DE2320525B2 - Verschleißfeste borreiche Sinterlegierung - Google Patents
Verschleißfeste borreiche SinterlegierungInfo
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- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
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Description
zu dtnen auch die üblicherweise in den
vera enthaltenen Elementen gerechnet werden, betragt
vorzugsweise höchstens 3%.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile des ,5 Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor.
In der Zeichnung zeigen
Fig 1 bis 4 in Mikrofilraaufnahmen in 115facher
Vergrößerung Gefüge von erfindur.esseraßen Sinterlegierungen
gemäß den Beispielen 1 bis 4
Die erfindungsgemäße Sinterlegierung besteht 1,0 bis 4,0% Kohlenstoff, 0,5 bis 2,0% Bor und mindestens
84% Eisen.
In einer Ausführungsform der Erfindung enthalt die Sinterlegierung bis zu 5% Nickel und/oder bis
zu ''% Molybdän, einzeln oder in Kombination, wodurch ihre Hitzebeständigkeit und mechanische
Festigkeit erhöht wird. Eine derart verbesserte Sinterlegierung ist auch schweren Bedingungen gewachsen,
insbesondere auch bei hoher Drehzahl oder unter hoi«.r Belastung verwendbar.
Die Sinterlegierung gemäß der Erfindung kann ferner Verunreinigungen enthalten, die durch das Verfahren
zum Erzeugen der Legierung bedingt sind. Ein zu hoher Gehalt an diesen Verunreinigungen
würde jedoch die Eigenschaften der Sinterlegierung
beeinträchtigen. Daher liegt der Gesamtgehalt an Verunreinigungen vorzugsweise unter 3%.
Die erfindungsgemäße Silberlegierung kann auf
Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste borreiche Sinterlegierung, insbesondere eine derartige Legierung,
die sich unter schweren Bedingungen befriedigend verhält und die als Werkstoff für Gleitstücke in Motoren
u. dgl. verwendet werden kann.
Seit einigen Jahren werden Gleitstücke gefordert, die auch sehr schweren Bedingungen gewachsen sind,
beispielsweise wenn der Motor andauernd mit hoher Drehzahl und unter hoher Belastung läuft und ihm
nur wenig Schmiermittel zugeführt wird. Unter diesen Bedingungen verhalten sich die bekannten Gleitstücke
nicht einwandfrei, weil an ihrer Oberfläche leicht ein Festfressen stattfindet, das zu einem sehr starken
Verschleiß führt.
Es ist schon versucht worden, diese Nachteile zu beseitigen und eine hohe Verschleißfestigkeit zu erzielen,
indem man Dispersionen von Metallkarbiden,
wie TiC und SiC, Metalloxiden, wie Al2O3 und SiO2, 40 übliche Weise hergestellt werden, indem ein Pulver-
und Metallnitriden verwendet. Auch die aus diesen gemisch mit der erforderlichen Zusammensetzung
gepreßt und der Preßling in einer nichtoxidierenden
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Dispersionen hergestellten Gleitstücke haben jedoch den Nachteil, daß sie Riefen in der Fläche bilden, auf
der sie gleiten, weil die Dispersionen im allgemeinen sehr hart sind. Daher sind weitere Versuche gemacht
worden, in denen beispielsweise Graphit, Kohlenstoff oder Sulfide in Pulverform verwendet wurden, so daß
das Produkt selbstschmierend war. Ein derart verbesserter Werkstoff hat aber den Nachteil, daß bei
einem hohen Beruhrungsdruck zwischen dem aus dem
Werkstoff hergestellten Gleitstück und seinem Gegenstück, beispielsweise bei einem Betrieb mit hoher
Drehzahl oder unter hoher Belastung, die Oberfläche des Gleitstückes leicht abzundert, so daß ein sehr starker
Verschleiß auftritt.
Es ist ferner bekannt, daß eine Sinterlegierung bis zu 0,45% Bor enthalten kann, wodurch ihre Dichte
und Zugfestigkeit erhöht wird. Es ist jedoch keine Sinterlegierung bekannt, die zur Erhöhung ihrer
Verschleißfestigkeit mindestens 0,5% Bor enthalt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung einer neuen Sinterlegierung mit hoher
Verschleißfestigkeit.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Sinterlegierung, die als Werkstoff
Rif ein Gleitstück geeignet ist, das im wesentlichen
frei von den vorgenannten Nachteilen der bekannten Gleitstücke.
45
B~l -
Atmosphäre, z. B. einem Inertgas oder einem reduzierend
wirkenden Gas oder im Vakuum gesintert wird. In der Grundmasse der Sinterlegierung mit der vorgenannten
Zusammensetzung bildet sich in großer Menge das ternäre Kristalleutektikum Fe — B—C,
das unter einer Belastung von 200 ρ eine Vickershärte von 1100 bis 1300 hat, so daß ein daraus hergestelltes
Gleitstück keine Riefen in der Fläche bildet, auf der
es gleitet.
Das aus der erfindungsgemäßen Sinterlegierung hergestellte
Gleitstück braucht ferner nur schwach geschmiert zu werden, weil es nicht zum Festfressen neigt
und infolge der hohen Bindekraft zwischen den Metallteilchen in der Legierung die Oberfläche des
Gleitstücks nicht leicht abzundert.
Die chemische Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Sinterlegierung ist auf folgende Uberlegun-
6ö gen zurückzuführen:
Der Kohlenstoffgehalt Hegt zwischen 1,0 und 4,0%,
weil bei weniger als 1,0% Kohlenstoff die Sinterlegierung an ihrer Oberfläche bei starker Gleitbeanspruchung
zum Festfressen neigt.. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das metallische Proeutektoid
in großer Menge in der Grundmasse der Legierung bleibt. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 4,0% wird
die so erhaltene Sinterlegierung jedoch infolge der
65
Ausscheidung einer relativ großen Menge Graphit to spröde, daß sie als Werkstoff für ein Gleitstück
praktisch nicht mehr verwendet werden kann. Der Borgehalt der Sinterlegierung soll 0,5 bis 2,0% betragen,
weil bei einem Borgehalt von unter 0,5% die Sinterlegierung zum Verschleißen und Festfressen neigen
würde. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das teruBre Kristalleutektikum Fe-B-C in der Legienmg
nicht in der erforderlichen Menge gebildet wird. Bei einem Borgebalt über 2,0% ist dagegen
die Sinterlegierung so brüchig, daß sie als Werkstoff für ein Gleitstück nicht geeignet ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der beigefügten Ausfübrungsbeispiele erläutert, auf welche
die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
In diesem Beispiel wurde eine verschleißfeste Sinterlegierung hergestellt, die aus 1,24% Kohlenstoff,
0,78% Bor, Rest im wesentlichen Eisen und Verunreinigungen, bestand.
Kohlenstoffpulver mit einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 200 mesh geht, Ferroberpulver
(bestehend aus 26,43% Bor, 1,33% S:licium, 1,99% Aluminium, 1,42% Kupfer, 0,69% Mangan!
Rest im wesentlichen Eisen) in einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 150 mesh geht, und pulverförmiges
reduziertes Eisen in einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 180 mesh geht, wurden zu
einem Gemisch mit der genannten Zusammensetzung vermengt. Das Gemisch wurde dann 30 Minuten lang
in einem Zwillingstrommelmischer gemischt. Mit Hilfe einer Form, deren Innenwandung mit einem
Schmiermittel überzogen war, wurde das Gemisch unter einem Druck von 3,5 Mp/cm2 zu einem Preßling
von 12 χ 12,7 χ 75 mm gepreßt. Der Preßling wurde 20 Minuten lang in einer exothermen Atmosphäre
aus reduzierend wirkendem Gas bei lOOOC gesintert und dann luftgekühlt. Es wurde eine Sinterlegierung
der genannten Zusammensetzung erhalten.
In Fig. 1 stellen die grauschwarzen Flächen Fe—Fe3C und stellen die schwarzen Flächen Poren
dar, während die weißen Flächen das ternäre Kristalleutektikum Fe—B—C darstellen. Die Sinterlegierung
hatte insgesamt unter einer Belastung von 5 kp eine Vickershärte von 280 bis 300. Die aus dem
ternären Knstalleuktektikum bestehenden Anteile hatten unter einer Belastung von 100 p eine Vickershärte
von 900 bis 1100.
In diesem Beispiel wurde eine verschleißfeste Sinterlegierung erzeugt, die aus 4,0% Kohlenstoff, 0.768%
Bor, Rest im wesentlichen Eisen, bestand.
Naturgraphitpulver in einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 325 mesh geht, und Ferroborpulver(bestehendaus
1,5% Silicium,0,5% Mangan, 0,8% Bor, einer sehr kleinen Menge Aluminium und
Kupfer, Rest im wesentlichen Eisen) in einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 150 mesh
geht, wurden zu einem Gemisch mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung miteinander vermengt.
Das Gemisch wurde 20 Minuten lang in einem Doppelkegelmischsi* gründlich gemischt. Mit Hilfe
einer Form, deren Innenwandung mit Schmiermittel
überzogen war, wurde das Gemisch unter einem Druck von 3 Mp/cm1 zu einem Preß'ing von
12 χ 12,7 χ 75 nim gepaßt. Der Preßling wurde 30 Minuten
lang in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur von 1250° C gesintert und dann in
einem Ofen gekühlt. Man erhielt auf diese Weise eine Sinterlegierung mit der vorgenannten Zusammensetzung.
In Fig. 2 stellen die grauen Flächen Fe-C und
stellt die übrige Fläche das ternäre Kristalleutektoid
Fe—B—C dar. Die Sinterlegierung hatte insgesamt
unter einer Belastung von 5 kp eine Vickershärte von 580 bis 620.
In diesem Beispiel wurde eine verschleißfeste Sinterlegierung erzeugt, die aus 2,8% Kohlenstoff, 1,04%
Bor, Rest im wesentlichen Eisen und Verunreinigungen, bestand.
Naturgiaphitpulver mit einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 325 mesh geht, Ferroborpulver
(bestehend aus 26,43% Bor, 1,33% Silicium, 1,99% Aluminium, 1,42% Kupfer, 0,69% Mangan.
Rest im wesentlichen Eisen) mit einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb ve 150 mesh geht,
und durch Zerstäuben erzeugtes Eisenpulver mit einer
solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 100 mesh geht, wurden zu einem Gemisch mit der genannten
Zusammensetzung vermengt. Das Gemisch wurde dann 30 Minuten lang in einem Zwillingstrommelmischer
gründlich gemischt. Mit Hilfe einer Form, deren Innenwandung mit Schmiermittel überzogen
war, wurde das Gemisch unter einem Druck von 3,5 Mp/cm2 zu einem Preßling von Yi χ 12,7 χ 75 mm
gepreßt. Der Preßling wurde in einer Argongasatmosphäre 30 Minuten lang bei einer Temperatur
von 1250 C gesintert und dann im Ofen gekühlt. Man erhielt auf diese Weise eine Sinterlegierung
mit der genannten Zusammensetzung.
In F i g. 3 stellen die grauen Flächen Fe—C und
stellt die übrige Fläche das ternäre Kristalleutektikum Fe — B — C dar. Die Sinterlegierung hatte irsgesamt
unter einer Belastung von 5 kp eine Vickershärte von 540 bis 600.
In diesem Beispiel wurde eine verschleißfeste Sinterlegierung
erzeugt, die aus 3,91% Kohlenstoff. 1,82% Bor. Rest im wesentlichen Eisen und Verunreinigungen,
bestand.
Naturgraphitpulver mit einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 325 mesh geht, Ferroborpulver
(bestehend aus 26,43% Bor, 1,33% Silicium. 1.99% Aluminium, 1,42% Kupfer, 0,69% Mangan.
Resi im wesentlichen Fisen) mit einer solchen Korngrölsc,
daß es durch ein Sieb von 150 mesh geht, und
Elektrolyteisenpulver mit einer solchen Korngröße, daß es durch ein Sieb von 80 mesh geht, wuiden zu
einem Gemisch mit der vorgenannten Zusammensetzung vermengt. Das Gemisch wurde dann mit einem
ZwiTlingstrommelmischer 1 Stunde lang gründlich gemischt. Mit Hilfe einer Form, deren Innenwand
mit Schmiermittel überzogen war, wurde das Gemisch unter einem Druck von 4,5 Mp/cm2 zu einem Preßling
von 12 χ 12,7 χ 75 mm gepreßt. Der Preßling wUide
30 Minuten lang in einer Argonatmosphäre bei 1250° C
gesintert und dan;» langsam abgekühlt. Man erhielt eine Sinterlegierung mit der genannten Zusammensetzung.
In F i g. 4 stellen die weißen Flächen das ternäre
Kristalleutektikum Fe-Β—C dar. Die Sinterlegierung hatte insgesamt unter einer Belastung von 5 kp
eine Vickershärte von 620 bis 720.
Aus der nachstehenden Tabelle gehen die Ergebnisse einer Versuchsreihe hervor, in der die Sinterlegierungen
gemäß den vorstehenden Beispielen und die bekannten Werkstoffe auf Verschleißfestigkeit geprüft wurden.
Die Prüfung wurde mit einem Verschleißprüfgerät
durchgeführt, das mit einer trockenen Scheibe verseher
war.
In der Prüfung wurde zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit jeder Legierung der Verschleiß eines
Prüflings gemessen, der 10 Minuten lang unter einem Druck von 1,8 kg radial gegen den Umfang einei
Scheibe gedrückt wurde, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 19,8 m/sec rotierte.
Teil A Bekannte Legierungen
Gußeisen mit Nadelgraphit |
Legierungs7.usammensct7.ung | Sinterlegierung Λ | Sinterlegierung B | |
3,0 | Phosphorreiches Gußeisen |
5,0 | 0,8 | |
Kohlenstoff | 3,0 | |||
Bor | Rest | Rest | Rest | |
Eisen | 2,2Si | Rest | 5,0Pb | 16,0 Cu Dichte |
Andere Elemente | 0,7Mn | 0,6 P | 2,0Cu | |
2,0Ni | 2.0Si | 2,0Ni | 7,4 g/cm3 | |
0,8Mo | 6,SMn | 0,5Mo | ||
1,0Cu | ||||
Tiefe des Verschleißens von | ||||
Prüflingen, die 10 Minuten lang | ||||
gegen eine rotierende, verchromte | 200—235 | 352 -463 | 550—60O1) | |
Scheibe gedrückt wurden (μτη) .. | 300—358 | |||
Tiefe des Verschleißens von | ||||
Prüflingen, die 10 Minuten lang | ||||
gegen eine rotierende Scheibe aus | ||||
hochfrequenzabgeschrecktem | ||||
Gußeisen mit Lamellengraphit | 350-^400 | über 600') | 330—350') | |
gedrückt wurden {μία) | 500—6001I | |||
') Neigt zum Festfressen.
Teil B Erfindungsgemäße Legierungen
Legierungszusammcnsclzung
Bet spiel 2
Beispie] 4
Kohlenstoff
Bor
Eisen
Prüflingen, die 10 Minuten lang gegen eine rotierende, verchromte
Scheibe gedrückt wurden (pan) ..
Tiefe des Verschleißes von
Prüflingen, die 10 Minuten lang gegen eine rotierende Scheibe aus hochfrequenzabgescnrecktem
Gußeisen mit Lamellengraphit gedruckt wurden (pin)
U4
0,78
Rest
193—212
4,0
0,768
Rest
2,8
1,04
Rest
110—123
115—128
3,91
1,82
Rest
86—92
73— 92
58— 75
56— 63
50—55
Aus der Tabelle I erkennt man, daß die erfindungsgemäße Sinterlegierung eine höhere Verschleißfestigkeit
hat als die bekannten Legierungen.
;s m it s-
Außer den vorstehenden Beispielen wurden nachstehende Sinterlegierungen erzeugt, welche dieselbe
Zusammensetzung hatten wie jeweils eine der Legierungen gemäß den vorstehenden Beispielen, jedoch unter
Zusatz von Nickel und/oder Molybdän, einzeln oder in Kombination.
Tabelle II Zusammensetzung von mit Ni und/oder Mo modifizierten Sinterlegierungen (%)
C | B | Ni | Mo | Rest | Andere Elemente | |
(D | 1,24 | 0,78 | 2.0 | Fe | Verunreinigungen | |
(2) | 1.24 | 0,78 | 1,5 | 0,5 | Fe | Verunreinigungen |
(3) | 2,8 | 1,04 | 2,0 | — | Fe | Verunreinigungen |
(4) | 2,8 | 1,04 | 1.5 | 0,5 | Fe | Verunreinigungen |
(5) | 3.91 | 1,82 | 1.5 | 0,5 | Fe | Verunreinigungen |
(6) | 3,91 | 1,82 | — | 0,5 | Fe | Verunreinigungen |
Die Gesamtmenge der Verunreinigungen und der zusätzlich in den erfindungsgemäß vorgesehenen Bestand
teilen Kohlenstoff, Bor, Nickel, Molybdän und Eisen vorhandenen Legierungselemente soll vorzugsweise 3°/
nicht übersteigen, weil ein höherer Gehalt an Verunreinigungen und solchen zusätzlichen Legierungselementei
die Verschleißfestigkeit der Legierung beeinträchtigen würde.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
- Patentansprüche:L Verschleißfeste borreiche Sinterlegierung, d adurcb gekennzeichnet,daßsieaus 1,0bis 4,0% Kohlenstoff, 0,5 bis 2,0% Bor und mindestens 84% Eisen neben herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht
- 2. Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 5% Nickel enthält
- 3. Sinterlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sie bis zu 2% Molybdän enthält.
- 4. Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an Ver- <s unreinigungen höchstens 3% beträgt.Weiter besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Sinterlegierung, die sich bei hoher Verschleißfestigkeit durch erhöhte Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit auszeichnetDie Erfindung besteht in einer verschleißfesten borreichen Legierung, die aus 1,0 bis 4,0% Kohlenstoff, 05 bjs 20% Bor, mindestens 84% Eisen und gegebenenfalls bis zu 5% Nickel und/oder bis zu 2% Molybdän sowie den berstellungsbedingten Verunremigun-
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DE2320525B2 true DE2320525B2 (de) | 1975-01-16 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JPS6282186U (de) * | 1985-11-08 | 1987-05-26 | ||
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DE19650769C2 (de) * | 1995-12-08 | 2002-03-07 | Hitachi Powdered Metals | Herstellungsverfahren von einer Sintereisenlegierung, die bezüglich der Verarbeitbarkeit verbessert ist, und ein Pulvergemisch für die Herstellung |
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- 1972-04-22 JP JP4080972A patent/JPS5148124B2/ja not_active Expired
-
1973
- 1973-04-21 DE DE19732320525 patent/DE2320525B2/de active Pending
Also Published As
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