DE2806309A1 - Gusseisenwerkstoff, insbesondere fuer brennkraftmaschinenbauteile - Google Patents

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28Q63Q9

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Gußeisenwerkstoff, insbesondere für Brennkraftmaschinenbauteile

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gußeisenwerkstoff, insbesondere für Brennkraftmaschinenbauteile wie Ventilstößel, Kipp-und Schlepphebel, Nockenwellen und dergleichen, die eine hohe Verschleiß- und Dauerfestigkeit aufweisen müssen.

Aus der DT-OS 2 100 653 ist bereits ein Gußeisenwerkstoff, insbesondere für Brennkraftmaschinenbauteile, bekannt, der eine besonders hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Bei diesem bekannten Gußeisenwerkstoff werden zur Erzielung der gewünschten hohen Verschleißfestigkeit neben geringen Mengen von Nickel- Chrom und Molybdän beachtliche Mengen von Titan und Wolfram als Legierungsbestandteile eingesetzt.

Dieser bekannte Gußeisenwerkstoff weist zwar eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf, dürfte jedoch infolge des verhältnismäßig hohen Siliciumgehaltes weniger günstige Dauer festigkeitswerte aufweisen. Darüber hinaus weist dieser bekannte Gußeisenwerkstoff den wesentlichen Nachteil auf, daß er durch die erforderlichen teuren Legierungsmetalle wie Titan untt

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Horst Bergemann - FranSc.'.f-.c—:· Watdemr£MF* · «fflheta Indan ■ Alfred Langer Stehertretend: Hermann [Jederlei!«'- Ks: VWheta^Hh- "=j! A. Gucke) - Hans-Joachim Lehmann

Wolfram verhältnismäßig teuer wird.

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Der bekannte Gußeisenwerkstoff kommt somit für eine wirtschaftliche Anwendung im Großserienbau von Brennkraftmaschinenbauteilen nicht in Frage.

Aus einer Informations schrift der Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, Düsseldorf» ist ein von ihr unter der Handelsbezeichnung

"Fontalur" vertriebener Gußeisenwerkstoff bekannt, bei dem durch einen niedrigen Silicium-Gehalt von etwa 0, 3 % und einen verhältnismäßig hohen Aluminium-Gehalt von 2 bis 3 % eine verbesserte Zugfestigkeit bei zwar verringerter Härte jedoch guter Härtbar keit durch Nitrier verfahr en erzielt wird. Durch Behandlung der Schmelze mit geeigneten Magnesium-Vor legierungen kann dieser Gußeisenwerkstoff auch zur Ausbildung eines Kugelgraphitgefüges mit perlitischezn oder perlitischferitischem Grundgefüge gebracht werden.

Dieser bekannte Gußeisenwerkstoff weist eine gute Bearbeitbarkeit bei erhöhter Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit auf und ist durch Nitrierverfahren gut härtbar. Die Anwendung wird hierbei hauptsächlich für ruhende Brennkraftmaschinenbauteile wie Zylinder köpfe, Zylinderlaufbüchsen und dergleichen empfohlen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gußeisenwerkstoff etwa der vorhergehend genannten Art derart zu verbessern, daß dessen Anwendung insbesondere auch für hochbeanspruchte Brennkraftmaschinenbauteile, wie Ventilstößel, Kipp- und Schlepphebel, Nockenwellen und dergleichen anwendbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Gußeisenwerkstoff die im Patentanspruch 1 aufgezeigte Zusammensetzung aufweist und ggf den in den Unteransprüchen aufgezeigten Wärmebehand-

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lung en unterworfen wird.

Der erfindungsgemäße GuJßeisenwerkstoff unterscheidet sich von dem eingangs erwähnten Al-legierten Gußeisenwerkstoff im wesentlichen durch einen Kupfergehalt von rund 0, 6 %, der bewußt zulegiert wird und einem Magnesiumgehalt von etwa 0, 05 %, der in Verbindung mit einem geringen Schwefelgehalt für die Ausbildung eines Kugelgraphitgefüges sorgt.

Der Kupfergehalt bewirkt eine günstige P er lit stabilisierung und wirkt homogenisierend auf die Gefügeausbildung im gegossenen Gußeisenwerkstoff.

Die Wirkung des Kupfers als Perlitstabilisator ist dem Fachmann bekannt, andererseits wird Kupfer als Legierungsbestandteil in Gußeisenwerkstoffen mit Kugelgraphitgefügeausbildung von den gleichen Fachleuten als unerwünscht angesehen, (siehe das von der Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, Düsseldorf, in deutscher Sprache herausgegebene Fachbuch "Einfluß und praktische Anwendung der Legierungselemente bei Stahl und Gußeisen", Seite 38).

Der erfindungsgemäße Gußeisenwerkstoff, der als "Al-cu legierter Kugelgraphitguß bezeichnet werden kann, weist ein überwiegend perlitisch.es Gefüge in Verbindung mit einer überaus guten Kugelgraphitausbildung von mehr als 95 % auf. Der Al-Cu legierte Kugelgraphitguß weist eine hohe Biegefestigkeit bei beträchtlich erhöhter Verschleißfestigkeit auf.

Die günstigen technischenEigenschaften des erfindungsgemäßen Al-Culegierten Kugelgraphitgusses werden nachfolgend anhand der entsprechenden Daten von Versuchsteilen, im vorliegenden Fall von Schlepphebeln, für eine Brennkraftmaschine mit oben liegender Nockenwelle näher erläutert.

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Die Versuchsteile, die Schlepphebel, wiesen hierbei die in einer Ist-Analyse festgehaltene Zusammensetzung auf;

C 3, 42 %

Si 0, 93 %

Mn 0, 52 %

Cu 0, 58 %

Al 1, 92 %

Mg 0, 050 %

S 0,008 %

Die Versuchsteile wurden aus bearbeitungstechnischen Gründen einer Warmbehandlung, einem Glühen oberhalb 920 C unterworfen, um eventuell vorhandenes Zementit zu beseitigen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die sich aus der Ist-Analyse ergebende Zusammensetzung noch .nicht das Optimum darstellt und z. B. durch Veränderung des Mangan-und/oder des SiiiciuEngehaltes die Möglichkeit besteht, sowohl ein perlitisches als auch ein feritisches Gefüge im Gußzustand zu erzielen, wodurch dann ggf eine besondere Warmbehandlung in Form von Glühen nicht mehr erforderlich ist.

Die geglühten Versuchsteile wurden hierauf mechanisch bearbeitet und dann einem speziellen Karbonitrierprozess unterzogen, bei dem

durch Zuführung von Stickstoff ein verschleißfestes Randgefüge, eine sogenannte Nitridschicht, entsteht.

Es hat sich gezeigt, daß die Versuchsteile aus dem Al-Cu -legierten Kugelgraphitguß auch nach der Karbonitrierbehandlung eine hohe Dukti lität und Biegefestigkeit aufwiesen und darüber hinaus ein gleichmäßig ausgebildetes Randgefüge von hoher Verschleißfestigkeit besaßen.

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Vergleichsweise zeigen Gefügebilder den Unterschied eines normalen Kugelgraphitgußwerkstoffes,der zur Zeit für unsere Schlepphebel im Einsatz ist (Abb. 1 - 5 ) und dem neuen Al-Cu-legierten Kugelgraphitguß (Abb. 6 - 10 ).

Aufgrund der hohen erzielbaren Verschleißfestigkeit bei ausreichender Biegefestigkeit bietet sich der neue Al-Cu-legierte Kugelgraphitguß auch für andere außerhalb der Anwendung in Brennkraftmaschinen liegende Anwendungsbereiche im Kraftfehrzeugbau an, wie z.B. im Getriebe-, Achsgetriebe-undRadaufhängungsbau.

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Leerseite

Claims (3)

Ford / D-220 / 10. Oktober 1977 Patentansprüche 2 8 Q 6 3 0

1. Gußeisenwerkstoff, insbesondere für Brennkraftmaschinenbauteile wie Ventilstößel, Kipp- und Schlepphebel, Nockenwellen und dergleichen, dadur ch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist:

Bereich:'

C 3, 42 % (3, 20 - 3, 90)

Si 0, 93 % (0, 50 - 1,50)

Mn 0,52 % (0, 10-1, 20)

Cu 0, 58 % (0,50 - 1,00)

Al 1, 92 % (1, 50 - 3, 00)

Mg 0, 050 % (0, 03 - 0, 08)

S 0,008% (kleiner 0,010)

2. Gußeisenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einer Warmbehandlung in Form eines Glühens über 920 C unterworfen wird.

3. Gußeisenwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge-

speziellen
kennzeichnet, daß er einem Nitrierverfahren in Form eines Karbonitrierprozesses bei 820°_c _ _86o°_c unterworfen wird.

ORIGINAL INSPEC! ED

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