DE3232001C2

DE3232001C2 - Verschleißfeste Sinterlegierung, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE3232001C2
Application number: DE3232001A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Fujita; Koji Kazuoka; Takeshi Toyota Aichi Okuzyo; Tetsuya Nagoya Aichi Suganuma; Yoshitaka Takahashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1985-07-18
Also published as: US4491477A; DE3232001A1; JPS5837158A; GB2109004A; GB2109004B

Abstract

Verschleißfeste Sinterlegierung, die 2,5 bis 25,0 Gew.% Cr., 0,10 bis 3,0 Gew.% Mn, 0,1 bis 0,8 Gew.% P, 1,0 bis 5,0 Gew.% Cu, 0,5 bis 2,0 Gew.% Si, 0 bis 3 Gew.% Mo, 1,5 bis 3,5 Gew.% C, entweder 0,5 bis 3,0 Gew.% S oder 1,0 bis 5,0 Gew.% Pb und als Rest Fe mit weniger als 2 Gew.% Verunreinigungen enthält, wobei S oder Pb in der Sinterlegierung in Form von Sulfid- oder Bleiteilchen mit einer Größe von weniger als 100 μm gleichmäßig verteilt ist, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Sinterlegierung.

Description

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Sinterlegierung mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften und insbesondere eine verschleißfeste Sinterlegierung, die im Vergleich mit der aus der US-PS 42 68 309 bekannten und Jer in der US-Patentanmeldung Nr. 2 13 239 offenbarten, verschleißfesten Sinterlegierung verbesserte Selbst-Schmiereigenschaften und eine verbesserte Passung an ein Gegen-Gleitelement hat, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen verschleißfesten Sinterlegierung und deren Verwendung.

Die aus der US-PS 42 68 309 bekannte, verschleißfeste Sinterlegierung enthält 15 bis 25% Cr, OJ bis 0.8% P. 1

bis 5% Cu. 0 bis 3% Mo. 13 bis 4.0% C und als Rest Fe mit weniger als 2% Verunreinigungen. Die in der

US-Patentanmeldung Nr. 2 13 239 offenbarte, verschleißfeste Sinterlegierung enthalt 23 bis 7,5% Cr, 0,1 bis

3,0"O Mn. 0.2 bis 0,8% P. I bis 5% Cu, 0 bis 3% Mo. 1,5 bis 3.5% C und als Rest Fe mit weniger als 2%

Verunreinigungen. Alle Angaben, auch die weiteren, beziehen sich auf Gew.-%. fn diesen Druckschriften wird

beschrieben, daß solche verschleißfeste Sinterlegierungen für die Verwendung als Glcilelemente. beispielsweise als Nocken bzw. Nockenwellen und Kipphebel bzw. Schwinghebel in Ventilbetätigungssystemen, die beim

Betrieb der Bedingung einer hohen Flächenpressung ausgesetzt werden müssen, geeignet sind, weil die in diesen

«5 Druckschriften beschriebenen Sinterlegierungen eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit sowie eine hohe

Dichte und eine hohe Härte zeigen.

In den letzten Jahren ist jedoch von Automobilen bzw. Kraftfahrzeugen in weitem Umfang eine hohe Betriebsleistung gefordert worden, was dazu führte, daß die Betriebsbedingungen von Kipphebeln b/.w. Schwinghebeln und Nocken immer härter geworden sind.

so Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verschleißfeste Sinterlegierung zur Verfügung zu stellen, die im Vergleich mi·, der aus der US-PS 42 68 309 bekannten und der in der US-Patentanmeldung Nr. 2 13 239 offenbarten Sinterlegierung eine verbesserte Verschleißfestigkeit hat und ausgzeichnete Gleiteigenschaften zeigt. Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen verschleißfesten Sinterleigerung zur Verfügung gestellt werden, sowie deren Verwendung angegeben werden. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstände gelöst.

Der erfindungsgemäßen Sinterlegierung weiden durch die darin verteilten, feinen Sulfid- oder Pb-Tcilchen wirksame Seibstschmiereigenschaften verliehen.

Die erfindungsgemäße, verschleißfeste Sinterliegerung wird hergestellt, indem man durch Zerstäubung ein Legierungspulver herstellt, das die Legierungsclemente mit Ausnahme von Kohlenstoff in bestimmten Mengen

enthält, zu dem Legierungspulver eine bestimmte Kohlenstoffmenge, beispielsweise in Form von Graphitpulver, zugibt, die auf diese Weise erhaltene Mischung unter Ausbildung einer bestimmten Gestalt verdichtet und dann den erhaltenen Grünling sintert.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. F i g. 1 (a) zeigt schematisch den Zustand einer Pulvermischung vor dem Sintern.

F i g. 1 (b) zeigt schematisch den Zustand der in F i g. 1 (a) gezeigten Pulvermischung nach dem Sintern. F i g. 2 (a) zeigt schematisch den Zustand einer gemäß der Erfindung eingesetzten Pulvermischung vor dem Sintern, und

F i g. 2 (b) zeigt schematisch den Zustand der in F i g. 2 (a) gezeigten Pulvermischung nach dem Sintern.

Die erfindungsgemäße, verschleißfeste Sinterlegierung zeigt eine hohe Verschleißfestigkeit und hervorragende Passungseigenschaften an ein Gegenelement.

Die erfindungsgemäße, verschleißfeste Sinterlegierung enthält vorzugsweise 23 bis 25% Cr, 0,10 bis 13% Mn, 0.35 bis 0.65% P, 1,0 bis 3.0% Cu, 0,7 bis 13% Si, 03 bis 13% Mo. entweder 03 bis 2.0% S oder 1,0 bis 3.0% Pb. 1.8 bis 3.0% C und weniger als 2.0% Verunreinigungen, wobei der Rest Fe ist. In der Sinterlegierung ist S (oder Pb) in Fcirm von Sulfid (oder Blei) mit einer Teilchengröße von weniger als 100 μηι gleichmäßig ausgeschieden bzw. verleih.

Die erfindungsgemäße Sinterlegierung kann erhallen werden, indem man ein Legierungspulver Il herstellt, das aus den Elementen der Sinterlegierung einschließlich S (oder Pb) 12 mit Ausnahme von Kohlenstoff besteht, zu diesem Pulver eine bestimmte Menge von Kohlenstoff 3 zugibt und dann den Grünling sintert.

Das als Material für die erfindungsgemäße Sinterlegierung eingesetzte Legierungspulver ist nach einem der bekannten, üblichen Verfahren erhältlich, es wird jedoch im allgemeinen durch das Zerstäubungsverfahren aus einer geschmolzenen Legierung erhalten.

Beim Zerstäubungsverfahren wird das geschmolzene Leyierungsmaterial ohne den Kohlenstoff von oben her zugeführt, während ein Wasserstrahl von der Seite in einer Nj-Atmosphäre gegen geschmolzenes Metall gespritzt wird. Die Teilchengröße des zerstäubten Legierungspulvers entspricht geeigneterweise einer lichten Maschenweite von weniger als 177 μπι und vorzugsweise von weniger als 150 μιτι. wobei vorzugsweise weniger als 40% des Volumens des zerstäubten Legierungspulvers aus Teilchen bestehen, deren Teilchengröße einer lichten Maschinweite von weniger als 45 μπι entspricht.

Das als Maleria! für die Sinterlegierung eingesetzte Legierungspulver sollte a!s Verunreinigungen gccignctcrweise weniger als 0.5 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0,3 Gew.-% Sauerstoff und weniger als 03 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% Kohlenstoff enthalten.

Zu dem auf diese Weise erhaltenen Legierungspulver wird Kohlenstoff, und zwar im allgemeinen Graphit und vorzugsweise schuppenförmiger bzw. Flockengraphit, zugegeben. Im allgemeinen wird Graphit mit einem mittleren Teilchendurchmesser von bis etwa 10 μιη eingesetzt, jedoch werden feine Teilchen mit einer Größe von weniger als 2 bis 3 μίτι bevorzugt. Diese Elemente können durch ein übluhes, bekanntes Verfahren vermischt werden, jedoch kann ein spezielles Mischverfahren, ein Mischverfahren unter Druckentlastung oder ein Schwingmühlcnverfahren angewandt werden. Diese Verfahren setzen die Absonderung von Graphit bei den Misch- und Kompaktierungsvorgängen auf ein Minimum herab, wodurch die Härte der Matrix und die Gestalt, die Größe um! die Verteilung der Carbide innerhalb des Produkts gleichmäßig gemacht werden, ebenso die Verschleißfestigkeit, die Verhinderung des Fressens, des Lochfraßes bzw. der Grübchenbildung.

Beim Mischen kann, wie bekannt, zusammen mit Kohlenstoff ein übliches Schmiermittel wie Zinkstearat zugegeben werden. Die zuzugehende Menge des Schmiermittels kann weniger als etwa 1,2 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,3 bis 1.0 Gew.-% betragen.

Das auf diese Weise hergestellte Material wird kompaktiert, gesintert und dann abgekühlt. Das Kontaktieren wird im allgemeinen unter einem Druck von etwa 4,9 bis etwa 6,9 kbar und vorzugsweise von etwa 5,4 bis etwa ■ 6,4 kbar durchgeführt. Die Dichte des kompaktierten Produkts beträgt geeigneterweise etwa 5,8 bis etwa 6.4 g/cm³ und vorzugsweise etwa 5.9 bis etwa 6,3 g/cm³. Als nächstes wird das kompaHierte °u!ver bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1020⁰C bis etwa 1180⁰C und vorzugsweise von etwa 1050⁰C bis etwa 1150°C gesintert. Die Sinterdauer hängt von der Temperatur ab. Das Sintern wird üblicherweise etwa 30 oder etwa 90 min lang durchgeführt. Es ist erwünscht, daß diK Sintern in einem Gas wie Wasserstoff, Stickstoff, einer Wasserstoff-Slickstoff-Mischung oder zersetztem bzw. gespaltenem Ammoniak oder im Vakuum durchgeführt wird. Die Durchführung des Sinterns in dem üblichen, denaturierten Endo-Gas ist unerwünscht. Der Taupunkt der Atmosphäre beträgt gccignetcrwcise weniger als — 10⁰C und vorzugsweise weniger als -20⁰C.

Der Sinterkörper erhalt die notwendige Härte durch Abkühlen auf etwa 600" C mit einer Geschwindigkeit von etwa 10"C/min und vorzugsweise 20 bis lOO'C/min.

linier Verwendung der auf diese Weise erhaltenen Sinterlegierung können Motornocken und andere Teile hergestellt werden. Eine Motornockc aus dieser Sinterlegierung kann beispielsweise unter Ausnutzung der beim Sintern erzeugten, flüssigen Phase mit einem Stahlrohr verbunden gesintert werden, wodurch eine Nockenwelle hergestellt wird. Durch eine Vorsinterung, die üblicherweise in Ammoniak-Spaltgas von 900 bis 1000"C durchgeführt wird, kann die Festigkeit einer vorgesinterten Mass'· bei der Bearbeitung und beim Zusammenbau der Maschinenteile erhöht werden.

Nachstehend werden die Gründe für die Begrenzung des Gehalts der in der erfindungsgemäßen Sinterlegierung enthaltenen Elemente erläutert:

Es wird angenommen, daß Chrom zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und zur Verhinderung des Fressens beiträgt. Der Chromgehalt ist auf 2,5 bis 25,0% beschränkt. Wenn der Chromgehalt weniger als 2,5% beträgt, wird die Verschleißfestigkeit der Sinterlegierung verschlechtert, während bei mehr als 25,0% Cr die gewünschte Wirkung der Zugabe von Chrom nicht erzielt wird, sondern die Gleiteigenschaften derart verändert werden, daß der Angriff auf ein zu koppelndes Bauteil in unterwünschter Weise verstärkt wird.

Mangan ist in der festen Matrix gelöst und erhöht dadurch die Festigkeit der Matrix, aktiviert die Sinterung und unterdrückt das Kristall-Wachstum, was zu einer Verfeinerung und Sphäroidisierung der Carbide führt, wodurch die Glciteigcnschaften der Sinterlegierung verbessert werden. Wenn weniger als 0.1 OVo Mn /< >;i':y/;hcn werden, treten solche Wirkungen nicht auf. wahrend das zerstaubte Legierungspulver im Falle der Zugabe von mehr als 3.0% Mn sphäroidisicrt und gehärtet wird, wodurch die Verdichtbarkeil und Formbarkeit des Legic·· rungspulvers in hohem Maße verschlechtert werden und die Erzielung einer gewünschten Dichte und Hart«: unmöglich gemacht wird. Außerdem führt überschüssiges Mangen während des Sinterns zu einer Erhöhung des Gehalts an Fcst-Austenit. weshalb es in diesem Fall wahrscheinlich ist. daß sich die Härte vermindert und daß das

Sinterungsvermögen durch Oxidation beeinträchtigt wird. Die Zugabe von Mn ist infolgedessen auf eine Menge von 0.10 bis 3.0% und vorzugsweise von 0,10 bis 1.5% eingeschränkt.

Phosphor ist in der festen Matrix gelöst, wodurch nicht nur das Sintern aktiviert und ein Sintern bei einer niedrigeren Temperatur ermöglicht, sondern auch eine Steaditphase mit einem niedrigen Schmelzpunkt gebildet wird, so daß die Dichte mittels einer flüssigen Phase erhöht wird. Wenn P in einer Menge von weniger als 0.1% zugegeben wird, sind diese durch die Zugabe von P erzielten Wirkungen unzureichend. Bei mehrmals 0,8% P wird zuviel flüssige Phase gebildet, was zu einem abnormen Wachstum von Carbid und Steadit und dadurch zu einer Versprödung der Korngrenzen und einer Verminderung des Gleitvermögens führt. Die Zugabe von P ist infolgedessen auf 0,1 bis 0,8% eingeschränkt, und die optimale P-Menge beträgt 0.35 bis 0,65%.

Genauso wie Cr verstärkt Molybdän die Matrix, wodurch die Härtbarkeit verbessert und die Härte der Sinterlegierung erhöht wird. Außerdem dient Molybdän zur Bildung eines harten Misch-Carbids. das hauptsächlich aus (Fe, Cr, Mo)jC besteht, wodurch die Gleiteigenschaften verbessert werden. Auch ohne Mo können die für ein Gleitelement wie eine Nocke erforderlichen Eigenschaften sichergestellt werden, jedoch führt die Zugabe von Mo zu einer Sphäroidisierung des Profils des Carbids und zu einer Unterdrückung des Angriffs auf ein zu koppelndes Bauteil. Infolgedessen ist die Zugabe einer Mo-Menge von weniger als 3% wirksam. Bei der Zugabe von mehr als 3% Mo werden an den Korngrenzen netzartig Carbide gebildet, so daß die Sinterlegierung versprödet. die Gleiteigenschaften beeinträchtigt werden und die Fertigungskosten erhöht werden. Die Zugabe von Mo ist infolgedessen auf weniger als 3% und vorzugsweise auf 03 bis 1,5% eingeschränkt.

Kupfer, das in festen Matrix gelöst ist, stabilisiert das Sintern, erhöht die Härte durch Verfestigung des Grundmetalis und führt zu einer Verfeinerung und Sphäroidisierung der Carbide. Die Zugabe von weniger als 1,0% Cu ist unwirksam, während bei mehr als 5,0% Cu die Korngrenzen geschwächt w<:.<ien, die Gleiteigenschaften verschlechtert werden und die Fertigungskosten erhöht werden. Die Zugabe von Cu ist infolgedessen auf 1,0 bis 5,0% und vorzugsweise auf 1,5 bis 3,0% eingeschränkt.
Silicium, das in der festen Matrix gelöst ist, stabilisiert das Sintern des Grundmetalls und führt αϊ einer Sphäroidisierung der Carbidteilchen. Außerdem ist während der zur Herstellung des Legierungspulvers durchgeführten Zerstäubung Silicium als Desoxidationsmittel erforderlich. Wenn die Si-Menge weniger als 0.5% beträgt, kann die Oxidation jedoch nicht unterdrückt werden. Andererseits führt die Zugabe von mehr als 2% Si zu einer Verminderung der Härtbarkeit der Matrix und der Härte der Sinterlegierung, sowie auch zu einer Vergröberung und einer schlechten Verteilung der Carbide an Korngrenzen, wodurch das Gleitvermögen

verschlechtert wird. Die Zugabe von Si ist infolgedessen auf 0.5 bis 2% und vorzugsweise auf 0,7 bis 13% eingeschränkt

Kohlenstoff, der üblicherweise in Form von Graphit eingesetzt wird, wird im festen Zustand in die Matrix hineingelöst, wodurch die Härte erhöht und das als Grundmetall verwendete Eisen verfestigt wird. Kohlenstoff bildet zusammen mit in dem Legierur.gspulver enthaltenen Metallen zusammengesetzte Carbide und trägt zur

Bildung der Steaditphase bei, wodurch die Verschleißfestigkeit erhöht wird. Bei der Zugabe von unter 13% C sind jedoch die Härte der Matrix und die Menge des Steadits unbefriedigend, während im Falle der Zugabe von mehr als 3,5% C eine Vergröberung der Matrix und die Bildung einer Netzstruktur von Carbid und Steadit an den Korngrenzen gefördert werden, so daß die Gleiteigenschaften in hohem Maße verschlechtert werden und der Angriff auf ein zu koppelndes Bauteil verstärkt wird. Die Zugabe von C ist infolgedessen auf 1,5 üis 3.5%

eingeschränkt. Der optimale Bereich der zuzugebenden C-Menge beträgt l,8bis3,0%.

Der erfindungsgemäßen Sinterlegierung werden dadurch, daß in dem Legierungspulver Schwefel oder Blei enthalten sein muß, Selbstschmiereigenschaften verliehen. Die Zugabe von S ist auf 0.5 bis 3,0% und vorzugswci-

. se auf 0.5 bis 2.0% eingeschränkt. Die Zugabe von Pb ist auf 1,0 bis 5.0% und vorzugsweise auf 1,0 bis 3.0% eingeschränkt. Wenn Schwefel oder Blei in einer zu geringen Menge zugegeben wird, ist die cr/.icllc ScIbM-

Schmierwirkung unzureichend, während die Zugabe einer zu großen Menge zur Versprödung der Sinterlegierung führt. Die auf der Zugabe von S beruhende Versprödung wird durch Zugabe von 0,1 bis 3.0% Mn in " wirksamer Weise unterdrückt.

Im Rahmen der Erfindung stellt die Art und Weise, in der S (oder Pb) zugegeben wird, einen wichtigen Faktor dar. Wie es in Fig. I (a) gezeigt wird, wird Schwefel (oder Blei) üblicherweise in Form eines pulverisierten

Sulfids (oder einer pulverisierten Bleiverbindung) 2 zu einem getrennt hergestellten Legierungspulver 1, das aus den anderen metallischen Elementen besteht, sowie zu Graphie 3 zugegeben und damit vermischt, worauf die Sinterung durchgeführt wird. Wie es in F i g. 1 (b) gezeigt wird, werden die Sulfidteilchen (oder Bleiteilchen) 6 hei diesem Verfahren an den Korngrenzen der die Carbide enthaltenden Legierungsmatrix 5 schlecht verteilt (in den Fig. 1 und 2 sind Hohlräume 4 und Poren 7 dargestjllt). \-.i dem Fall, daß das Legierungspulver und das

Sulfidpulver (oder Bleiverbindungspulver) getrennt hergestellt werden, v/ird außerdem die Teilchengröße des S (oder Pb) enthaltenden Pulvers größer, so daß solche größeren Teilchen die Oberflächen des Legierijngspulvers bedecken können, wodurch hervorgerufen wird, daß die Diffusion zwischen den Teilchen des Legierungspulvers unzureichend wird, was zu einer Unterbrechung der Sinterung führt. Infolgedessen vermindert sich die Dichte der Sinterlegierung, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften, Ί h. zu einer geringeren Härte, einer geringeren Festigkeit und einer niedrigeren Verschleißfestigkeit führt.

Erfindungsgemäß wird das Material, das die Legierungselemente, auch S oder Pb in jeweils bestimmten Mengen mit Ausnahme des Kohlenstoffs enthält, unter Bildung des Legierungspulvers 11,12 zerstäubt, und dann wird dazu Kohlenstoff 3 zugegeben, worauf die erhaltene Mischung verdichtet und gcsinteri wird. Die feinen Sulfidteilchen (oder Bleiieilchcn) 13 werden in der Sinterlegierung H gleichmäßig abgeschieden, weshalb eine M Sinterlegierung mit ausgezeichneten Gleiteigcnschaficn erhalten werden k.-.nn. Außerdem wird die der Sinterlegierung innew./hncndc Verschleißfestigkeit nicht beeinträchtigt, weil die Sulfidleüchen (oder Uleiteilehen) iüe Sinterung nicht unterbrechen, wie vorstehend erwähnt wurde.

im Vergleich mil dem Verfahren, bei dem das Sulfidpulver (oder das Blcipulver) von dem Legtcrungsptilver

getrennt hergestellt und damit vermischt wird, worauf das Kontaktieren und die Sinterung durchgeführt worden, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren verhindert, daß das Sulfid (oder das Blei) während der Sinterung verloren wird. Dern/ufolge wird der Anteil, in dem das Sulfid (oder das Blei) in der Sinierlegierung verbleibt, erhohl, wodurch das (iloitvcrmögcn in hohem MaQc verbessert wird.

In der Sinterlegierung im das Sulfid beispielsweise in Form von FcS. Cr;S und MnS abgeschieden, während Blei nur in Form von Pb abgeschieden ist.

K.s ist im Rahmen der Hrfmdung wichtig, die Teilchengröße des Sulfids (oder des Bleis) in der Sinterlegierung so /u regulieren, dall sie weniger als 100 um beträgt, und die Sulfidteilchen (oder Bleiteilchen) sollen gleichmäßig in der Sinterlegierung verteilt sein. Wenn die abgeschiedenen Sulfidteilchen (oder Blciteilchen) eine Teilchengröße von mehr als 100 (im haben, ist es wahrscheinlich, daß die Sinterlegierung versprödct, so daß die Ver- schlcißfcstigkcit beeinträchtigt werden kann.

Die Vorteile der Erfindung werden anhand der Ergebnisse von Versuchen, die mit in den nachstehenden Beispielen und Vergleichsbcispielcn hergestellten Sinterlegierungen durchgeführt wurden, näher erläutert.

Beispiel 1 is

Durch Zerstäubung wurde ein t.egierungspulver hergestellt, das 2,5% Cr. 0,1% Mn. 0.1% P, 1.0% Cu. 0.5% Si, 0,5% S und als Rest Fe enthielt. Nachdem zu dem Legierungspulver 1,6% Grahpit zugegeben und damit vermischt worden waren, wurde unter pinnm Prprtdruck von 5.9 kbar ein Preßling hergestellt. Die auf diese Weise erhaltenen Preßlinge wurden in einer reduzierenden Atmosphäre 60 min lang bei 1180⁰C gesintert, wobei eine erfindungsgemaßc Sinierlegicrung erhalten wurde aus 2.5% Cr, 0.1 % Mn, 0.1 % P, 1,0% Cu, 0,5% Si,0,5% S. 1,5% C und als Rest Fe.

Beispiel 2

Ähnlich wie in Beispiel I wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 5,0% Cr, 1,0% Mn, 0.5% P. 2.0% Cu. 1.0% Si. 1.0% Mo. 1,0% S und als Rest Fe enthielt. Dann wurden zu dem Legierungspulver 2,7% Graphit zugegeben und damit vermischt, und das Verdichten urd die Sinterung wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel I, jedoch bei einer Sintertemperatur von 1110°C durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine erfindungsgemäße Sinterlegierung aus 4,9% Cr, 1,0% Mn. 0.5% P₁2.0% Cu, 1,0% Si, 1,0% Mo, 1,0% S, 2,5% C und Fc als Rest erhalten.

Beispiel 3

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 25,0% Cr, 3,0% Mn, 0.8% P, 5.0% Cu. 2.0% Si, J.0% Mo. 3.0% S und als Rest Fe enthielt. Dann wurden zu dem durch Zerstäubung hergestellten Legierungspulver 3.8% Graphit zugegeben und damit vermischt. Das Kornpaktieren und die Sinterung wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei die Sintertemperatur jedoch 1100°C betrug, durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine erfindungsgemäße Sinterlegierung aus 24.0% Cr, 3,0% Mn, 0,8% P. 5.0% Cu. 2,0% Si, 3,0% Mo, 2,8% S. 3,5% C und als Rest Fe erhalten.

Beispiel 4

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 2,5% Cr, 0,1% Mn, 0.1% P. 1.0% Cu, 0.5% Si. 1.0% Pb und als Rest Fe enthielt. Dann wurden zu dem Legierungspulver 1,6% Graphit zugegeben und damit vermischt. Das Kontaktieren und die Sinterung wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei die Sintertemperatur jedoch 1180° C betrug, durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine erfindungsgemäße Sinterlegierung aus 2.5% Cr. 0,1% Mn, 0,1% P. 1,0% Cu, 0.5% Si. 0,9% Pb, 15%C und als Rest Fe erhalten.

Beispiel 5

Ähnlich wie in Beispiel i wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 5.0% Cr. 1,0% Mn, 0.5% P, 2.0% Cu. 1.0% Si. 1.0% Mo. 3,0% Pb und als Rest Fe enthielt. Dann wurden zu dem Legierungspulver 2.7% Graphit zugegeben und damit vermischt, und das Kompakteren und die Sinterung wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei die Sintertemperatur jedoch 1120⁰C betrug, durchgeführt Auf diese Weise wurde eine erfir.dungsgemäße Sinterlegierung aus 4,9% Cr, 1.0% Mn, 05% P, 2,0% Cu, 1.0% Si, 1.0% Mo. 2.8% Pb, 23% C und als Rest Fe erhalten.

Beispiel 6

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 25,0% Cr, 3,0% Mn, 0.8% P, 5.0% Cu. 2,0% Si. 3.0% Mo. 5,0% Pb und als Rest Fe enthielt Dann wurden zu dem Legierungspulver 3.8% Graphit zugegeben und damit vermischt, und das Kontaktieren und die Sinterung wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei die Sintertemperatur jedoch 1110° C betrug, durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine erfindungsgemäße Sinterlegierung aus 24.0% Cr, 3,0% Mn, 0,8% P, 5,0% Cu, 2,0% Si, 3.0% Mo. 4.7% Pb. 35% C und als Rest Fe erhalten.

Vergleichsbeispiel !

Ähnlich wie in Beispiel I wurde durch Zerstäubung ein Legierungspulver hergestellt, das 5.0% Cr, 1,0% Mn, 0,5% P, 2,0% Cu, 1,0% Si, 1,0% Mo und als Rest Fe enthielt. Nachdem zu dem Legierungspulver 2,7% Graphit zugegeben worden waren, wurden das Kompaktieren und die Sinterung unitr den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 oder 5 durchgeführt, wodurch eine Sinterlegierung hergestellt wurde, die 4,9% Cr, 1,0% Mn, 0,5% P, 2,0% Cu₁1,0% Si, 1,0% Mo. 2,5% C und als Rest Fe enthielt (US-Patentanmeldung Nr. 2 13 239).

Vergleichsbeispiel 2

Nachdem zu dem im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Legierungspulver 1,3% Schwefclpulvcr und 2,7% Cruphit zugegeben und damit vermischt worden waren, wurden das Kompaktieren und die Sinterung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt, wodurch eine Sinterlegierung hergestellt wurde, die 4,9% Cr, 1,0% Mn. 0,5% P, 2.0% Cu. 1.0% Si, 1.0% Mo, 1,0% S, 2,5% C und als Rest Fe enthielt.

Vergleichsbeispiel 3

Nachdem zu dem im VergleichsbeispiH 1 erhaltenen Legierungspulver 4,0% Pb-Pulver und 2,7% Graphit zugegeben und damit vermischt worden waren, wurden das Kompaktieren und die Sinterung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 durchgeführt, wodurch eine Sinterlegierung hergestellt wurde, die 4,9% Cr. 1.0% Mn.0.5% P. 2.0% Cu. 1.0% Si. 1.0% Mo. 2.9% Pb. 2.5% C und als Rest Fe enthielt

Versuchsergebnisse

Unter Verwendung der in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellten Sinterlegierungen wurde jeweils eine Nocke für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor hergestellt. Ein fünfstündiger Haltbarkeitsversuch wurde durchgeführt, während jede Nocke ohne Schmierung und bei 300 U/min mit einem Kipphebel aus Gußeisen mit hohem Chromgehalt gekoppelt wurde. Die anfänglichen Passungseigenschaften werden in Tabelle 1 bewertet.

Tabelle I

40 Beispiel 1 2

Dichte	Eigenschaften der Sinterlegierung	Anteil des	Vcrschleißschutzcigenschaftcn	Betrag des	abricbs
verhältnis	Härte Dichte-	verbleibenden	Betrag des	Nockenabriebs Kipphebel-	(μιη)
der	Hv verhältnis	S oder Pb	(μπι)
*Preßlinge)**	(10 kg) (%)	(o/o)
(%)

4 5 6

Vergleichsbeispiel

79 78 78 78 78 77

79 74 73

550 530 500 540 520 500

550 420 380

*) Dichieverhä'llnis:scheinbare Dichte/wahre Dichte.

Der Vergleich der Beispiele 1 bis 6 mit dem Verglekhsbeispiel 1 hinsichtlich der Versuchsergebnissc zeigt deutlich die hervorragende Wirkung der Zugabe von S oder Pb. d. h. die Erzielung einer bemerkenswert hohen Verschleißfestigkeit. Außerdem gehen aus einem Vergleich des Beispiels 2 mit dem Vergleichsbcispiel 2 und des Beispiels 5 mit dem Vergleichsbeispiel 3 hinsichtlich der Versuchsergebnisse deutlich die Wirkungen hervor, die erzielt werden, wenn zur Herstellung eines S oder Pb enthaltenden Legierungspulvers S oder Pb zusammen mit den anderen metallischen Bestandteilen zerstäubt wird. Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die Dichte der Preßpulvermasse vermindert wurde, der Anteil des in der Sinterlegierung verbleibenden Sulfids oder Bleis sank und die günstigen Eigenschaften der Sinterlegierung verlorengingen, wenn das getrennt hergestellte Sulfid- oder Blcipulver mit dem Legierungspulver vermischt wurde. Die Standfestigkeitseigenschaften verschlechterten sich im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 1 in einem größeren Ausmaß.

Die erfindungsgemäße Sinterlegierung zeigt eine bessere Verschleißfestigkeit und verbessert die Eigenschaften bezüglich der Passung an ein zu koppelndes Bauteil, wodurch der Betrag des Abriebs des Gegenelements vermindert wird.

	95	;■>
95	60	70 i
95	80	60 ί
93	75	50 %
94	J5	60 i
93	60	40 £
94	120	40 £
_	350	90 *
77	330	160
73	150 ä

Claims

Patentansprüche:

1. Verschleißfeste Sinterlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 2,5 bis 25,0 Gcw.-% Cr, 0.10 bis 3,0 Gew.-% Mn. 0.1 bis 0.8 Gew.-% P, 1.0 bis 5,0 Gew.-% Cu. 0,5 bis 2.0 Gew.-% Si. 0 bis 3 Gew.-% Mo. 13 bis 3.5 Gew.-% C. entweder 0.5 bis 3.0 Gew.-% S oder 1,0 bis 5.0 Gew.-% Pb und als Rest Fe mit weniger als 2 Gew.-% Verunreinigungen enthält, wobei S oder Pb in der Sinterlegierung in Form von Sulfid- oder Bleiteilchen mit einer Größe von weniger als 100 μπι gleichmäßig verteilt ist.

2. Verschleißfeste Sinterlegierung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sie 2,5 bis 25.0 Gew.-% Cr. 0.10 bis 1,5 Gew.-% Mn. 035 bis 0.65 Gew.-% P, 13 bis 3,0 Gew.-% Cu. 0,7 bis 13 Gew.-% Si. 0,5 bis 1,5

ίο Gew.-% Mo. entweder0.5 bis 2.0Gew.-% S oder 1,0 bis 3.0Gew.-% Pb. 1.8 bis 3.0Gew.-% C und als Ssst Fe -it weniger als 2 Gew.-% Verunreinigungen enthält

3. Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Sinterlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurcl gekennzeichnet, daß

durch Zerstäubung ein Legierungspulver, das 2,5 bis 25,0 Gew.-% Cr, 0.10 bis 3.0 Gew.-% Mn, 0,1 bis 0,8 Gew.-% P, 1,0 bis 5,0 Gew.-% Cu, 03 bis 2,0 Gew.-% Si, 0 bis 3.0 Gew.-% Mo. entweder 03 bis 3.0 Gew.-% S oder 1,0 bis 5,0 Gew.-% Pb und als Rest Fe mit weniger als 2 Gew.-% Verunreinigungen enthält, hergestellt wird,

zu dem Legierungspulver 13 bis 33 Gew.-% Kohlenstoff zugegeben werden.

die in dem vorangehenden Schritt erhaltene Mischung unter Ausbildung einer vorbestimmten Gestalt verdichtet wird und

der erhaltene Preßling gesintert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung unter einem Druck von 4,9 bis 6,9 kbar verdichtet und das Sintern 45 bis 90 min lang bei 1050 bis 1180° C durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern in einem /"»mmoniak-Spaltgas mit einem Taupunkt von weniger als — 10° C durchgeführt wird.

6. Verwendung einer verschleißfesten Sinterlegierung nach Anspruch 1 oder 2 als Werkstoff zur Herstellung einer Nocke.