DE2443111A1 - SELF-LUBRICATING IRON ALLOY - Google Patents

SELF-LUBRICATING IRON ALLOY

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DE2443111A1
DE2443111A1 DE19742443111 DE2443111A DE2443111A1 DE 2443111 A1 DE2443111 A1 DE 2443111A1 DE 19742443111 DE19742443111 DE 19742443111 DE 2443111 A DE2443111 A DE 2443111A DE 2443111 A1 DE2443111 A1 DE 2443111A1
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iron
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carbon
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DE19742443111
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Yasuo Imada
Yoshiyuki Mizutani
Koichi Nakajima
Masaaki Tada
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Toyota Central R&D Labs Inc
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Selbstschmierende Eisenlegierung Self-lubricating iron alloy

Die Erfindung betrifft eine selbstschmierende Eisenlegierung oder eine selbstschmierende Legierung auf ·Eisengrundlage mit hoher Abnutzungsbeständigkeit, die Vanadium oder Niob, Schwefel oder Selen und Kohlenstoff und als Rest Eisen enthält» Die Grenzgehalte der Legierungsmaterialien werden im folgenden näher angegeben.The invention relates to a self-lubricating iron alloy or a self-lubricating alloy · iron-based high-wear resistance, vanadium or niobium, sulfur or selenium and carbon, and the balance iron containing "The intrinsic contents of alloying materials are given in detail below.

Es ist gut bekannt, daß Verbindungen aus Schwefel oder Selen mit einem Metall wie aus den Gruppen IVB, VB und VIB des Periodischen Systems eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit aufweisen« Beispiele sind TiS2, TiSe2, ZrS2, ZrSe2, VS2, ρ NbS2^ NbSe2, TaS2, TaSe31 It is well known that compounds of sulfur or selenium with a metal such as those from groups IVB, VB and VIB of the Periodic Table have excellent lubricity . Examples are TiS 2 , TiSe 2 , ZrS 2 , ZrSe 2 , VS 2 , ρ NbS 2 ^ NbSe 2 , TaS 2 , TaSe 31

MoS2, MoSe2, WS2 undMoS 2 , MoSe 2 , WS 2 and

Alle diese Verbindungen besitzen niedrige Friktionseigen schaf ten und werden als Schmiermittel in den folgenden Formen All of these compounds have low friction properties and are used as lubricants in the following forms

angewendet.applied.

(1) Als fester Überzug auf der Oberfläche eines Materials, das der Friktion unterliegt; (1) As a solid coating on the surface of a material subject to friction;

509812/101 1509812/101 1

(2) als feste Mischling, worin die angegebenen Verbindungen mit hohem Schmiervermögen in Form eines Überzugs oder einer Schicht auf das Grundmaterial gebunden sind, wobei man einen Klebstoff wie ein organisches Harz verwendet, und(2) as a solid hybrid, wherein the specified compounds with high lubricity in the form of a coating or a layer are bonded to the base material using an adhesive such as an organic resin, and

(3) als Lösung oder Dispersion in einem flüssigen Schmiermittel.(3) as a solution or dispersion in a liquid lubricant.

Obgleich die oben angegebenen Verbindungen eine Reihe von Vorteilen aufweisen, besitzen sie auch verschiedene Nachteile, wenn sie in den angegebenen Formen eingesetzt werden. Diese sind, unter Verwendung der gleichen Absatzziffern wie oben:Although the above compounds have a number of advantages, they also have various disadvantages, if they are used in the specified forms. These are, using the same paragraph numbers as above:

(1) Die Verbindungen in Form eines Überzugs flocken oder schälen sich von dem Grundmetall ab, so daß die Schmiereigenschaften, die durch die Verbindung erreicht werden, abnehmen, wenn die Abnutzung fortschreitet;(1) The compounds in the form of a coating flake or peel off from the base metal, so that the lubricating properties, those achieved by the connection decrease as wear and tear progresses;

(2) die festen Verbindungen besitzen eine schlechte thermische Beständigkeit;(2) the solid joints are poor in thermal resistance;

(3) die Lösung oder Dispersion teilt sich schließlich in das flüssige Schmiermittel, so daß keine einheitliche Verteilung auf der gesamten Oberfläche, die der Friktion unterliegt, mehr gewährleistet ist.(3) the solution or dispersion eventually divides into the liquid lubricant so that it is not uniform Distribution over the entire surface, which is subject to friction, is more guaranteed.

Es besteht daher ein Bedarf nach Mitteln, die die ausgezeichneten Schmiereigenschaften der angegebenen Verbindungen besitzen und die verwendet werden können, ohne daß die aufgezählten Nachteile auftreten. Die Anmelderin hat in der japanischen Patentanmeldung 51259/S46 ein Mittel beschrieben, das diesen Bedarf deckt. Entsprechend der Anmeldung kann eine Legierung auf Eisengrundlage formuliert werden, die einen niedrigen Friktionskoeffizienten aufweist, indem man von 4 bis 3096 (alle Gehalte sind durch das Gewicht ausgedrückt) Titan, Zirkon, Vanadium, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Mischungen davon und 0,5 bis 5% entweder Schwefel oder Selen mitverwendet. Durch die Verwendung solcher Mittel ist, da die Eisengrundlegierung selbst ausgezeichnete Schmiereigen-There is therefore a need for agents which have the excellent lubricating properties of the specified compounds and which can be used without the enumerated disadvantages occurring. The applicant has described a means in Japanese patent application 51259 / S46 which meets this need. According to the application, an iron-based alloy having a low coefficient of friction can be formulated by adding from 4 to 3096 (all contents are expressed by weight) titanium, zircon, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten or mixtures thereof and 0 , 5 to 5% either sulfur or selenium is used. The use of such agents means that the iron base alloy itself has excellent lubricating properties.

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schäften aufweist, die Gefahr des Abflockens oder Abschälens des festen Überzugs oder die Trennung in einen Überzug aus der Dispersion oder Lösung beseitigt. Jedoch ist die Abnutzungsbeständigkeit solcher Mittel geringer als optimal.has shafts, the risk of flaking or peeling the solid coating or the separation into a coating eliminated from the dispersion or solution. However, it is abrasion resistance such means less than optimal.

Gegenstand der Erfindung sind Eisengrundlegierungen, die 2 bis 30 Gew.% Vanadium oder Niob, 1 bis 5 Gew.% Schwefel oder Selen und 0,3 bis 1,5 Gew.% Kohlenstoff und als Rest Eisen enthalten und die ausgezeichnete Selbstschmierungseigenschaften aufweisen, d.h. einen niedrigen Friktions- bzw. Reibungs-' koeffizienten wie auch eine ausgezeichnete Abnutzungsbeständigkeit. Im allgemeinen sollte das Gewicht an Nicht-Eisenmetall größer sein als das, das zur Bildung des entsprechenden Carbids erforderlich ist, so daß eine wirksame Menge an dem entsprechenden Vanadium- oder Niobsulfid oder Selenid gebildet wird. Eine wirksame Menge ist die, die einen niedrigen Friktionskoeffizienten ergibt.The invention relates to iron base alloys which contain 2 to 30% by weight of vanadium or niobium, 1 to 5% by weight of sulfur or Selenium and 0.3 to 1.5% by weight carbon and the remainder iron and which have excellent self-lubricating properties, i.e. a low friction or friction ' coefficient as well as excellent wear resistance. In general, the weight should be non-ferrous metal be greater than that required to form the corresponding carbide, so that an effective amount of the corresponding vanadium or niobium sulfide or selenide is formed. An effective amount is the one that has a low one Friction coefficient results.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, selbstschmierende Legierungen auf Eisengrundlage zu schaffen, die einen niedrigen Friktionskoeffizienten besitzen und die ihre charakteristischen Eigenschaften während langer Zeiten und langem Gebrauch beibehalten.The present invention is therefore based on the object of creating self-lubricating iron-based alloys, which have a low coefficient of friction and which retain their characteristic properties for a long time and maintained for long periods of use.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage zu schaffen, die Vanadium oder Niob, Schwefel oder Selen und Kohlenstoff zusätzlich zu dem Eisen enthält. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage zu schaffen, die eine ausgezeichnete Abnutzungsbeständigkeit, gute Bearbeitbarkeit auf Maschinen, gute Verarbeitbarkeit zeigt und keine Versprödung aufweist. Der Erfindung liegt außerdem die Aulgabe zugrunde, eine selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage zu schaffen, die frei ist von Rotbrüchigkeit. Eine weitere Aufgabe derThe invention is also based on the object of creating a self-lubricating iron-based alloy, which contains vanadium or niobium, sulfur or selenium and carbon in addition to the iron. The invention continues the objective is to create a self-lubricating iron-based alloy that has excellent wear resistance, shows good machinability on machines, good workability and exhibits no embrittlement. The invention is also based on the task of creating a self-lubricating iron-based alloy, which is free from redness. Another task of the

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vorliegenden Erfindung besteht darin, eine selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage zu schaffen, die unter hoher Belastung einen Reib-Gleitkontakt ermöglicht.The present invention is to provide a self-lubricating iron-based alloy which can be used under high Load allows a friction-sliding contact.

Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung, die die charakteristischen Merkmale und Eigenschaften und Bestandteile, wie sie im folgenden näher erläutert werden, besitzt. Die erfindungsgemäße selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage enthält:2 bis 30 Gew.% Vanadium oder Niob, 1 bis 5 Gev*.% Schwefel oder Selen und 0,3 bis 1,5 Gew.% Kohlenstoff, Rest Eisen. Der Kohlenstoff ist in der Legierung für die Kombination mit dem zugefügten Metall erforderlich, damit sich entweder Vanadiumcarbid oder Niobcarbid bildet, die beide zur Abnutzungsbeständigkeit der Legierung beitragen. Im allgemeinen nimmt die Abnutzungsbeständigkeit mit der Menge an vorhandenem Kohlenstoff zu. Wenn der Kohlenstoffgehalt über ungefähr 1,5% erhöht ist, nimmt jedoch die Schmierfähigkeit der Legierung ab. Wenn umgekehrt die Menge an vorhandenem Kohlenstoff* unter ungefähr 0,3% liegt, wird die Abnutzungsbeständigkeit der Legierung nicht wesentlich verbessert. The invention relates to a composition which has the characteristic features and properties and components, as they are explained in more detail below, has. The self-lubricating iron-based alloy of the present invention contains: 2 to 30% by weight vanadium or niobium, 1 to 5% by weight sulfur or selenium and 0.3 to 1.5% by weight carbon, Remainder iron. The carbon is required in the alloy to combine with the added metal in order for it to become forms either vanadium carbide or niobium carbide, both of which contribute to the wear resistance of the alloy. In general the wear resistance increases with the amount of carbon present. When the carbon content is over is increased by about 1.5%, however, the lubricity of the alloy decreases. If vice versa the amount of present Carbon * is below about 0.3%, the wear resistance of the alloy is not significantly improved.

Die Menge an vorhandenem Kohlenstoff muß mit der Menge an Vanadium oder Niob in der Legierung im Einklang stehen. Wenn die Menge an vorhandenem Kohlenstoff zu groß ist, bezogen auf die Menge an Vanadium oder Niob, wird nicht ausreichend Sulfid oder Selenid gebildet, und dies führt zu einem schlechten Schmiervermögen der Legierung. Andererseits muß die Menge an Vanadium oder Niob, die vorhanden ist, diejenige überschreiten, die zur Bildung des entsprechenden Carbids erforderlich ist, durch eine Menge, die ausreicht, um eine wirksame Menge an Sulfid oder einem Selenid zu bilden, wobei eine wirksame Menge die ist, die das Schmiervermögen der Legierung wesentlich verbessert.The amount of carbon present must be consistent with the amount of vanadium or niobium in the alloy. if the amount of carbon present is too large relative to the amount of vanadium or niobium, becomes insufficient Sulfide or selenide is formed, and this leads to poor lubricity of the alloy. On the other hand, the crowd must of vanadium or niobium that is present exceed that required to form the corresponding carbide is, by an amount sufficient to form an effective amount of sulfide or a selenide, wherein an effective amount is that which will substantially improve the lubricity of the alloy.

Die Mengen an Vanadium oder Niob müssen auf ungefähr 30% beschränkt werden, da die Anwesenheit von einem dieser MetalleThe amounts of vanadium or niobium must be limited to approximately 30% be given the presence of one of these metals

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im Überschuß über diesen Wert zu einer Versprodung der Legierung und zu einer Abnahme in der Verarbeitbarkeit führt· Die oberen Grenzen betragen somit ungefähr 30% für Vanadium oder Niob, ungefähr 5% für Schwefel oder Selen und ungefähr 1,5% für Kohlenstoff. Wenn die Menge an Kohlenstoff in Richtung der oberen Grenze erhöht wird, muß die Menge an Vanadium oder Niob entsprechend erhöht., werden, damit ein Überschuß an zugefügtem Metall vorhanden ist, um ein Selenid oder Sulfid zu bilden. Es soll bemerkt werden, daß die obere Grenze für den Schwefel und das Selen, nämlich ungefähr 5%„ durch die Tatsache bestimmt wird, daß,wenn diese Materialien in Mengen vorhanden sind, die die angegebene Grenze Überschreitens, Rotbrüchigkeit in der Legierung aud?- tritt» Andererseits ergeben Schwefel·= oder Selenmengen unter ungefähr 1% nicht das erforderliche Schmiervermögen in der fertigen Legierung«in excess of this value leads to embrittlement of the alloy and a decrease in workability · The upper limits are thus approximately 30% for vanadium or niobium, approximately 5% for sulfur or selenium and approximately 1.5% for carbon. When the amount of carbon is increased towards the upper limit, the amount of vanadium or niobium must be increased accordingly in order that there is an excess of added metal to form a selenide or sulfide. It should be noted that the upper limit for the sulfur and selenium, namely about 5% "is determined by the fact that when these materials are present in amounts exceeding the stated limit, red brittleness in the alloy can be seen?" occurs »On the other hand, sulfur · = or amounts of selenium below approximately 1% do not produce the required lubricity in the finished alloy«

Die erfindungsgemäßen Legierungen 'besitzen, wenn sie den im folgenden beschriebenen Friktionsversuchen unterworfen werden, Friktionskoeffizientenp die so niedrig sind wie 0,13,The alloys according to the invention have, if they are subjected to the friction tests described below, friction coefficients p which are as low as 0.13,

—5 "5-5 "5

und Abnutzungsmengenj, die so niedrig sind wie 3»1 x 10 cm Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß der Vanadiumgehalt mindestens ungefähr 3% bei Fe~V-S-C-Legierungen beträgt, daß der Niobgehalt mindestens 5% bei Fe-Nb-S-C-Legierungen beträgt und daß er mindestens etwa 3% bei Fe-Nb-Se-C-Legierungen beträgt<, Wie zuvor erwähnt wurde, ist es wünschenswert ρ daß der Vanadium- oder Niobgehalt und der Schwefeloder Selengehalt erhöht werden, wenn der Kohlenstoffgehalt erhöht wird, solange wie die Gehalte an den verschiedenen Zusatzstoffen innerhalb der bereits angegebenen Gewichtsgrenzen liegen.and amounts of wear j as low as 3 »1 x 10 cm. In general, it is preferred that the vanadium content be at least about 3% for Fe-VSC alloys, that the niobium content be at least 5% for Fe-Nb-SC alloys and that it is at least about 3% in Fe-Nb-Se-C alloys. As previously mentioned, it is desirable ρ that the vanadium or niobium content and the sulfur or selenium content be increased when the carbon content is increased as long as the contents of the various additives are within the weight limits already given.

Versuchsergebnisse aus 19 Legierungen sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.Experimental results from 19 alloys are shown in the following Table I listed.

50981 2/101150981 2/1011

V(Nb; S(SV (Nb; S (S 0,9S0.9S e; ce; c - 6 -
Tabelle I
- 6 -
Table I.
24431112443111 10 -Onr genbeugungsver-
such
10 -Onr diffraction prevention
search
«-Fe,«-Fe, cx-VScx-VS , ve, ve o, Fe0Nbo, Fe 0 Nb
3j2V3j2V 1,0"1.0 " 0,350.35 Friktions- Abnutzung Struktur,bestä-
koeffizient ίη_ς ^ tigt durch Rönt-
Frictional wear structure, resistant
coefficient ίη_ς ^ determined by X-ray
29,629.6 «-Fe,«-Fe, o<-VSo <-VS , VC, VC
6,1"6.1 " 2,9"2.9 " 0,97^0.97 ^ 12,512.5 «-Fe,«-Fe, oc-VSoc-VS , ve, ve 6,3"6.3 " 2,9"2.9 " 0,310.31 0,240.24 22,522.5 o<-Fe,o <-Fe, (X-VS(X-VS , ve, ve Probe Zusammen-
Nr. setzung.Gew.%
Rehearsal
No. Settlement weight%
11,0"11.0 " 3^1"3 ^ 1 " 1^381 ^ 38 0,230.23 5,05.0 «-Fe,«-Fe, <*-VS<* - VS , VC, VC
16,4"16.4 " 4,8"4.8 " 0s960 s 96 0,180.18 10,810.8 <x-Fe,<x-Fe, oc-VSoc-VS , VC, VC 11 9J0"9 J 0 " 5,0"5.0 " 0,410.41 0,180.18 15,615.6 oc-Fe,oc-Fe, oc-VSoc-VS , ve, ve 22 15,2"15.2 " 5,0"5.0 " 1,471.47 0,170.17 3,53.5 °*— γ e,° * - γ e, oc-VSoc-VS , VC, cr-FeV, VC, cr-FeV 33 28,4"28.4 " 4,9"4.9 " 1,451.45 0,130.13 3,13.1 «x-Fe,«X-Fe, oc-VSoc-VS , VC, FeS, VC, FeS 44th 8,0"8.0 " 1,0"1.0 " 1,451.45 0,130.13 3,63.6 <*-Fe,<* - Fe, «■-vs«■ -vs 55 9,9"9.9 " 1,9"1.9 " -- 0,130.13 40,340.3 <*-Fe,<* - Fe, oc-VSoc-VS 66th 14,8"14.8 " 1,3Se1.3Se -- 0,210.21 37,737.7 oc-Fe,oc-Fe, VSeVSe , ve, ve 77th 6,3"6.3 " 4,5"4.5 " 1,221.22 0,230.23 7,47.4 oc-Fe,oc-Fe, VSeVSe , ve, ve 88th 5,0"5.0 " 4,6"4.6 " 0,370.37 0,210.21 28,128.1 oc-Fe,oc-Fe, VSeVSe , ve, ve 99 9,8"9.8 " 4,6"4.6 " 1,481.48 0,230.23 4,04.0 tx-Fe,tx-Fe, VSe,VSe, VC, cr-FeVVC, cr-FeV 1010 22,6"22.6 " 2,1"2.1 " 1,491.49 0.160.16 3,83.8 oc-Fe,oc-Fe, VSeVSe 1111 10,0"10.0 " 1.2S1.2S -- 0f170 f 17 40,540.5 oc-Fe,oc-Fe, NbS^NbS ^ NbCNbC 1212th 6,3Nb6.3Nb 4,7"4.7 " 0^340 ^ 34 0,160.16 24,924.9 e<-Fe,e <-Fe, NbS,NbS, NbCNbC 1313th 26,0"26.0 " 3,2"3.2 " 1,491.49 0,220.22 3,33.3 o<-Fe,o <-Fe, NbS,NbS, NbC, Fe0NbNbC, Fe 0 Nb 1414th 26,2"26.2 " 2,3"2.3 " 1,021.02 0,220.22 4,24.2 oc-Fe,oc-Fe, NbS,NbS, Fe?NbFe? Nb 1515th 15,1"15.1 " 1,4Se1.4Se -- 0,140.14 36,636.6 «-Fe,«-Fe, NbSeNbSe o, NbCo, NbC 1616 4,1"4.1 " 5,0"5.0 " 0,380.38 0,150.15 22,022.0 oc-Fe,oc-Fe, NbSeNbSe o, NbCo, NbC 1717th 15.0"15.0 " 4,9"4.9 " 1,411.41 0,190.19 3,83.8 «x-Fe,«X-Fe, NbSe0. NbC, Fe0NbNbSe 0 . NbC, Fe 0 Nb 1818th 25J8"25J8 " 2,0"2.0 " 1,501.50 0,220.22 3,63.6 NbSeNbSe 1919th 10,2"10.2 " S45CS45C -- 0,160.16 33,233.2 2020th 0,170.17 34,834.8 2121 0,200.20 2222nd 0,450.45 2323 2424 2525th

Bemerkung: Der Rest in den obigen Legierungen ist EisenNote: The remainder in the above alloys is iron

Zur Herstellung der Proben werden elektrolytisches Eisen und Eisen-Kohlenstoff-Grundlegierung vollständig in einem Schmelztiegel unter Rühren geschmolzen, danach wird entweder Vanadium oder Niob als Eisen-Vanadium-Grundlegierung (Ferrovanadium) oder als Eisen-^Niob-Grundlegierung (Ferroniob) zu der so hergestellten Schmelze gegeben. Nachdem die zugefügten Metalle vollständig in dem geschmolzenen elektrolytischen Eisen geschmolzen sind, wird Schwefel oder Selen in Form von FeS oderTo prepare the samples, electrolytic iron and iron-carbon base alloy are completely placed in a crucible melted while stirring, then either vanadium or niobium is used as an iron-vanadium base alloy (ferrovanadium) or as an iron ^ niobium base alloy (ferroniobium) to the so given melt produced. After the added metals are completely melted in the molten electrolytic iron is sulfur or selenium in the form of FeS or

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FeSe wieder unter Rühren zugegeben, anschließend wird Aluminium als Deoxydationsmittel zugefügt. Die so hergestellte Schmelze wird dann in eine Schmelzform gegossen. Die Strukturen der Legierungen werden mit einem optischen Mikroskop, Röntgenbeugungsspektren und EPMA-Analyse untersucht. Die Friktionsversuche erfolgen mit einem JIS (Japanese Industrial Standard)-Friktionstestgerät mit konstanter Geschwindigkeit bei einer Friktionsgeschwindigkeit von 7*9 m/sec und einem wirksamen Druck von 3 kg/cm und einem Gegenstück, gegen das Proben gepreßt werden, wobei als Gegenstück JIS S5OC (Kohlenstoffstahl für Maschinenteile) verwendet wird. Die Abnutzungsversuche werden unter Verwendung einer Vorrichtung mit Platte und Ring für die Untersuchung der Abnutzung mit einer Friktionsgeschwindigkeit von 0,98 m/sec und einer Endbeladung von 3»3 kg mit einer Friktionsentfernung von 200 m durchgeführtj wobei das Gegenstück, gegen das die Proben gepreßt wurden, gehärtetes JIS S50C (Kohlenstoffstahl für Maschinenteile) ist.FeSe is added again with stirring, then aluminum is added as a deoxidizing agent. The melt produced in this way is then poured into a melt mold. The structures of the alloys are examined with an optical microscope, X-ray diffraction spectra and EPMA analysis. The friction tests are carried out with a JIS (Japanese Industrial Standard) friction tester at a constant speed at a friction speed of 7 * 9 m / sec and an effective pressure of 3 kg / cm and a counterpart against which samples are pressed, the counterpart being JIS S5OC (Carbon steel for machine parts) is used. The wear tests are carried out using a device with a plate and ring for the investigation of wear with a friction speed of 0.98 m / sec and a final load of 3 »3 kg with a friction distance of 200 m, the counterpart against which the specimens are pressed were, is tempered JIS S50C (carbon steel for machine parts ■).

Zum Vergleich wurden die gleichen Versuche mit JIS S45C und den erfindungsgemäßen Legierungen ohne Kohlenstoff, nämlich Fe-V-Sp Fe-V-Se, Fe-Nb-S und Fe-Nb-Se, durchgeführt.For comparison, the same tests were carried out with JIS S45C and the alloys according to the invention without carbon, namely Fe-VS p Fe-V-Se, Fe-Nb-S and Fe-Nb-Se.

Aus den in Tabelle I aufgeführten Ergebnissen ist erkennbar, daß die erfindungsgemäßen Legierungen, die Kohlenstoff enthalten, eine überlegene Abnutzungsbeständigkeit besitzen, verglichen mit jenen, die keinen Kohlenstoff enthalten (Proben Nr. 10, 11, 16, 20 und 24), wie auch mit S45C(Probe Nr.25). Wenn der Kohlenstoffgehalt über V/o liegt, beträgt die Ab-From the results shown in Table I, it can be seen that the alloys of the present invention containing carbon have superior wear resistance compared to those containing no carbon (Sample Nos. 10, 11, 16, 20 and 24) as well as S45C (sample # 25). If the carbon content is above V / o , the ab-

-5 3-5 3

nutzungsmenge 5 x 10 ^cnr oder weniger. Wenn der Kohlenstoffgehalt bis zu 1,5% erhöht wird, so hat dies auf den Reibungskoeffizienten nur eine vernachlässigbare Wirkung. Die Selbstschmierfähigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen liegt in der Größenordnung von 0,2 oder niedriger, wobei bemerkt werden soll, daß der Wert für S45C 0,45 beträgt. Der Unterschied ist natürlich bedingt durch die Anwesenheit eines Sulfidsamount of use 5 x 10 ^ cnr or less. When the carbon content is increased by up to 1.5%, this has only a negligible effect on the coefficient of friction. The self-lubricity of the alloys according to the invention lies in of the order of 0.2 or less, it being noted that the value for S45C is 0.45. The difference is of course due to the presence of a sulphide

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oder Selenids von einem der Metalle Vanadium oder Niob.or selenide from one of the metals vanadium or niobium.

Wie zuvor angegeben, ist es wünschenswert, die Kohlenstoffgehalte nahe an der oberen angegebenen Grenze zu verwenden wegen der Verbesserung in der Abnutzungsbeständigkeit der entstehenden Legierung. Wenn der Kohlenstoffgehalt jedoch erhöht wird, muß der Vanadium- oder Niobgehalt entsprechend erhöht werden, sq daß ein ausreichender Metallüberschuß vorhanden ist, verglichen mit der Metallmenge, die zur Bildung des Carbids erforderlich ist, so daß eine wirksame Menge an einem Sulfid oder einem Selenid gebildet wird. Beispielsweise ist aus den Proben Nr. 4, 7, 8 und 9 erkennbar, daß die Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird, wenn sich der Kohlenstoffgehalt von 1,38 auf 1,47% erhöht, während der Reibungskoeffizient der Proben Nr. 9 0,21 beträgt und schlechter ist als der der Proben Nr. 7 und 8. Man nimmt an, daß dieser schlechtere Wert auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die.Menge an vorhandenem Vanadium■relativ gering ist, d.h'. 8%, so daß nicht ausreichend Vanadium für die Bildung einer Vanadium-Schwefel-Verbindung vorhanden ist. Der Reibungskoeffizient der Probe Nr. 4 ist so niedrig wie 0,18, er ist jedoch etwas schlechter als der der Proben Nr. 7 und 8. Dies ist durch die Tatsache bedingt, daß die Mengen an Vanadium und Schwefel und insbesondere an Schwefel relativ gering sind, so daß die Menge an gebildeter Vanadium-Schwefel-Verbindung nicht ausreicht, um das optimale Selbstschmiervermögen zu erreichen. Im Gegensatz· zu den Proben Nr. 4 und 9 zeigen die Proben Nr. 7 und 8 ausgezeichnete Abnutzungsbeständigkeit und ausgezeichnete Selbstschmierfähigkeit. Diese Proben besitzen einen Friktionskoeffizienten von 0,13· Dies ist durch die Tatsache bedingt, daß ausreichende Mengenan Vanadium und Schwefel vorhanden sind,bezogen auf die Menge an vorhandenem Kohlenstoff.As previously indicated, it is desirable to use the carbon contents close to the upper limit specified because of the improvement in the wear resistance of the resulting alloy. However, as the carbon content is increased, the vanadium or niobium content must be increased accordingly so that there is sufficient excess metal compared to the amount of metal required to form the carbide so that an effective amount of a sulfide or selenide is formed will. For example, it can be seen from Samples Nos. 4, 7, 8 and 9 that the wear resistance is improved as the carbon content is increased from 1.38 to 1.47%, while the coefficient of friction of Samples Nos. 9 is 0.21 and is inferior to that of Sample Nos. 7 and 8. It is believed that this inferior value is due to the fact that the amount of vanadium present is relatively small, i.e.. 8%, so that there is not enough vanadium for the formation of a vanadium-sulfur compound. The coefficient of friction of Sample No. 4 is as low as 0.18, but it is slightly inferior to that of Sample Nos. 7 and 8. This is due to the fact that the amounts of vanadium and sulfur, and particularly sulfur, are relatively small are, so that the amount of vanadium-sulfur compound formed is not sufficient to achieve optimum self-lubricating properties. In contrast to Samples Nos. 4 and 9, Samples Nos. 7 and 8 show excellent wear resistance and excellent self-lubricity. These samples have a coefficient of friction of 0.13 · This is due to the fact that sufficient amounts of vanadium and sulfur are present relative to the amount of carbon present.

Die Zusammensetzungen der Tabelle II sind bevorzugte Zusammensetzungen, was die Selbstschmierfähigkeit und die Abnutzungs-The compositions of Table II are preferred compositions what the self-lubricity and the wear and tear

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beständigkeit betrifft. Wenn jedoch eine maximale Abnutzungsbeständigkeit nicht erforderlich ist, kann der Kohlenstoffgehalt in Richtung auf die untere Grenze, nämlich 0,3%s erniedrigt werden, und dabei ist es möglich, den Vanadium- oder Niobgehalt zu erniedrigen und somit die Kosten der Legierung zu vermindern, während man eine gute * Selbstschmierfähigkeit erhält„ Die Probe Nr8 6 von Tabelle I ist ein Beispiel einer solchen Legierung, der Kohlenstoffgehalt beträgt OS41% und der Vanadiumgehalt beträgt 9,0%. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,13, aber die Abnutzungsmenge wird relativ hoch, nämlich 15,6 χ 10 cm »persistence concerns. However, if maximum wear resistance is not required, the carbon content can be decreased towards the lower limit, namely 0.3% s , and it is possible to decrease the vanadium or niobium content and thus reduce the cost of the alloy, while good * self-lubricity is obtained. "Sample No. 8 6 of Table I is an example of such an alloy, the carbon content is O S 41% and the vanadium content is 9.0%. The coefficient of friction is 0.13, but the amount of wear becomes relatively high, namely 15.6 χ 10 cm »

Tabelle IITable II

Zusammensetzung Gewe% Gew.% Gevj.% Composition wt% wt e.% Gevj.%

1 15-30 V 2,7-5,0 S 1,35-1,50 C1 15-30 V 2.7-5.0 S 1.35-1.50 C

2 15=30 V 4,0-5,0 Se 1,35-1,50 C2 15 = 30 V 4.0-5.0 Se 1.35-1.50 C

3 20=30 Nb 3,0-5,0 S 0,90-1,50 C3 20 = 30 Nb 3.0-5.0 S 0.90-1.50 C

4 13=30 Nb 4*0-5,0 Se 1,30-1,50 C4 13 = 30 Nb 4 * 0-5.0 Se 1.30-1.50 C

Es soll bemerkt werden„ daß der letzten Spalte von Tabelle I zu entnehmen ist? daß das zugegebene Metall als Sulfid oder Selenid und als Carbid in vier der Proben, nämlich Nr. 8S 15 ο 19 und 23, vorhanden ist und daß ebenfalls eine Verbindung zwischen dem Eisen und dem zugegebenen Metall gebildet wirdo Es gibt ebenfalls drei Fälle von solchen Eisenverbindungen, bei denen der Kohlenstoff fehlt.It should be noted, "That the last column of Table I shows ? that the added metal is present as sulfide or selenide and as carbide in four of the samples, namely Nos. 8 S 15 o 19 and 23, and that a compound is also formed between the iron and the added metal. There are also three cases of such Iron compounds that lack carbon.

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Claims (7)

-ίο. 244311Ϊ Patentansprüche-ίο. 244311Ϊ claims 1. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage, enthaltend im wesentlichen 2 bis 30 Gew.% V oder Nb, 1 bis 5 Gew.% S oder Se und 0,3 bis 1,5 Gew.% C und als Rest Eisen.1. Self-lubricating iron-based alloy, containing essentially 2 to 30% by weight of V or Nb, 1 up to 5% by weight of S or Se and 0.3 to 1.5% by weight of C and as Remainder iron. 2. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der V-Gehalt 3 bis 30 Gew.% für Fe-V-S-C-Legierungen, der Nb-Gehalt 5 bis 30 Gew.% für Fe-Nb-S-C-Legierungen und der Nb-Gehalt 3 bis 30 Gew.% für Fe-Nb-Se-C-Legierungen betragen.2. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the V content 3 to 30% by weight for Fe-V-S-C alloys, the Nb content 5 to 30% by weight for Fe-Nb-S-C alloys and the Nb content 3 to 30% by weight for Fe-Nb-Se-C alloys. 3. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Mengen an Verbindungen der ersten Gruppe, der zweiten Gruppe und des Kohlenstoffs so gewählt werden, daß die Verbindung der ersten Gruppe mit der Gesamtmenge an vorhandenem Kohlenstoff ein Carbid bilden kann, daß zusätzlich eine Menge dieser Verbindung mit einer Verbindung der zweiten Gruppe der Legierung Selbstschmierfähigkeit verleihen kann.3. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the relative Amounts of compounds of the first group, the second group and the carbon are chosen so that the Compound of the first group with the total amount of carbon present can form a carbide that in addition an amount of this compound with a compound of the second group give the alloy self-lubricity can. 4. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vanadiumgehalt zwischen 15,0 und 30,0 Gew.%, der Schwefelgehalt zwischen 2,7 und 5,0 Gew.% und der Kohlenstoffgehalt zwischen 1,35 und 1,50 Gew.% liegen und daß der Res't Eisen ist.4. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the vanadium content between 15.0 and 30.0% by weight, the sulfur content between 2.7 and 5.0% by weight and the carbon content between 1.35 and 1.50 wt.% And that the Res't is iron. 5. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vanadiumgehalt zwischen 15 und 30 Gew.%, der Selengehalt zwischen 4,0 und 5,0 Gew.% und der Kohlenstoffgehalt zwischen 1,35 und 1,50 Gew.% liegen, wobei der Rest Eisen ist.5. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the vanadium content between 15 and 30% by weight, the selenium content between 4.0 and 5.0% by weight and the carbon content between 1.35 and 1.50 wt.% with the remainder being iron. 509812/1011509812/1011 6. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^-daß der Mobgehalt zwischen 20 und 30 Gew.%, der Schwefelgehalt zwischen 3,0 und 5,0 Gew.% und der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,90 und 1,50 Gew. % liegen, wobei der Rest Eisen ist» '■·■.:;6. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the mob content between 20 and 30% by weight, the sulfur content between 3.0 and 5.0 wt.% and the carbon content between 0.90 and 1.50% by weight, the remainder being iron »'■ · ■.:; 7. Selbstschmierende Legierung auf Eisengrundlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobgehalt zwischen 13 und 30 Gew.%, der Selengehalt zwischen 4,0 und 5,0 Gew.% und der Kohlenstoffgehalt zwischen 1,30 und 1,50 Gevr»% liegen, wobei der Rest Eisen ist.7. Self-lubricating iron-based alloy according to claim 1, characterized in that the niobium content between 13 and 30% by weight, the selenium content between 4.0 and 5.0% by weight and the carbon content between 1.30 and 1.50% by weight » % , with the remainder being iron. J 509812/1011 J 509812/1011
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