DE2263548C3

DE2263548C3 - Sintered, lead-impregnated iron-based alloy

Info

Publication number: DE2263548C3
Application number: DE2263548A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Fukaya; Hiroshi Yokohama Seino; Shingichi Tokio Suzuno; Yoshiaki Takeya; Tsutomu Tobita
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Resonac Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-27
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2263548B2; FR2170566A5; AU451279B2; DE2263548A1; US3812565A; AU5029872A; JPS4870605A; GB1407040A; CA970998A

Description

Die Erfindung betrifft gesinterte, eisenhaltige Legierungen und insbesondere gesinterte, bleigelränkte Legierungen auf Eisenbasis, die verschleißbeständig und wärmewiderstandsfähig sind. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der gesinterten, bleigetränkten Legierungen auf Eisenbasis ab Ventilsitzring für Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Ventilsitze während des Betriebs einer starken Abnutzung und erhöhter Tempel atur ausgesetzt sind.The invention relates to sintered ferrous alloys and, more particularly, to sintered leaded alloys Iron-based alloys that are wear-resistant and heat-resistant. The invention also relates to the use of sintered, lead-impregnated iron-based alloys from valve seat insert for Internal combustion engines, in which the valve seats wear and tear during operation elevated temples are exposed to nature.

Brennstoff, der Blei oder eine Bleiverbindung enthält, wie Tetraäthylblei als einer der typischen chemischen Zusatzstoffe, wird seit langem für Verbrennungskraft- 4s maschinen von Motorfahrzeugen, ausgenommen bei der Schiffahrt, verwendet. Es ist bekannt, daß der Bleibestandteil in den Treibstoffen eine der Hauptursachen für die Luftverschmutzung durch Fahrzeuge ist. Um eine Lösung für dieses Problem zu schaffen, wird heute gefordert, solche Treibstoffe durch bleifreie zu ersetzen.Fuel containing lead or a lead compound, such as tetraethyl lead, is one of the typical chemical types Additives, has long been used for internal combustion 4s machines used in motor vehicles, except in shipping. It is known that the lead component in fuels is a major contributor to vehicle air pollution. To a To create a solution to this problem, there is a demand today to replace such fuels with unleaded ones.

Dabei ergeben sich Schwierigkeiten. Der Ventilsitz, der beispielsweise aus wärmebeständigem, gegossenem Eisen gebildet ist, wird an der Kontaktfläche in relativ kurzer Zeit in solchem Ausmaß abgenutzt, daß das ss Ventil nicht langer richtig arbeitet. Die Suche nach einem Material, das für den Ventilsitz einer Verbrennungskraftmaschine geeignet ist, ist zur Zeit Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung in der Automobil- und verwandten Industrie. ftoDifficulties arise here. The valve seat, for example made of heat-resistant, cast Iron is formed, is worn on the contact surface in a relatively short time to such an extent that the ss Valve no longer works properly. The search for a material that can be used for the valve seat of an internal combustion engine is currently the subject of intensive research and development in the Automotive and related industries. fto

Zwei verschiedene Materialien scheinen für diese Zwecke besonders geeignet zu sein: eine gesinterte Legierung auf Eisenbasis, die einen Bleibestandteil enthält, und eine gesinterte Legierung auf Eisenbasis, deren Poren mit Blei gefüllt sind. dsTwo different materials seem to be particularly suitable for this purpose: one sintered Iron-based alloy containing a lead component and a sintered iron-based alloy, whose pores are filled with lead. ds

Es wurde jedoch festgestellt, daß die durch Verdichten und Sintern von Metallteilchen in Anwesenheit von Blei hergestellte Legierung auf Eisenbasis eine zu geringe Verschleißbeständigkeit besitzt. Man nimmt an, daß dies einer unzureichenden mechanischen Festigkeit des Grundstahls und dem beschränkten Anteil des Bleibestandteils in dieser Legierung zuzuschreiben ist. Die Blei enthaltende Legierung auf Eisenbasis, die pulvermetallurgisch hergestellt wird, ist daher ils Material für Ventilsitze für Verbrennungsmotoren, bei denen bleifreier Kraftstoff verwendet wird, nicht geeignet.However, it has been found that by compacting and sintering metal particles in the presence of Lead-made iron-based alloy has insufficient wear resistance. One assumes that this is an insufficient mechanical strength of the base steel and the limited amount of Is attributable to the lead component in this alloy. The lead-containing iron-based alloy that is manufactured by powder metallurgy, is therefore ils material for valve seats for internal combustion engines unleaded fuel is not suitable.

Es wurde jedoch gefunden, daß die gesinterte Legierung auf Eisenbasis, deren Poren mit Blei gefüllt sind, eine günstige Verschleißbeständigkeit hat. Versuche auf dem Prüfstand wurden durchgeführt und der Ventilsitz aus Blei imprägnierter Legierung auf Eisenbasis wurde in eine Verbrennungskraftmaschine eingebaut. Die gesinterte Legierung auf Eisenbasis, die bei diesen Versuchen verwendet wurde, enthielt in Gewichtsprozent 3% Kupfer, 1,4% Molybdän, 0,9% Kohlenstoff, Rest Eisen. Die Versuche zeigten, daß beachtlicher Verschleiß in der Ventilführung auftrat. Obgleich dieses besondere Material mit Erfolg ausgedehnte Anwendung finden kann, wo nur Verschleißfestigkeit erforderlich ist, ist das Material als verschleißfestes und wärmebeständiges Material für Ventilsitze für Verbrennungsmotoren nicht geeignet.However, it has been found that the sintered iron-based alloy has its pores filled with lead are, has a favorable wear resistance. Tests on the test bench were carried out and the Valve seat made of lead-impregnated iron-based alloy was used in an internal combustion engine built-in. The sintered iron-based alloy used in these experiments contained in Weight percent 3% copper, 1.4% molybdenum, 0.9% carbon, remainder iron. The experiments showed that there was considerable wear and tear in the valve guide. Although this particular material extended with success Can be used where only wear resistance is required, the material is considered to be wear-resistant and heat-resistant material not suitable for valve seats for internal combustion engines.

Ferner sind Eisensänterskelette mit einem geringen Kohlenstoffgehalt bekannt, die mit Blei getränkt werden können. Solche Legierungen auf Eisenbasis sind jedoch für Ventilsitze für Verbrennungsmotoren ungeeignet. Furthermore, iron cloak skeletons with a low carbon content are known which are impregnated with lead can be. However, such iron-based alloys are unsuitable for valve seats for internal combustion engines.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten, gesinterten, bleigetränkten Legierung auf Eisenbasis, die ausreichende Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen Thermoschocks im Gebrauch aufweist, wie beispielsweise in Verbrennungskraftmaschinen, die mit bleifreien Treibstoffen betrieben werden.The object of the invention is to provide an improved, sintered, lead-impregnated alloy Iron-based, which has sufficient wear resistance and resistance to thermal shock in use has, for example in internal combustion engines that run on unleaded fuels will.

Gegenstand der Erfindung ist eine gesinterte, bleigetränkte Legierung auf L'isenbasis, wobei ein Sinterskelett aus 0,6 bis 1,2% Kohlenstoff, 2 bis 4% Chrom, Rest Eisen mit mehr als 10% Blei, bezogen auf das Gewicht der Sinterskelette, getränkt ist. Versuche haben gezeigt, daß die erfindungsgemäße Legierung auf Eisenbasis mit besonderem Vorteil als Material für Ventilsitze von Verbrennungskraftmaschinen, die unter relativ hohen Belastungen betrieben werden, verwendet werden kann. Für Ventilsitze, die in Motoren eingebaut werden, die unter schweren Belastungsbedingungen betrieben werden, ist es bevorzugt, daß die bleigetränkte gesinterte Legierung auf Eisenbasis 0,6 bis 1,2% Kohlenstoff, 2 bis 4% Chrom, 0,2 bis 0,5% Molybdän, 0,2 bis 4% Vanadium und Rest Eisen enthält.The invention relates to a sintered, lead-impregnated alloy based on iron, wherein a Sintered skeleton made of 0.6 to 1.2% carbon, 2 to 4% chromium, the remainder iron with more than 10% lead, based on the weight of the sinter skeletons, is soaked. Tests have shown that the alloy according to the invention Iron base with particular advantage as a material for valve seats of internal combustion engines, which under relatively high loads can be operated. For valve seats built into engines which are operated under severe load conditions, it is preferred that the lead-soaked iron-based sintered alloy 0.6 to 1.2% carbon, 2 to 4% chromium, 0.2 to 0.5% molybdenum, 0.2 Contains up to 4% vanadium and the remainder iron.

In den Zeichnungen sind einige Eigenschaften von gesinterten Legierungen auf Eisenbasis dargestellt.In the drawings some properties of sintered iron-based alloys are shown.

F i g. 1 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen Zugfestigkeit und Temperatur einer erfindungsgemäßen, gesinterten Legierung auf Eisenbasis;F i g. 1 shows a graph of the relationship between tensile strength and temperature of an inventive, sintered iron-based alloy;

F i g. 2 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen Härte und der Chrommenge in einer gesinerten Legierung auf Eisenbasis und die Beziehung zwischen Zugfestigkeit und dem Chromanteil in der gleichen Legierung;F i g. Fig. 2 is a graph showing the relationship between hardness and the amount of chromium in one sintered iron-based alloy and the relationship between tensile strength and the chromium content in the same alloy;

Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung Änderungen in der Härte bei erhöhter Temperatur für verschiedene Werkstoffe einschließlich der erfindungsgemäßen Legierung; Fig. 3 graphically shows changes in hardness at elevated temperature for various Materials including the alloy according to the invention;

F i g. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Koeffizienten der linearen Expansion undF i g. 4 is a graph showing the relationship between the coefficient of linear expansion and

der Temperatur verschiedener gesinterter Legierungen auf Eisenbasis einschließlich der erfindungsgemäßen Legierung;the temperature of various sintered iron-based alloys including those of the present invention Alloy;

F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung die Gebrauchsdauer, ausgedrückt durch die Zeit in Stunden verschiedener Werkstoffe einschließl'.h der erfindungsgemäßen Legierung.F i g. 5 shows a graph of the service life, expressed as the time in hours various materials including the invention Alloy.

Ferner wurden Versuche mit gesinterten Legierungen auf Eisenbasis mit und ohne Bleifüllung durchgeführt, um die Änderungen der Zugfestigkeit dieser Legierungui bei erhöhten Temperaturen zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in den Kurven a una b von F i g. 1 dargestellt. Die Kurve a gilt für eine gesinterte Legierung auf F.isenbasis, die mit Blei getränkt ist, während die Kurve £>für eine ungetränkte gilt.Tests were also carried out with sintered iron-based alloys with and without lead filling in order to determine the changes in the tensile strength of this alloy at elevated temperatures. The results are shown in curves a and b of FIG. 1 shown. Curve a applies to a sintered iron-based alloy impregnated with lead, while curve £> applies to an unimpregnated one.

Aus den Kurven a und b in Fi g. 1 ist ersichtlich, daß die Zugfestigkeit der bleigetränkten Legierung innerhalb eines Temperaturbereiches von 50 bis ungefähr 200'C höher bleibt als die der nichigetränkten Legierung und daß sie stark abnimmt, wenn die Temperatur über diesen Bereich steigt. Die Kurve zeigt ebenfalls an, daß die Zugfestigkeit der bleigetränkten Legierung wesentlich tiefer abfällt als die der nicht mit Blei getränkten Legierung, wenn die bleigetränkte Legierung einer Temperatur ausgesetzt wird, die höher ist als der Schmelzpunkt des Bleis, der in der Gegend von 327°C liegt.From curves a and b in FIG. 1 it can be seen that the tensile strength of the lead-impregnated alloy remains higher than that of the non-impregnated alloy within a temperature range of 50 to about 200 ° C. and that it decreases sharply as the temperature rises above this range. The curve also indicates that the tensile strength of the lead-impregnated alloy falls significantly lower than that of the non-lead-impregnated alloy when the lead-impregnated alloy is exposed to a temperature which is higher than the melting point of the lead, which is in the region of 327 ° C lies.

Man beobachtet bei den untersuchten Leg .-rungen ein ähnliches Verhalten bei der radialen Druckfestigkeit. Der Ventilsitzring ist im allgemeinen durch Schrumpfsitz befestigt. Daraus folgt, daß der Ventilsitz, ing während des Betriebes wechselnden Expansionen und Kontraktionen ausgesetzt ist, während er konstant unter Druck steht. Damit der Ventilsitzring zufriedenstellende Dienste leistet, muß er nicht nur eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen, sondern ebenfalls eine erhöhte Thermoschockbesländigkeit besitzen.One observes in the examined alloys a similar behavior for the radial compressive strength. The valve seat insert is generally shrink-fit attached. It follows that the valve seat, ing changes during operation and expansions Subject to contractions while under constant pressure. So that the valve seat insert is satisfactory Performs service, it must not only have good wear resistance, but also one have increased thermal shock resistance.

Es wurde nun gefunden, daß die Härte einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis, die Chrom und 0,6 bis 1,2% Kohlenstoff als Legierungselemente enthält, mit zunehmendem Anteil des Chroms zunimmt und daß die Zugfestigkeit der Legierung abnimmt, wenn der Gehalt an Chrom über 2,5% steigt. Dies ist graphisch in Fig. 2 dargestellt, worin die Härte der Legierung als Diamantpyramid-Härtezahl (Vickers-Härte) bei einer 300-g-Belastung angegeben ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sowohl die Härte als auch die Zugfestigkeit der gesinterten Legierungen auf Eisenbasis günstig sind, wenn die Legierung ungefähr 2 bis 3% Chrom enthält.It has now been found that the hardness of a sintered iron-based alloy, the chromium and 0.6 contains up to 1.2% carbon as alloying elements, increases with an increasing proportion of chromium and that the tensile strength of the alloy decreases when the chromium content rises above 2.5%. This is graphically in Fig. 2 shown, wherein the hardness of the alloy as a diamond pyramid hardness number (Vickers hardness) at a 300 g load is specified. From Fig. 2 it can be seen that both the hardness and the tensile strength of the sintered iron-based alloys are favorable, when the alloy contains approximately 2 to 3% chromium.

Um die Zähfestigkeit der gesinterten, bleigetränktenTo the toughness of the sintered, lead-soaked

Legierung zu verbessern, kann die Legierung außerdem 1 bis 4% Nickel enthalten. Dies ist dort von Vorteil, wo die Betriebssicherheit des Motors weiter verbessert werden soll.To improve the alloy, the alloy can also contain 1 to 4% nickel. This is beneficial wherever the operational safety of the engine is to be further improved.

Pas Blei, mit dem das Sinterskelett auf Eisenbasis getränkt ist, kann nicht nur elementares Blei, sondern ebenfalls eine Bleilegierung mit relativ niedriger Schmelztemperatur sein, die mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Zinn, Antimon. Cadmium und Wismut. Wird die erfindungsgemäße gesinterte Legierung als Materia! für Ventilsitze von Verbrennungskraftmaschinen verwendet, so ist die Legierung, die mit elementarem Blei getränkt ist, besonders für Motoren geeignet, die bei relativ hohen Temperaturen betrieben werden, und die bleigetränkte Legierung für Motoren, die bei relativ niedrigen Temperaturen betrieben werden. Da der Anteil des Kohlenstoffs in der erfindungsgemäßen Legierung auf einen Bereich von 0.9 bis 1,2% beschränkt ist, wird die mechanische Festigkeil der Legierung im wesentlichen konstant bleiben, unabhängig von einer Änderung im Kohlenstoffanteil. Dies ermöglicht eine leichtere Kontrolle des Sintervorgangs der Legierung und dementsprechend erhält man eine gleichbleibende Qualität des fertigen Produkts.The lead with which the iron-based sintered skeleton is impregnated can not only contain elemental lead, but also also be a lead alloy with a relatively low melting temperature, the at least one of the contains the following metals: tin, antimony. Cadmium and bismuth. If the inventive sintered Alloy as materia! for valve seats of internal combustion engines used so the alloy that is impregnated with elemental lead is especially for Suitable for motors that operate at relatively high temperatures, and the lead-soaked alloy for Motors that operate at relatively low temperatures. Since the proportion of carbon in the alloy according to the invention is limited to a range of 0.9 to 1.2%, the mechanical strength wedge of the alloy remain essentially constant regardless of a change in the carbon content. This enables the sintering process of the alloy to be more easily controlled and accordingly obtained a consistent quality of the finished product.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Sinterlegierung wird jeder der Bestandteile der Legierung in Form eines Pulvers des Elements verwendet oder, um eine Segregation der Teilchen zu verhindern und um eine leichte Qualitätskontrolle zu ermöglichen, kann jeder der Bestandteile in Form eines Legierungspulvers vorliegen. Die Menge an Kohlenstoff wird andererseits entsprechend dem Wasserstoffverlust bestimmt.In the production of the sintered alloy according to the invention, each of the components of the alloy is in Form a powder of the element used or to prevent segregation of the particles and around To enable easy quality control, each of the components can be in the form of an alloy powder are present. The amount of carbon, on the other hand, is determined according to the loss of hydrogen.

Da die erfindungsgemäße Sinterlegierung Chrom enthält, ist es wichtig, daß die Pulvermischung der Bestandteile in Anwesenheit einer stark reduzierten Atmosphäre bei relativ niedriger Feuchtigkeit und bei einer erhöhten Temperatur gesintert wird.Since the sintered alloy according to the invention contains chromium, it is important that the powder mixture of Components in the presence of a greatly reduced atmosphere at relatively low humidity and at is sintered at an elevated temperature.

In der folgenden Tabelle sind Zusammensetzungen und mechanische Eigenschaften einer bekannten gesinterten Legierung A dargestellt und von erfindungsgemäßen gesinterten Legierungen B, C und D. Die bekannte Legierung A wird aus einer Pulvermischung aus elementarem Kohlenstoff, Molybdän, Kupfer und Eisen hergestellt und bei einer Temperatur von 1130°C während 30 Minuten gesintert. Die erfindungsgemäßen Legierungen B und C werden jeweils aus einer Mischung aus Graphitpulver und Pulver der Legierungselemente hergestellt und in einer Atmosphäre aus gereinigtem Wasserstoff bei einer Temperatur von 1250⁰C während 30 Minuten gesintert.The following table shows the compositions and mechanical properties of a known sintered alloy A and of sintered alloys B, C and D according to the invention ° C sintered for 30 minutes. The alloys B and C according to the invention are each produced from a mixture of graphite powder and powder of the alloy elements and ^{sintered in an atmosphere of purified hydrogen at a temperature of 1250 °} C. for 30 minutes.

BekannteAcquaintance ErfindungsgemäßeAccording to the invention »C«"C" LegierungenAlloys Legierungalloy »A«"A" »B«"B" 0,80.8 »D«"D" Zusammensetzung, Gew.-%Composition, wt% 33 Kohlenstoffcarbon 0,90.9 0,80.8 0,40.4 0.80.8 Chromchrome —- 33 0,30.3 33 Molybdänmolybdenum 1,41.4 —- —- 0,40.4 VanadiumVanadium —- —- Restrest 0,30.3 Kupfercopper 33 —- 6,86.8 —- Eiser.Iron. Restrest Restrest __ Restrest Dichte, g/cm² Density, g / cm ² 6,86.8 6.86.8 7,67.6 Bleifüllung, %Lead filling,% __ __ 1414th

I oiiscl/unuI oiiscl / unu 22 6322 63 548548 66th »c«"C" runpcnrunpcn 55 „!)«"!)" I j iiiulungsgumiiBc I.cyicI j iiiulungsgumiiBc I.cyic 7878 Zugfestigkeit beiTensile strength at liek.iiiiiK·liek.iiiiiK »1!«"1!" 7171 8282 RaumtemperaturRoom temperature »Λ«»Λ« 5959 7777 300° C300 ° C 7272 4040 500⁰C500 ⁰ C 4242 6161 260260 Härtehardness 3737 5555 287287 60-7060-70 RaumtemperaturRoom temperature 2828 226226 6060 300° C300 ° C 215215 5757 500⁰C500 ⁰ C 248248 250250 RHNRHN MaßMeasure 236236 215215 12 00012,000 A-SkalaA scale 180180 VickersVickers 5656 13 20013 200 Youngscher Modul, kg/mm² Young's modulus, kg / mm ² 6767 6262 Elastizitätsgrenze, kg/mm² Elasticity limit, kg / mm ² 12 00012,000 7474 Bruchfestigkeit, kg/mm² Breaking Strength, kg / mm ² 12 00012,000 5353 Koeffizient der linearenCoefficient of linear 4545 6262 11,311.3 Expansion · 10-⁶ beiExpansion · 10- ⁶ at 6161 13,713.7 11,711.7 200° C200 ° C 14.114.1 500° C500 ° C 11,511.5 17,217.2 14,114.1 14,614.6

Die Legierung B enthält nur Kohlenstoff und Chrom als Legierungselemente, wohingegen die Legierung C ein Beispiel für eine Legierung ist, die Molybdän und Vanadium zusätzlich zu Kohlenstoff und Chrom als Legierungselemente enthält. Die Legierungen A bis C enthalten alle keine Bleifüllung, während die Legierung D ein Beispiel einer Legierung ist, die die gleiche Zusammensetzung wie die Legierung C besitzt, deren Poren aber mit Blei bei einer Temperatur von ungefähr 1000⁰C getränkt wurden.Alloy B contains only carbon and chromium as alloying elements, whereas alloy C is an example of an alloy containing molybdenum and vanadium in addition to carbon and chromium as alloying elements. The alloys A to C all contain no lead filling, while the alloy D is an example of an alloy having the same composition as the alloy C, the pores of which are impregnated with lead but at a temperature of about 1000 ⁰ C.

Ein Vergleich zwischen den mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen B und C zeigt, daß die mechanischen Eigenschaften durch Zugabe von Molybdän und Vanadium, wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, stark verbessert werden. Der Anteil an Molybdän soll zwischen 0,2 und 0,5% und der an Vanadium zwischen 0,2 und 0,4% liegen. Versuche haben gezeigt, daß die Verwendung dieser Legierungselemente in größeren oder kleineren Mengen als angegeben die mechanischen Eigenschaften verschlechtert.A comparison between the mechanical properties of alloys B and C according to the invention shows that the mechanical properties by adding molybdenum and vanadium, as from the The table above can be greatly improved. The proportion of molybdenum should be between 0.2 and 0.5% and that of vanadium are between 0.2 and 0.4%. Tests have shown that the use of this Alloying elements in larger or smaller amounts than indicated the mechanical properties worsened.

Versuche wurden durchgeführt, um die Änderung der Härte bei erhöhten Temperaturen der erfindungsgemä- ^o Ben Sinterlegierung zu untersuchen. Die Ergebnisse der Versuche, die mit der Legierung C, die die in der vorherigen Tabelle angegebene Zusammensetzung besitzt, erhalten wurden, sind in F i g. 3 dargestellt im Vergleich mit den Ergebnissen von Versuchen, die mit der bekannten Sinterlegierung A und einem wärmebeständigen, gegossenen Eisen aus 2,2% Kohlenstoff, 035% Mangan, 2,6% Silicium, 3,4% Chrom, 1,0% Molybdän, Rest Eisen und Verunreinigungen gewonnen wurden. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die erfindungsge- f>o mäße Sinterlegierung verglichen mit den beiden bekannten Materialien günstigere Eigenschaften besitzt. Während die Härte der bekannten gesinterten, eisenhaltigen Legierung und des Gußeisens bei Temperaturerhöhung schlechter wird, nimmt die Härte der erfin- f>s dungsgemäßen Sinterlegierung C zu, wenn die Temperatur auf Werte von 300° C steigt. Die Härte der Legierung C fällt wenn die Temperatur über ungefähr 300'C steigt, sie bleibt jedoch in der Größenordnung der Härte bei Zimmertemperatur, wenn man auf Werte von 400° C erwärmt.Attempts were carried out to determine the change in hardness at elevated temperatures of the invention- ^ o Ben examine sintered alloy. The results of the tests carried out with alloy C, which are those in the The composition given in the previous table is shown in FIG. 3 shown in Comparison with the results of tests carried out with the known sintered alloy A and a heat-resistant, cast iron of 2.2% carbon, 035% manganese, 2.6% silicon, 3.4% chromium, 1.0% Molybdenum, remainder iron and impurities were recovered. From Fig. 3 it can be seen that the invention f> o Moderate sintered alloy has more favorable properties compared to the two known materials. While the hardness of the well-known sintered, ferrous alloy and cast iron with an increase in temperature becomes worse, the hardness of the sintered alloy C according to the invention increases when the temperature rises to values of 300 ° C. The harshness of the Alloy C falls as the temperature rises above about 300 ° C, but it remains on the order of magnitude the hardness at room temperature when heated to values of 400 ° C.

In F i g. 4 sind Kurven dargestellt, die die verschiedenen Variationen der Koeffizienten der linearen Expansion bei erhöhten Temperaturen der bekannten Sinterlegierung und der erfindungsgemäßen Sinterlegierungen C und D aufzeigen. Diese Kurven zeigen, daß die Koeffizienten der linearen Expansion der Legierungen C und D auf relativ niedrige Werte beschränkt sind, verglichen mit dem Wert der bekannten Legierung A. Dies bedeutet, daß Ventilsitzringe in Verbrennungsmotoren, die aus den Legierungen C und D hergestellt wurden, einer stark verminderten Expansion und Kontraktion ausgesetzt sind, wenn der Motor in Betrieb ist. Die erhöhte Härte und die verminderte Änderung in dem linearen Expansionskoeffizienten bei erhöhten Temperaturen des erfindungsgemäßen Materials wird somit beachtlich zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit und der Verlängerung der Gebrauchsdauer des Ventilsitzrings, der aus solchem Material hergestellt ist, beitragen.In Fig. 4 are graphs showing the various variations in the coefficients of the linear Expansion at elevated temperatures of the known sintered alloy and the sintered alloys according to the invention Show C and D. These curves show that the coefficients of linear expansion of the alloys C and D are limited to relatively low values compared to the value of the known alloy A. This means that valve seat inserts in internal combustion engines made from alloys C and D. are subject to greatly reduced expansion and contraction when the engine is in operation is. The increased hardness and the decreased change in the linear expansion coefficient with increased Temperatures of the material of the present invention thus becomes remarkable for improving the heat resistance and the extension of the service life of the valve seat insert made of such a material, contribute.

Um die Verschleißfestigkeit des Ventilsitzrings, der aus der erfindungsgemäßen, bleigetränkten, Sinterlegierung hergestellt ist, zu bewerten, wurden Versuche auf dem Prüfstand mit einem 1800-ccm-Vierzylinderverbrennungsmotor unter Verwendung von Ventilsitzringen durchgeführt, die aus mit bleigetränkten und nichtgetränkten, Sinterlegierungen D und C hergestellt waren, und aus zwei bekannten Materialien, um Vergleichswerte zu erhalten. Als bekannte Materialien wurden wärmebeständiges Gußeisen mit der zuvor angegebenen Zusammensetzung und wärmebeständiger Stahl, bestehend aus 0,80% Kohlenstoff, 0,40% Mangan, 2,30% Silicium, 20% Chrom, 130% Nickel, Rest Eisen verwendet. Jeder Versuch wurde während einer Dauer von 100 Stunden unter Vollbelastung durchgeführt, wobei der zulässige Abnutzungswert auf 0,3 mm festgesetzt wurde. Die Ergebnisse dieser Prüfstandversuche sind in Fig.5 dargestellt. Die zufriedenstellende Verschleißfestigkeit der erfindungs-About the wear resistance of the valve seat insert, which is made from the lead-impregnated sintered alloy according to the invention manufactured to evaluate, tests were carried out on the bench with a 1,800 cc four-cylinder internal combustion engine performed using valve seat inserts made with lead-soaked and non-impregnated, sintered alloys D and C were made, and made from two known materials, around To obtain comparative values. As known materials, heat-resistant cast iron have been used with the previously specified composition and heat-resistant steel, consisting of 0.80% carbon, 0.40% Manganese, 2.30% silicon, 20% chromium, 130% nickel, remainder iron used. Every attempt was made during carried out for a period of 100 hours under full load, with the permissible wear value on 0.3 mm was set. The results of these bench tests are shown in Fig. 5. the satisfactory wear resistance of the invention

gemäßen, bleigetränkten Sinterlegierung kann aus den in Fig. 5 dargestellten Kurven abgelesen werden. Ein weiterer Versuch wurde mit einem ähnlichen Motor durchgeführt, wobei man Ventilsitzringe einer bleigetränkten Sinterlegierung verwendete, die eine Zusammensetzung hatte, die ähnlich war wie die der Sinterlegierung B. Der Versuch zeigte, daß die Verschleißfestigkeit dieses Materials etwas schlechter ist, jedoch grob vergleichbar mit der der Sinterlegierung C, obgleich dies in F i g. 5 nicht dargestellt ist.According to the lead-impregnated sintered alloy can be read from the curves shown in FIG. A Another experiment was carried out with a similar engine using a lead-soaked valve seat insert Used sintered alloy which had a composition similar to that of Sintered alloy B. The test showed that the wear resistance of this material was somewhat poor is, however, roughly comparable to that of the sintered alloy C, although this is shown in FIG. 5 is not shown.

Versuche wurden weiter an Motorkraftfahrzeugei durchgeführt, in denen der Motor Ventilsitzringe au: erfindungsgemäßer, bleigetränkter Sinterlegierung ein gebaut hatte. Das Kraftfahrzeug wurde 50 000 km unte Verwendung von Flüssiggas gefahren. Es wurde mi Sicherheit festgestellt, daß die erfindungsgemäße bleigetränkte, Sinterlegierung für Ventilsitzringe vor Verbrennungsmotoren, die unter Verwendung vor bleifreiem Kraftstoff betrieben werden, gut geeignet ist.Tests were also carried out on motor vehicles in which the engine had valve seat inserts: invented, lead-impregnated sintered alloy had built a. The motor vehicle was 50,000 km below Use of liquefied petroleum gas. It has been found with certainty that the invention Lead-impregnated, sintered alloy for valve seat inserts in front of internal combustion engines, which are used before run on unleaded fuel is well suited.

Hiim·/U 3 Hliitt ZeiuhiumeenHiim · / U 3 Hliitt Zeiuhiumeen

Claims

Patent claims:

1. Sintered, lead-impregnated iron-based alloy, characterized in that a Sintered skeleton, consisting of 0.6 to 1.2% carbon, 2 to 4% chromium, the remainder iron with more than 10% Lead is soaked based on the weight of the sintered skeleton.

2. Sintered, lead-impregnated iron-based alloy according to claim 1, characterized in that that the sintered skeleton additionally contains 0.2 to 0.5% molybdenum and 0.2 to 0.4% vanadium.

3. Sintered, lead-impregnated iron-based alloy according to claim 2, characterized in that that the sintered skeleton additionally contains 1 to 4% nickel.

4. Sintered, lead-impregnated iron-based alloy according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that instead of lead, a lead alloy with a relatively low melting point was used.

5. Sintered, lead-impregnated iron-based alloy according to claim 4, characterized in that that the lead alloy contains at least one element of tin, antimony, cadmium and bismuth.

6. Use of a sintered, lead-impregnated iron-based alloy according to one of the claims 1 to 5 as a material for the production of valve seat rings for internal combustion engines.

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