DE2646276A1

DE2646276A1 - Austenitische gusseisenlegierung und verfahren fuer die herstellung von auf verschleiss beanspruchten maschinenteilen

Info

Publication number: DE2646276A1
Application number: DE19762646276
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Beyer; Hans-Jochem Dr Neuhaeuser; Hans-Juergen Veutgen
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1976-10-14
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2646276B2; JPS5348016A; DE2646276C3

Description

Austenitische Gußeisenlegierung und Verfahren flir die Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen Die Erfindung betrifft eine austenitische Gußeisenlegierung und das Verfahren zur Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten, insbesondere dünnwandigen Maschinenteilen hoher Härte Austenitische Gußeisenlegierungen mit Lamellen - oder Kugelgraphit, wie sie beispielsweise in der DIN 1694 beschrieben sind, werden im Maschinenbau wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit, ihrer hohen Verschleißfestigkeit, ihrer guten Hitzebeständigkeit und ihren guten Gleiteigenschaften beispielsweise zur Herstellung von Pumpen, Ventilen, Laufbüchsen und Dichtteilen in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt . Im allgemeinen werden Gußstücke aus austenitischem Gußeisen direkt im gegossenen Zustand weiterverarbeitet, ohne daß weitere Wärmebehandlungen vorgenommen werden . Zur Veränderung ihrer physikalischen Eigenschaften und auch zur Vennide rung von Gußspannungen können jedoch Wärmebehandlungen bei Temperaturen von über 1.0000 C. vorgenommen werden, und nach den Richtlinien der DIN 1694 besitzen dann die Gußstücke aus austenitischem Gußeisen Brinellhärten von zwischen 120 und 250 kp/cm². Bei auf Reibung hochbeanspruchten Maschinenteilen, wie beispielsweise bei Gegenringen für Kühlmittelpumpen in Verbrennungskraftmaschinen oder in Pumpen von Haushaltswasch- Austenitische Gußcisenlegierung und Verfahren für die Herstellung von auf VL rs chleiß beanspruchten Maschinenteilen (1595 ) maschinen, wird zur besseren Verschleißbeständigkeit ein austenitisches Gußeisen mit Graphitausscheidungen und hohem Chromkarbidanteil verlangt . Verbunden mit den hohen Chromkartidanteilen entstehen dann Gußstücke mit Brinellhärten von über 250 2 kp / cm , und entsprechend den Anforderungen werden Brinell-2 härten in den Bereichen zwischen vorzugsweise 250 und 350 kp / cm verlangt . In der Praxis werden zur Herstellung von austenitischen Gußstücken mit den gegenüber den Anhaltsangaben nach DIN 1694 höheren Brinellhärtewerten spezielle Gußverfahren ingsetzt .
So werden beispielsweise nach der DT - PS 2. 045.414 auf Verschleiß beanspruchte Maschinenteile aus austenitischem Gußeisen 2 mit einer Härte von 250 kp / cm und mehr durch spezielle Impfvcrfahren der Gußeisenschmelzen hergestellt . Dieses Verfahren setzt aber in der Praxis eine sehr sorgfältige Dosierung des Impfmittels voraus . Im allgemeinen nämlich lassen sich in der Praxis derartige ImpfverEahren genauso wie spezielle Gattierungen der Öfen, die Konstanz der Gußtemperaturen sowie die weiteren die Qualität beeinflussenden Gußparameter nur sehr schwierig einhalten, so daß beim Guß insbesondere dünnwandiger austenitischer gußeiserner Maschinenteile hoher Härte immer Schwankungen der Härtewerte in großer Streuung weit über die erforderlichen Toleranzwerte hinaus auftreten . Zur Kontrolle müssen dann Austenitische Gußeisenlegierung und Verfahren für die Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen ( 1595 die Härtewerte aller Gußstücke einzeln geprüft werden, und gleichzeitig führt ein relativ hoher AusschuB zu hohen Herstellungskosten der Gußstücke Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine austenitische Gußeisenlegierung und ein Verfahren zu finden, mit dem sich daraus auf Verschleiß hochbeanspruchte, insbesondere dünnwandige Maschinenteile hoher Härte so herstellen lassen, daß die Härtewerte der Gußstücke nur eine optimal geringe Streuung aufweisen, so daß ein extrem geringer Ausschuß entsteht . Gegebenenfalls solt sogar auf eine teure Einzelhärtemessung der Gußstücke verziehtet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer austenitis chen Gußeisenlegierung mit 2,5 - 3,5 7o C 1,0 - 2,5 % Si 0,2 - 8,0 % Mn < 0,5 % P < 0,1 7o 5 1,0 - 5,0 % Cr 2,0 - 5,5 % Cu 10,0 - 20, 7o Ni Austenitische Gußeisenlegierung und Verfahren für die He rstelltmg von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen (1595 sowie Rest Eisen mit bis zu 2 7a herstellungsbedingten Verunreinigungen gelöst Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wiidabei die Gußeisenschmelze ohne vorherige Impfung und ohne spezielle Gattierung der Öfen gegossen, und beim Guß werden keine besonderen Maßnahnten der Koistanthaltung der weiteren Gußparameter getroffen Die so hergestellten, meist dünnwandigen Gußstücke besitzen im Rohlingszustand eine hohe Härte von meist über 280 HB bis hinauf zu 500 HB und aufgrund des vorhandenen hohen Streubereiches sind diese Gußstücke für die Weiterverarbeitung noch nicht geeignet . Deshalb werden erfindungsgemäß in einem weiteren Verfahrensschritt die Gußstücke einer Glühbehandlung in den Bereichen zwischen 550°C. und 850°C. unterworfen.
Bei diesen relativ niedrigen, bisher nicht üblichen Glühtemperaturen hat es sich gezeigt, daß durch die Glühbehandlung von 1 / 4 bis 2 Stunden die Karbide sich teilweise auflösen und dabei ihre Größe und Form verändern, so daß die Härtewerte abnehmen tfberraschenderweise nehmen dabei die ursprünglich höheren Härtewerte stärker als die ursprünglich niedrigeren Härtewerte ab, so daß die im Gußzustand hohe Streuung auf eine geringere Austtnitische Gußeisenlegierung und Verfahren für die Herstellung von auf Verschlciß beanspruchten Maschinenteilen (1595 Streuung zusammenschrumpft . Damit können die Gußstücke in solche Härtebereiche geglüht werden, deren Toleranzen von meist etwa 50 Härtegraden ausreichend für die Herstellung von Gußstücken mit konstanten physikalischen Eigenschaften sind Die gewünschte mittlere Härte kann dabei je nach Bedarf durch Glühtemperatur und Glühzeit erzielt werden. Bei Glühtemperaturen unter 550°C. ist jedoch der Härteabfall zu gering, währcnd bei Temperaturen oberhalb 8500 C. der Härteabfall zu schslell und damit schwer kontrollicrbar erfolgt Das erfindungsgemäß eingesetzte Verfahren bietet ferner den Vorteil, daß die ursprünglich stengel - bis netzförmigen Karbide sich durch die Glühbehandlung durch teilweises Auflösen verfeinern und abrunden, so daß die Bearbeitbarkeit und auch die Gleiteigenschaften besser als die von nicht geglühtem C;ußeisen werden Ferner scheidet sich insbesondere bei Glühbehandlung ab etwa 7000 C. lamellarer bis knötchenförmiger Graphit aus . Diese Ausscheidungen sorgen für gute, insbesondere gegen ein Fressen wirkende Gleiteigenschaften der auf Reibung beanspruchten Gußstücke , Es können so auch austenitische Gußeisenlegierungen mit Kugelgraphitaus scheidungen hergestellt werden, allerdings wird dann vorher die Schmelze mit kugelgraphitbildenden Ele- Austenitische Gulßeisenlegierung und Verfahren fiir die Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen ( 1595 menten, wie zurn Beispiel Magnesium, behandelt Damit können aus der erfindungsgemäßen Legierung kostensparend bei niedriger Glühtemperatur und mit niedrigen Ausschußquoten Gußstücke aus austenisitschem Gußeisen, und zwar inbesondere dünnwandige Gulßstücke, mit innerhalb geringer Toleranzbreiten liegenden Werten hergestellt werden . Die geringe Härtstreuung gestattet einen weitgehenden Verzicht auf kostenverursachende Einzelprüfverfahren, und durch die feinen Karbid - und Graphitausscheidungen entstehen Gußstücke mit guten Gleiteigenschaften sowie einer guten Bearbeitbarkeit Außer für Gegenringe fiir Pumpen können die erfindungsgemäße Legierung und das Verfahren auch gleichermaßen flir andere, auf hohen Verschleiß beanspruchte Maschinenteile, wie Ventilsitzringe, Dichtungen von Armaturen und Verl>rennungskraftmaschinen oder Laufbüchsen, eingesetzt werden Anhand der Abbildungen 1 und 2 sei die Erfindung näher erläutert Und zwar zeigen Figur 1 die Abnahme der Härte eines Gußstückes bei Glühen in Abhängigkeit von der Glühtemperatur Austenitische Gußeisenlegierung und Verfahren für die Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen ( 1595 ) Figur 2 die Härteänderung der Gußstücke nach Glühen über eine Stunde bei 810°C.
In Figur 1 werden Gußstücke aus der erfindungsgemäßen austenitischen Gußeisenlegierung mit einer Härte von 400 HB 30 im Gußzustand bei verschiedenen Temperaturen eine Stunde geglüht, und die Härteänderungen werden ermittelt. Während unterhalb 550°C.
praktische keine Härteänderungen eintreten, sind oberhalb 850°C.
die Härteänderung für die Herstellung von Gußstücken mit hoher Härte nicht mehr geeigent. Im Bereich um 810°C, ist dabei die Härteänderung für unsere Zwecke optimal.
In Figur 2 ist die Ausgangshärte von Gußstücken aus der erfindungsgemäßen austenitischen Gußeisenlegierung gegen ihre Härtewerte nach einer Glühbehandlung von einer Stunde bei 810°C.
aufgetragen . Durch (A ) ist dabei der in unseren Gußstücken im Gußzustand erzielte Härtestreubereich von 355 bis 420 HB 30 eingetragen . Durch die Wärmebehandlung schrumpft dabei der Härtestreubereich, wie in ( B ) dargestellt, auf Härtewerte zwischen 290 und 330 HB 30 zusammen.
L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Austenitische Gußeinsenlegierung und Verfahren zur He lung von auf Reibungsverschleiß beanspruchte, insbesondere dünnwandige Gußstücke hoher Härte, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußeisenlegierung aus 2,5 - 3,5 % C 1,0 - 2,5 % Si 0,2 - 8,0 % Mn < 0,5 lo P < 0, 1 gr, s 1,0 - 5,0 % Cr 2,0 - 5,5 % Cu 10,0 - 20,0 7o Ni sowie Rest Eisen mit maximal 2 % herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht, und daß die Gußstücke aus einer Schmelze zunächst mit einer hohen Brinellhärte oberhalb von 300 kp / cm in an sich bekannter Weise gegossen werden, und daß daran anschließend die Gußstücke durch eine Wärmebehandle bei 550° - 850°C. über 1/4 bis 2 Stunden in den gewünsch Brinellhärtebereich oberhalb 250 kp/cm² weichtgeglüht we 2 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austenitische Gußeisenlegierung und Verfahren für die Herstellung von auf Verschleiß beanspruchten Maschinenteilen ( 1595 Patentansprüche 2 Gu(3stücke mit einer Brinellhärte von 365 bis 420 kp / cm gegossen werden, und daß anaschließend die Gußstücke bei 800 bis 820°C, über eine Stunde auf einen Härtebereich 2 von 290 bis 350 kp j cm weichgeglüht werden 3 . Verwendung der austenitischen Gußeisenlegierung und des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 für die Herstellung von Gegenringen und Gleitringdichtung, insbesondere in Pumpen, sowie für die Herstellung von Dichtungen, Ventilsitzringen, Laufbüchsen in insbesondere Armaturen und Verbrennungskraftmaschinen