickel, 5 bis 6% Kobalt, 3 bis 5% Chrom, 13 bis 23% Bor, 2,0 bis 3,0% Silizium, bis 23% Eisen und bis 0,08% Kohlenstoff hergestellt worden ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 35% Wolframkarbid, 22 bis 28% Nickel, 29 bis 37% Kobalt, 3,5 bis 5,5% Chrom, 1,0 bis 2J% Bor, 0,7 bis 1,0% Silizium, bis 2,0% Eisen, bis 02% Kohlenstoff und bis 1,0% Mangan hergestellt worden ist

Dabei jsi es insbesondere vorteilhaft, wenn die in der Auskleidung enthaltenen Wolframkarbidteflchen eine Teilchengröße von 0,15 mm oder kleiner aufweist

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Teilchendikke der Wolframkarbidteilchen über die Dicke der Auskleidung von den der Unterlage der Auskleidung benachbarten Schichten zu den von der Unterlage entfernten Schichten hin abfällt Dieses wird durch das Schleudergußverfahren erreicht, bei dem die Wolframkarbidteilchen in unterschiedlichen Konzentrationen über die Dicke der Auskleidung dispergiert sind und es ist insbesondere vorteilhaft, den Legierungsgehalt und die Parameter des Schleudergußverfahrens so zu regeln, daß die Wolframkarbidteilchen über einen erheblichen Teil, jedoch nicht über den gesamten Querschnitt der gegossenen Auskleidung und vorzugsweise in einem 45 bis 80 Volumenprozent der Auskleidung ausmachenden der Unterlage benachbarten Bereich der Auskleidung dispergiert sind Auf diese Weise wird eine zu weitgehende und unwirtschaftliche maschinelle Bearbeitung der gegossenen Auskleidung vermieden, die erforderlich sein würde, wenn die gewünschte Menge des Wolframkarbids nur in einem kleineren Teil der Auskleidung verteilt wäre. Andererseits wird durch eine Verteilung der Wolframkarbidteilchen im wesentlichen über den ganzen Querschnitt der gegossenen Auskleidung die maschinelle Bearbeitung sehr erheblich erschwert oder eine solche Verteilung kann es erforderlich machen, im Vergleich zur normalen Arbeitsweise kleinere Bearbeitungszugaben vorzusehen, was dazu führen kann, daß die fertig bearbeiteten Auskleidungen Oberflächenunrcgelmäßigkeiten aufweisen. Werden daher die Wolframkarbidteilchen in der vorstehend beschriebenen Weise zwar über einen großen Teil des Querschnitts der gegossenen Auskleidung, jedoch nicht über den gesamten Querschnitt verteilt so lassen sich an der gegossenen Auskleidung Hon- und Schleifarbeiten und andere maschinelle Arbeitsgänge zum Erzeugen glatter Innenflächen leicht durchführen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen und den Zeichnungen noch näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Wiedergabe einer Mikrophotographie eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen zusammengesetzten gegossenen Auskleidung und

Fig.2 ist eine graphische Darstellung, in der die Verschleißfestigkeit verschiedener zusammengesetzter Auskleidungswerkstoffe nach der Erfindung mit den entsprechenden Werten für verschiedene bekannte Auskleidungslegierungen mit hohem Eisengehalt bzw. Auskleidungen aus bekannten Nichteisenlegierungen verglichen sind.

Die gemäß der Erfindung verwendeten, Wolframkarbid enthaltenden, zusammengesetzten Nichteisenlegierungen enthalten erhebliche Mengen an Wolframkarbidteilchen, die jeweils in einer Legierungsmatrix mit einem hohen Nickel- oder Kobaltgehalt dispergiert sind. Hierbei ist es zweckmäßig, relativ feine Wolframkarbidteilchen zu verwenden, deren Korngröße z. B. 0,15 mm oder vorzuesweise 0,075 mm beträgt, oder die eine noch kleinere Korngröße haben. Werden für besondere Anwendungsfälle Auskleidungen hergestellt bei denen die Wolframkarbidteilchen in der gesamten Legierungsmatrix dispergiert sind, können die Teilchen eine

S Korngröße von 0,04 oder noch kleiner haben.

Die Wolframkarbidteilchen werden in der Legierungsmatrix während der Durchführung des Schleudergießverfahrens auf eine noch zu beschreibende Weise dispergiert und die fertige Zylinderauskleidung entsteht hierbei durch das Verschmelzen der weiter oben genannten Bestandteile. Die Auskleidungswerkstoffe können vorzugsweise dadurch erzeugt werden, daß man die Wolframkarbidteilchen in einer Matrix mit einem hohen Nickel- oder Kobaltgehalt dispergiert Die nachstehende Tabelle enthält Angaben darüber, auf welche Weise die Gemische von beim Gießen zu verwendenden Bestandteilen angesetzt werden können:

Bestandteil	Hoher	Hoher	Hoher
	Nickel	Nickel	Kobalt-
	gehalt Gemisch 1	gehalt	gehait
	Gew.-%	Gemisch Il	Gemisch
	Gew.-%	Gew.-%

Wolfrainkarbid	30 bis 45	35 bis 45	30 bis 35
25 Nickel	45 bis 61	39 bis 52	22 bis 28
Kobalt	4 bis 6	5 bis 6	29 bis 37
Chrom		3 bis 5	3,5 bis 5,5
Bor	U bis 2,3	1,3 bis 2,3	1,9 bis 2,7
Silicium	2%0 bis 33	2,0 bis 3,0	0,7 bis 1,0
3° Eisen	bis 2,0	bis 2,5	bis 2,0
Kohlenstoff		bis 0,08	bis 0,2
Mangan	—	—	bis 1,0

Wenn man die Einsatzstoffe zum Herstellen der Auskleidungen in der vorstehend angegebenen Weise wählt erhält man zusammenhängende Auskleidungen, in denen die Wolframkarbidteilchen auf unterschiedliche Weise dispergiert sind. Werden dagegen die Bestandteile für die betreffende Legierungsmatrix nicht in den genannten anteiligen Mengen verwendet, ist es nicht möglich, zusammenhängende gegossene Auskleidungen zu erzeugen. Mit anderen Worten, wenn der Gehalt an Wolframkarbid für die betreffende Matrix zu hoch ist kann das Matrixmaterial nicht einwandfrei schmelzen und fließen, und es entsteht eine unregelmäßige, klumpige und poröse Auskleidung. Eine solche unzusammenhängende Auskleidung bestand z. B. bei dem weiter unten beschriebenen Kontrollversuch B. Somit ist es wichtig, die Zusammensetzung der Legierung innerhalb der genannten Mengenbereiche zu halten, um zu gewährleisten, daß man eine lückenlose zusammengesetzte gegossene Auskleidung erhält.

Die Zylinderauskleidungen können zweckmäßig unter Anwendung der Schleudergießverfahren hergestellt werden, die ζ B. in den USA-Patentschriften 33 34 996, 33 52 666 und 36 58 515 sowie den darin genannten älteren Patentschriften, beschrieben sind. Beispielsweise kann man die Stoffe, aus denen die Auskleidung hergestellt werden soll, anfänglich in die innere Bohrung eines Extruderaufnehmers oder des Zylinders einer Spritzmaschine einführen. Zu diesen Stoffen können voneinander getrennte Matrixlegierungs- und Wolframkarbidpulver gehören, oder man verwendet ein zusammengesetztes Legierungsmaterial, das vorher gesintert oder zum Verschmelzen gebracht worden ist und in das rohrförmige Gehäuse in geschroteter oder gesinterter und gebrochener Form eingebracht wird. Nachdem die Enden des zylindrischen

Stahlgehäuses des Extruderaufnehmers oder des Spritzmaschinenzylinders mit Abdeckungen versehen worden sind, um die Füllung einzuschließen und eine Oxidation durch den Sauerstoff der Atmosphäre zu verhindern, wird die so vorbereitete Anordnung in einen Ofen eingebracht und auf eine Temperatur zwischen etwa 1090 und 126O⁰C erhitzt, um die Matrixkomponente zum Schmelzen zu bringen.

Nachdem das dicht verschlossene Rohr bis oberhalb des Schmelzpunktes der Matrixkomponente erhitzt und bis zu etwa 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten worden ist, kann man das Rohr dem Ofen entnehmen und es in schnelle Drehung versetzen, um mit Hilfe des Schleudergießverfahrens die Auskleidung aus der Legierung herzustellen. Wenn sich das Gehäuse abkühlt, erstarrt das Metall und geht eine metallurgische Verbindung mit dem Gehäuse aus Stahl ein. Hierauf kann man die Abdeckungen von den Enden des Gehäuses entfernen, woraufhin der bzw. jeder gewünschte Durchmesser des Zylinders in der üblichen Weise z. B. durch Honen bearbeitet wird.

Wegen des höheren spezifischen Gewichtes der Wolframkarbidteilchen bewirkt der Schleudergießvorgang, daß diese Teilchen innerhalb der zusammengesetzten Auskleidung in unterschiedlichen Konzentratio- nen verteilt werden; hierbei ist eine vergleichsweise größere Menge des Wolframkarbids in den Schichten der Auskleidung vorhanden, die dem Gehäuse aus Stahl benachbart sind, als in den der Außenfläche der Auskleidung benachbarten Schichten. Ferner ist es durch eine entsprechende Wahl der anteiligen Mengen der Bestandteile des zusammengesetzten Legierungsmaterials sowie der Temperatur und der Drehgeschwindigkeit während des Schleudergießvorgangs möglich, das Wolframkarbid innerhalb jedes gewünschten Teils des Querschnitts der Auskleidung zu dispergieren. Auf diese Weise läßt es sich erreichen, daß einige der Wolframkarbidteilchen an der Außenfläche der Auskleidung verbleiben, oder daß dieses hitzebeständige Material nur innerhalb innenliegender Schichten der Auskleidung dispergiert wird.

Zur Fertigstellung wird der Extruderaufnehmer oder der Spritzmaschinenzylinder mit der eingegossenen Auskleidung durch Schleifen oder Honen bearbeitet, um Oberflächenunregelmäßigkeiten und andere Fehlstellen zu beseitigen, der Auskleidung die gewünschte Wandstärke zu geben und der Innenfläche die gewünschte Glätte zu verleihea Schichten, die Wolframkarbid enthalten, lassen sich jedoch unter Anwendung der üblichen Verfahren nicht ohne weiteres bearbeiten. Daher hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Wolframkarbidgehalt der gegossenen Auskleidung so zn regeln, daß sich die maschinelle Vor- und Fertigbearbeitimg der Auskleidung leichter durchführen läßt

Gemäß der Erfindung hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Wolframkarbidteilchen in einem Teil der zusammengesetzten Zylinderauskleidungen zu dispergieren, der mindestens etwa 45 Volumenprozent der Auskleidung entspricht. Auskleidungen, bei denen das Wolframkarbid innerhalb eines kleineren Teils dispergiert ist, müssen mit einer erheblich größeren Wandstärke gegossen werden, um eine Bearbeitung bis auf die z.B. etwa 1,6mm betragende Dicke der Wolframkarbidschicht zu erleichtern. Dies ist natürlich aus wirtschaftlichen Gründen unerwünscht, denn die überschüssige, kein Wolframkarbid enthaltende gegossene Schicht, die eine Zugabe für das Honen bildet, erfordert einen erheblichen zusätzlichen Aufwand für das Honen, da entsprechend mehr Werkstoff abgetragen werden muß, und, wie aus den weiter unten beschriebenen Kontrollversuchen A und C ersichtlich, führt dieses Verfahren zu erheblich größeren Verlusten an Metall.

Andererseits lassen sich gegossene Auskleidungen, bei denen die Wolframkarbidteilchen innerhalb von mehr als etwa 80 Volumenprozent der Auskleidung dispergiert sind, nur unter äußerst großen Schwierigkeiten bearbeiten, wenn man für das Honen die üblichen Zugaben vorsieht Alternativ kann man eine erheblich kleinere Honzugabe vorsehen, oder man kann auf das Honen ganz verzichten. Zwar weisen die Innenflächen von derart hergestellten Auskleidungen Oberflächenunregelrnäßigkeiten auf, doch ist die Oberflächengüte in manchen Anwendungsfällen ausreichend, wie es z.B. aus den weiter unten aufgeführten Beispielen 2 sowie 5A bis 5C ersichtlich ist

In Fig. 1 ist eine Mikrophotographie einer typischen zusammengesetzten Auskleidung nach der Erfindung mit 50facher Vergrößerung dargestellt Die Obergangszone zwischen den Wolframkarbid enthaltenden Schichten und den im wesentlichen kein Wolframkarbid enthaltenden Schichten ist ohne weiteres zu erkennen und durch eine mindestens 1Ofache Dichtegradation gekennzeichnet Bei dem dargestellten Schliff einer Auskleidung hatten die Wolframkarbid enthaltenden Schichten eine Dicke von etwa 0,98 mm, die Dicke der im wesentlichen kein Wolframkarbid enthaltenden Schichten betrug etwa 1,20 mm, und die Wolframkarbidteilchen waren somit bei der der Auskleidung entnommenen Probe in einem etwa 45 Volumenprozent entsprechenden Teil dispergiert

Beispiele

Es wurden Auskleidungswerkstoffe hergestellt die bezüglich ihres Gehalts an Wolframkarbidteilchen und der Korngröße dieser Teilchen variierten; das Wolframkarbid wurde in verschiedenen Matrixlegierungen mit hohem Nickel- und Kobaltgehalt dispergiert, um einen Vergleich der physikalischen Eigenschaften der verschiedenen Auskleidungen zu ermöglichen. Die Zusammensetzung der verschiedenen untersachtes Legierungen sind für die Beispiele 1 bis 7 und die Kontrollversuche A bis C in der folgenden Tabelle I zusammengestellt:

Tabelle I Zusammensetzung der untersuch*en wolframkarbidhaltigen Legierungen mit niedrigem Eisengehab

Jeispiel	wc?)	Ni	Co	Gr	B	Si	1	Ma
t	3!	27	33	4J6	23	1	Si*	■v. 1
ι	35	25	31	4,2	O 1	na	i	<i
Ϊ	31	59	4	—	2	29		1
f	35	55	5	—	1,8	27

Fortsetzung

Beispiel

WC)

Ni

Co

Cr Si

Fe

Mn

5A, 5B, 5C	44	46	6
6	35	49	5
7	35	46	—
Kontroll
versuche
A	22	31	36
B	44	21	28
C	26	19	32

—	1.5	2,2	0,8
4,2	1,8	3	1,8
Π	2,5	2,5	2,5
5,3	2,6	1,1	1,1
3,5	1,7	0,8	0,7
12,5	2	2,5	2

Die Kontroilegierung C enthielt weiterhin 4% Molybdän.

Bei dem Beispiel 5A wurde Wolframkarbidpulver mit einer Korngröße zwischen 0,15 und 0,075 mm verwendet; zur Herstellung der Auskleidungen gemäß den Beispielen 2, 3 und 5C sowie bei den Kontrollversuchen A und B wurde Wolframkarbidpulver mit einer Korngröße zwischen 0,075 mm und 0,004 mm verwendet; die Auskleidungsmaterialien bei den Beispielen 4 und 5B enthielten Wolfram karbidpul ver mit einer Korngröße von 0,004 mm.

Bei allen genannten Prozentsätzen für Kohlenstoff handelt es sich um maximale Prozentsätze mit der einzigen Ausnahme der bei dem Kontrollversuch C verwendeten Legierungszusammensetzung.

Die Gemische mit der genannten Zusammensetzung, die bezüglich ihrer Schmelzbarkeit und der Löslichkeit des Wolframkarbids brauchbare Eigenschaften aufweisen, wurden in Zylinder aus niedrig legiertem Stahl eingebracht und unter Anwendung bekannter Schleudergießverfahren zu Auskleidungen verarbeitet, deren Dicke nach dem Honen nur noch etwa 1,6 mm

Tabelle H

betrug. Die Temperaturen bei der Durchführung des Schleudergießverfahrens, die Volumenprozentanteile der gegossenen Auskleidungen, die Wolframkarbidteilchen enthielten, und die Härte der gegossenen Auskleidungen bei Raumtemperatur sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt

Herstellung und Eigenschaften von Auskleidungen aus wolframkarbidhaltigen Versuchslegierungen mit niedrigem Eisengehalt

Beispiel

Schleudergießtemperatur

Wolframkarbid enthaltender Teil der Auskl.

Härte bei Raumtemperatur

Rockwell A Rockwell C

1	1165	48	80,5 bis 81,0	59,0 bis 60,0
2	1165	>95	77,5 bis 81,2	53,0 bis 60,4
3	1165	46	75,5 bis 76,0	49,0 bis 50,0
4	1165	66	74,2 bis 75,4	47,4 bis 48,8
5A	1165	>95	76,7 bis 79,3	51,4 bis 56,6
5B	1165	>95	76,7 bis 79,3	51,4 bis 56,6
5C	1190	>95	76,7 bis 793	51,4 bis 56,6
6	1165	45	783 bis 80,5	54,6 bis 59,0
7	1110 .	77	80,6 bis 83,5	59,2 bis 64,2
Kontroll-
versuche
A	1110,1165,1225	13-16	73,7 bis 83,6	46,4 bis 64,2
B	1165	-')	—	—
C	1165,1225	11-40	70,4 bis 81,0	39,8 bis Wß

*} Aus dieser Legierung UeB sich keine zusammenhangende gegossene Auskleidung herstellen.

Gemäß der Tabelle II wurden die höchsten Härtewerte nahe den Übergangszonen zwischen der Unterlage aus Stahl und der Auskleidung aus der Legierung gemessen, d. L· dort, wo die Wolframkarbidteüchen am stärksten konzentriert waren, und wo der Prozentsatz der relativ großen Teilchen am höchsten war. Umgekehrt wurden die niedrigsten Hältewerte in der Nähe der Außenflächen der Auskleidungen «e die Koraentration der "Slframkarbki

•teucoen am g

WolframkarbidteadietibetandtaL

Wie aus der Tabelle H ersichtlich, waren bei den Auskleidungen gemäß den Kontrollversuchen A und C innerhalb von 40 Volumenprozent der Auskleidung oder weniger dispergiert Die Verwendung eines solchen Auskleidungswerkstoffs wurde es erforderlich machen, übermäßig große Werkstoffmengen einzusetzen, um eine Auskleidung zu erhalten, bei der die

6s Wolframkarbkischicht eine vorbesthnmte Dicke tob 2. B, etwa IjB vem hat osd bierbe würde eme gegessene Auswertung mn eins- erbebneh EfSSETES entstehen. We weiter ösen enraam,

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wirtschaftlichen Gründen unerwünscht. Dagegen enthielten die gemäß den Beispielen 2 und 5A bis 5C hergestellten Auskleidungen wolframkarbidhaltige Schichten, die mehr als 95 Volumenprozent der Auskleidungen entsprachen. In diesen Fällen würde sich das Honen als außerordentlich schwierig erweisen, wenn man die üblichen Honzugaben vorsehen würde.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß es zweckmäßig ist, das Wolframkarbid in einem Teil der gegossenen Auskleidung zu dispergieren, der etwa 45 bis 80 Volumenprozent und insbesondere etwa 60 bis 80 Volumenprozent entspricht. Die Auskleidungen, bei denen das Wolframkarbid über ihren Querschnitt innerhalb dieser Bereiche verteilt war (Beispiele 1,3 und 4), wiesen eine ausreichende Härte auf, doch konnten sie leicht durch Honen auf die gewünschte Dicke gebracht werden.

Untersuchung der Verschleißfestigkeit

Die Verschleißfestigkeit wurde bei verschiedenen der vorstehend beschriebenen Auskleidungen an ringförmigen Probestücken untersucht; hierbei wurde eine Abrieb- und Verschleißprüfmaschine der Bauart Dow· Corning LFW-I benutzt. Klotzförmige Probestücke mit den Grundrißabmessungen 6,35 χ 15,6 mm und einer Höhe von 10 mm, die aus den ringförmigen Probestükken der untersuchten Auskleidungen herausgeschnitten worden waren, wurden mit Ringen nach der Norm SAE 4620 verglichen, die einen Durchmesser von etwa 35 mraund eine Breite von etwa 8,7 mm hatten und auf eine Rockwell-C-Härte von 58 bis 63 gehärtet worden waren. Als Kühlmittel für das System wurde eine wäßrige Lösung von Bohröl in destilliertem Wasser (1 :40 Raumteile) verwendet. Die klotzformigen Probeslücke wurden einer Belastung von 136 kg ausgesetzt, und die Prüfringe wurden mit einer Drehzahl von 197 U/min gedreht, bis sie 20 000 Umdrehungen zurückgelegt hatten. Die Abnutzung jedes Probestücks wurde sowohl als Gewichtsverlust wie auch als Volumenverlust gemessen.

Probestücke aus wolframkarbidfreien eisenhaltigen Legierungen und Nichteisenlegierungen (Kontrollversuche D, E und F) wurden in der gleichen vorstehend beschriebenen Weise hergestellt und auf die gleiche Weise bezüglich ihrer Verschleißfestigkeit untersucht. Die Werkstoffe mit hohem Eisengehalt (Kontrollversuche D und E) unterschieden sich im wesentlichen dadurch, daß das Probestück E Chrom in einer Menge von etwas weniger als 13% enthielt, während das Probestück D kein Chrom enthielt. Die Zusammensetzung der Kontrollprobe F aus der Nichteisenlegierung ähnelte derjenigen der weiter oben genannten Proben, abgesehen davon, daß diese Kontrollprobe kein Wolframkarbid enthielt

Die Ergebnisse der Untersuchung der Verschleißfestigkeit der verschiedenen Kontrollproben aus Legierungen mit hohem Eisengehalt bzw. aus Nichteisenlegierungen sowie der erfindungsgemäßen, Wolframkarbid enthaltenden Nichteisenlegierungen sind in Fig.2 zusammengestellt. Um den zeichnerischen Vergleich verständlich zu machen, sei erwähnt, daß die Verschleißfestigkeit der untersuchten Probe um so geringer ist, je größer ihr Volumen- und Gewichtsverlust ist. Benutzt man den Volumenverlust als Vergleichsbasis für die Verschiedenen Probestücke, zeigt es sich gemäß F i g. 2, daß die schlechteste wolframkarbidhaltige Auskleidung (Beispiel 2) etwa um das Fünffache besser war als das beste kein Wolframkarbid enthaltende Probestück (Kontrollversuch E), während das beste wolframkarbidhaltige Probestück (Beispiel 5C) im Vergleich zu dem besten, kein Wolframkarbid enthaltenden Probestück (Kontrollversuch E) um mehr als das Fünfzehnfache besser war. Es wird angenommen, daß die Benutzung des Volumenverlustes als Vergleichsbasis anstelle des Gewichtsverlustes dadurch gerechtfertigt ist, daß sich die Auskleidungen mit und ohne einen Gehalt an Wolframkarbid bezüglich ihres spezifischen Gewichtes erheblich unterscheiden.

Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit von zwei der vorstehend behandelten Probestücken (Beispiele 1 und 4) wurde mit derjenigen der Probe aus einer Nichteisenlegierung (Kontrollversuch F) in einem säurehaltigen Medium verglichen, wobei es sich zeigte, daß die Probestücke nach der Erfindung eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufwiesen. Die Probestücke der Auskleidungen wurden 91 Stunden lang bei etwa 23°C der Einwirkung von 50volumenprozentiger Salzsäure ausgesetzt. Im Folgenden sind die auf dem Gewichtsverlust basierenden Korrosionsgeschwindigkeiten in mm/ Jahr zusammengestellt:

Probestück Korrosions

geschwindigkeit mm/Jahr

Beispiel 4
Beispiel 1
Kontrollversuch F

1,115 1,400 2,180

Durch die Erfindung sind somit für die Bohrungen von Extruderaufnehmern und von Spritzmaschinenzylindern aus zusammengesetzten Legierungen mit einem Gehalt an Wolframkarbid hergestellte Auskleidungen geschaffen worden, die im Vergleich zu bekannten Auskleidungen eine erheblich höhere Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit aufweisen, und die sich ohne Schwierigkeiten unter Anwendung bekannter Verfahren fertigbearbeiten lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nach dem Schleudergußverfahren hergestellte verschleiß- und korrosionsfeste Auskleidung, z. B. als Bestandteil des Aufnehmers eines Extruders oder des Zylinders einer Spritzformmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schleudergußverfahren unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 45% Wolframkarbid, 22 bis 61% Nickel, bis 37% Kobalt, bis 12% Chrom, U bis 3,0% Bor, 0,7 bis 3,3% Silizium, bis 1% Mangan, bis 33% Eisen und bis 0,6% Kohlenstoff hergestellt worden ist

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch geLennzeichnet, daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 45% Wolframkarbid, 45 bis 61 % Nickel, 4 bis 6% Kobalt, 13 bis 23% Bor, 2,0 bis 33% Silizium und bis 2,0% Eisen hergestellt ist

3. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 35 bis 45% Wolframkarbid, 39 bis 52% Nickel, 5 bis 6% Kobalt, 3 bis 5% Chrom, 13 bis 2,3% Bor, 2,0 bis 3,0% Silizium, bis 23% Eisen und bis 0,08% Kohlenstoff hergestellt worden ist.

4. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schleuderguß unterworfene Schmelze durch Zusammenschmelzen eines Gemisches, bestehend aus 30 bis 35% Wolframkarbid, 22 bis 28% Nickel, 29 bis 37% Kobalt, 3,5 bis 5,5% Chrom, 1,0 bis 2,7% Bor, 0,7 bis 1,0% Silizium, bis 2,0% Eisen, bis 0,2% Kohlenstoff und bis 1,0% Mangan hergestellt worden ist.

5. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Auskleidung enthaltenen Wolframkarbidteilchen eine Teilchengröße von 0,15 mm oder kleiner aufweisen.

6. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Teilchendichte der Wolframkarbidteilchen über die Dicke der Auskleidung von den der Unterlage der Auskleidung benachbarten Schichten zu den von der Unterlage entfernten Schichten hin abfällt.

7. Auskleidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframkarbidteilchen nur in einem 45 bis 80 Volumenprozente der Auskleidung ausmachenden, der Unterlage benachbarten Bereich der Auskleidung dispergiert sind.