DE3249133T1 - Lager aus einer legierung auf aluminium-basis - Google Patents

Description

Ein Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung in einem Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis, die in einem Innenverbrennungsmotor benutzt wird und die Zinn und/oder Blei enthalten kann.

Technischer Hintergrund

Aluminiumlegierungen werden im weiten Umfang als Lager in Innenverbrennungsmotoren benutzt, beispielsweise als Pleuellager und Kurbelwellenlager in Fahrzeug- und Schiffsmotoren. Diese Lager sind in der Motorumgebung korrosionsfest und deshalb für einen solchen Gebrauch sehr vorteilhaft.

Werkstoffe, die als Lager in Innenverbrennungsmotpren verwendet werden; müssen hohen Belastungen und hohen Temperaturen standhalten. In den letzten Jahren wurde deshalb viel Mühe darauf verwendet, Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis mit hoher Beständigkeit gegen Festfressen, Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit unter den in diesen Motoren anzutreffenden Bedingungen bereitzustellen.

In der US-PS 4,153,756 sind Lagerlegierungen auf Al-Sn-Basis beschrieben, die einen niedrigen Erweichungsgrad und infolgedessen eine hohe Dauerfestigkeit unter Hochtemperaturbedingungen aufweisen. Die Legierung wird durch Zusatz von Chrom öder Zirkonium zu einer Grundlegierung aus 10

bis 30 Gewichtsprozent Zinn, Rest Aluminium, geschaffen. Kupfer oder sowohl Kupfer als auch Beryllium können ebenso der Legierung zugesetzt werden.

Lagerlegierungen auf Al-Sn-Basis, die 3,5 bis 35 Gewichtsprozent Sn, 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Cr und 1 bis 10 Gewichtsprozent insgesamt von mindestens einem der Elemente Si, Cr, Mn, Sb, Ti, Zr, Ni und Fe umfassen, wobei der Rest Aluminium ist, sind ebenfalls im Stand der Technik als eine hohe Dauerfestigkeit und zusätzlich eine gute Verschleißfestigkeit aufweisend beschrieben.

Ein Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis der vorstehend beschriebenen Art hat gewöhnlich eine Struktur, die eine Zinn und/oder Blei enthaltende Legierung auf Aluminium-Basis druckverschweißt an ein Stahlstützblech umfaßt. Um die Schweißfestigkeit zwischen der zinnhaltigen Legierung auf Aluminium-Basis und dem Stahlstützblech zu erhöhen, ist es unumgänglich, den geschweißten Aufbau nach dem Druckschweißen zu glühen. Diese Glühbehandlung wird gewöhnlich über eine lange Zeitdauer bei einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur durchgeführt, bei der sich eine intermetallische Verbindung aus Al und.Fe bildet. Wenn jedoch die Zinn und/oder Blei enthaltende Aluminiumlegierung solch einer hohen Temperatur bei

der genannten Glühstufe ausgesetzt wird, werden die Aluminium-Kristallkörner und die Zinnausscheidungen in der Legierungsstruktur vergröbert, was zu einer Verminderung der Hochtemperaturhärte und der Dauerfestigkeit führt, die bei einer Lagerlegierung verlangt werden. Um die vorstehenden Nachteile der Zinn und/oder Blei enthaltenden Aluminiumlegierung auszuschalten, wurde eine Aluminium-Lagerlegierung verwendet, die ein zusätzliches Element enthält. Beispielsweise wurden für Fahrzeuge und dergl. eine zinnhaltige Aluminiumlegierung, umfassend 3,5 bis 4,5 % Sn, 3,5 bis 4,5 % Si

und 0,7 bis 1,3 % Cu, Rest Al, eine zinnhaltige Aluminiumlegierung, umfassend 4 bis 8 % Sn, 1 bis 2% Si, 0,1 bis

2 % Cu und 0,1 bis 1 % Ni, Rest Al, eine zinnhaltige Aluminiumlegierung, umfassend 3 bis 40 % Sn, 0,1 bis 5 % Pb, 0,2 biis 2 % Cu, 0,1 bis 3 % Sb, 0,2 bis 3 % Si und 0,01 bis 1 % Ti, Rest Al, eine zinnhaltige Aluminiumlegierung, umfassend 15 bis 30 % Sn und 0,5 bis 2 % Cu, Rest Al, und eine zinnhaltige Aluminiumlegierung, umfassend 1 bis 23 % Sn, 1,5 bis 9 % Pb, 0,3 bis 3 % Cu und 1 bis 8 % Si, Rest Al, ,verwendet (nachstehend als "Mehrkomponentensystem-Lagerlegierungen" bezeichnet) .

In jüngster Zeit werden eine Abnahme der Größe und eine Erhöhung der Leistung bei Innenverbrennungsmotoren von Fahrzeugen verlangt. Außerdem wird das Anbringen einer Vorrichtung zur Verminderung eines durchgeblasenen Gases zur Reinigung des Abgases verlangt. Deshalb sind die Bedingungen, unter denen die Lager benutzt werden, hart geworden. Genauer gesagt, wurde die Größe der Lager in jüngster Zeit verringert und die Lager werden jetzt unter einer höheren Belastung und höheren Temperaturbedingungen als in der Vergangenheit verwendet.

Dementsprechend treten Ermüdungsbruch und anomaler Verschleiß bei herkömmlichen Mehrkomponentensystem-Lagerlegierungen leicht auf und infolge dieser unerwünschten Erscheinungen entstehen Schwierigkeiten in Kraftfahrzeug-Innenverbrennungsmotoren. Bei Metallwerkstoffen tritt die Erscheinung der Er-

müdung gewöhnlich auf, wenn die Stoffe über eine lange Zeitdauer verwendet werden, aber in neuen Innenverbrennungsmotoren erfolgt Ermüdungsbruch von Mehrkomponentsystem-Lagerlegierungen manchmal sogar, wenn ein Betrieb unter hoher Belastung für eine verhältnismäßig kurze Zeit erfolgt. Die Tem-

peratur des Schmieröls in einem Innenverbrennungsmotor wird beim Betrieb unter hoher Belastung erhöht. Beispielsweise steigt die im Bezug auf das Schmieröl in einer ölwanne gemessene Temperatur auf 130 bis 150⁰C und es wird deshalb angenommen, daß das Lager bei einer verhältnismäßig hohen Tempe-

■ - .·■■'■ ■' ' - ..'■■■■■'.■■■'■■■ .' ' ' ' '

ratur eine Gleitherührung mit einem Gegenstück,

beispielsweise einer Kurbelwelle ., hat. Bei herkömmlichen

L : . ·■ ·.■.:■■· . J

• π

Mehrkomponentsystem-Lagerlegierungen wird die Hochtemperaturhärte durch diese Gleitberührung bei hohen Temperaturen sehr stark vermindert und es tritt ein Schmelzen oder eine Wanderung der Zinnphase in den Mehrkomponentsystem-LagerIe-

5 gierungen auf. Die Dauerfestigkeit wird bei

Mehrkomponentsystem-Lagerlegierungen wegen der Verminderung der Hochtemperaturhärte und dem Schmelzen oder der Wanderung der Zinnphase verringert.

Der vorliegende Anmelder schlug in der japanischen Patentanmeldung Nr. 55-851 eine Legierung auf Aluminium-Basis vor, die 2,5 bis 25 Gewichtsprozent Zinn, 0,5 bis 8 Gewichtsprozent Zink und 0,1 bis weniger als 1 Gewichtsprozent Chrom

umfaßt.

Der vorliegende Anmelder schlug in der japanischen Patentanmeldung Nr. 55-852 eine Legierung auf Aluminium-Basis vor, die 2,5 bis 25 Gewichtsprozent Zinn, 0,5 bis 8 Gewichtsprozent Zink und 1 bis 7 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Silicium, Chrom, Mangan, Nickel, Eisen, Zirkonium, Molybdän, Kobalt, Wolfram, Titan, Antimon, Niob, Vanadium, Cer, Barium und Calcium, Rest im wesentlichen Aluminium, umfaßt.

In diesen Legierungen auf Aluminium-Basis sind Silicium, Chrom und dergl. in der Matrix in Form einer sehr feinen und harten intermetallischen Al-Cr-Verbindung dispergiert und haben hauptsächlich die Wirkung, eine Vergröberung der Zinnteilchen zu verhindern. Das meiste Zink ist in der AIuminiuramatrix als feste Lösung gelöst. Die Aluminiummatrix ist durch Zink verstärkt und die Hochtemperaturhärte und die Dauerfestigkeit können erhöht werden. In diesen Legierungen auf Aluminium-Basis sind die Lagereigenschaften der Aluminiumlegierung durch die synergistischen Wirkungen der Verstärkung der Matrix und der Verstärkung der Legierung durch fein verteilte ausgeschiedene Elemente im Ver-

L · J

gleich zu den durch eine dieser zwei Verstärkungen getrennt erreichten Lagereigenschaften deutlich verbessert.

Nebenbei,Anpassungsfähigkeit ist eine der Eigenschaften eines Lagers.In den vorstehenden japanischen Patentanmeldungen bedeutet der Begriff "Anpassungsfähigkeit", daß das Lager eine derartige Eigenschaft aufweist, daß die feinen Eilt- und Ausbuchtungen einer Welle, als eines Gegenstücks des Lagers, die je nach der Bearbeitungsgenauigleit mehr oder weniger entstehen, durch die einbettende Wirkung des Lagers ausgeglichen werden. Das bedeutet, daß in der Anfangsstufe des Gebrauchs des Lagers die Oberfläche des Lagers abgeschliffen wird, so daß sowohl Lager als auch Welle stets miteinander in einem Zustand in Berührung gehalten werden, in dem ein Schmierölfilm immer zwischen der ausgeglichenen Oberfläche der Welle und der abgeschliffenen Oberfläche des Lagers vorhanden ist. Es wird angenommen, daß weiche Zinnteilchen in der Legierung eine hervorragende Anpassungsfähigkeit ergeben. Die vorstehend beschriebene Bedeutung der Anpassungsfähigkeit ist auf diesem Gebiet der Technik eingeführt. Der Grundgedanke der vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldungen, d.h. die Erzeugung von Anpassungsfähigkeit,die den veicheh Zinnteilchen zuzuschreiben ist, stiitmt deshalb mit der herkcrrcnlichen Vorstellung auf diesem Gebiet der Technik überein und kann als eine Fortsetzung davon bezeichnet werden. Zusätzlich wird in den vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldungen im Hinblick auf die Wirkungen von Chrom, Silicium und dergl. angenommen, daß diese Elemente die Vergröberung der Zinnteilchen unterdrücken, da nur die Form der weichen Zinnteilchen gesteuert wird, wodurch indirekt die Anpassungsfähigkeit der zinnhaltigen Legierung auf Aluminium-Basis verbessert wird und es wird keine technische Lehre gegeben, daß Teilchen aus Chrom, Silicium und dergl. direkt die Anpassungsfähigkeit verbessern.

In einem Aufsatz mit dem Titel "Aluminum-Based Cranshaft Bearings for the High Speed Diesel Engine", SAE Technical Paper Series, veröffentlicht 23. bis 27. Februar 1981 in Detroit, wird über die Festfreßbelastung einer Al-11 % Si-1 % Cu-Legierung berichtet. Nach diesem Bericht streut die Festfreßbelastung, wenn 8,7 χ 10 Siliciumteilchen mit einer Gräße

'i ■

von 17 Mikron pro Einheitsfläche (m²) anwesend sind. Ferner ist die Festfreßbelastung hoch und die Streuung gering, wenn 0,6 χ 10 Siliciumteilchen mit einer Größe von mindestens 1 Mikron pro Flächeneinheit anwesend sind. Nach dieser Beschreibung und den theoretischen Erläuterungen in dem SAE-Aufsatz tragen harte Siliciumteilchen, die in der Aluminiummatrix fein verteilt sind, zur Anpassungsfähigkeit und Erhöhung der Festfreßbelastung bei. Zusätzlich wird Anpassungsfähigkeit in dem SAE-Aufsatz in einem Fall erwähnt, in dem eine schlechte Ausrichtung zwischen einer Kurbelwelle und einem Lager geduldet wird und im Gegensatz zu der Lehre von der Anpassungsfähigkeit steht.

Der einfache Einschluß von Silicium in eine Lagerlegierung auf Aluminium-Basis gibt jedoch keine Sicherheit, daß die Lagerlegierung eine gleichmäßig überlegene Beständigkeit gegen Festfressen, Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit unter starken Belastungen und den in modernen Innenverbrennungsmotoren anzutreffenden Temperaturbedingungen und insbesondere in Kraftfahrzeugmotoren aufweist, die Wellen aus sphärolitischem oder Kugelgraphit-Gußeisen oder einem anderen groben V7erkstoff haben.

30 Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Theorie^ die vollständig verschieden von der herkömmlichen ist und schafft ein Lager aus einer Legierung auf Alraiinium-Basis mit einer Anpassungsfähigkeit und Festfreßbelastung,die im Vergleich zu den herkömmlichen sehr stark verbessert sind und das ohne eine Auflage verwendet werden kann.

- Γ::" ·::·":^: 3249Ί33

Es ist bekannt, daß die Siliciumteilchen in der Legierung auf Aluminiumbasisy da sie hart sind, das ineinandergreifende Teil, eine Kurbelwelle aus Stahl, direkt polieren und so einen Einfluß auf die Anpassungsfähigkeit oder Verträglich-

5 keit ausüben.

Die Theorie der gleichmäßigen Verteilung harter Teilchen in einer weichen Matrix ist zur Steuerung der Teilchengröße angewendet worden. Eine solche Theorie ist auf dem Gebiet der Gleitwerkstoffe bekannt und auch in den vorstehend erwähnten früheren japanischen Patentanmeldungen enthalten, die vom gegenwärtigen Anmelder eingereicht wurden.

Die gegenwärtigen Erfinder erforschten im einzelnen die ¹^ Lagereigenschaften von Legierungen auf Aluminium-Basis, entdeckten, daß durch eine technische Lehre und technische Maßnahmen, die vollständig von den herkömmlichen verschieden sind,die Lagereigenschaften, insbes. die Anpassungsfähigkeit und die Beständigkeit gegen Festfressen, sehr stark verbessert werden können,und vollendeten dann die vorliegende Erfindung. Die im einzelnen später beschriebene technische Maßnahme ist die Steuerung der Größe der Hartteilchen, wie Siliciumteilchen und dergleichen, in den Aluminiumlegierungen. In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß Siliciumteilchen in einer binären Si-Al-Legierung kristallisieren oder sich ausscheiden (nachstehend wird der Begriff "Kristallisieren" verwendet). Außerdem wurden technische Aufsätze oder Patente veröffentlicht, in denen die Verteilung von Siliciumteilchen in Lagerlegierungen auf Aluminium.-BasiSfdie in Innenverbrennungsmotoren verwendet

^ werden, beschrieben ist.

In der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 55-82756 ist eine Erfindung beschrieben, in der bei der Herstellung einer Lagerlegierung eine Legierung auf Aluminium-

Basis mit einem Gehalt von 5 bis 15 % Silicium, bis .zu 5 % Kupfer, bis zu 10 % Wismut und bis zu 1 % Blei warm- oder

L J

kaltgewalzt oder stranggegossen wird, um eine Querschnittsverminderung von mindestens 90 % zu erreichen und so den Siliciumteilchen in der Legierung nicht eine kontinuierliche skelettartige Netzstruktur, sondern einen feinverteilten Zustand zu verleihen. Diese Lagerlegierung ist angeblich sowohl als Lager mit einer weichen Uberzugsschicht (einer Auflage) als auch als Lager ohne eine Auflage geeignet. Der Kern der Erfindung in der vorstehend erwähnten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung besteht darin, daß die groben Siliciumteilchen im gegossenen Zustand durch das Walzen und dergleichen fein verteilt werden und ferner, daß das Glühen, das nach dem Walzen falls erforderlich durchgeführt wird, nur bis zu einem solchen Ausmaß ausgeführt wird, daß die verformte Struktur wieder hergestellt wird, wobei die feine Form der Siliciumteilchen beibehalten wird. Da ein hoher Siliciumgehalt von etwa 10 % nach einer besonderen Beschreibung in dieser Anmeldung bevorzugt ist, liegt die Bedeutung dieser Erfindung ferner darin, daß die feinverteilten Siliciumteilchen in einer Aluminiumlegierung mit einem

20 hohen Siliciumgehalt grob wachsen.

Nach einer von den gegenwärtigen Erfindern gemachten Feststellung ist eine Aluminiumlegierung mit einem hohen Siliciumgehalt ungünstig für die Verwendung als auflagenfreie Lager-

^⁵ legierung eines Innenverbrennungsmotors, da die Dauerfestigkeit gering ist und Ermüdungsbruch auftritt, insbesondere wenn das Lager gleitet, wenn es einer alternierenden Belastung von einer Welle ausgesetzt ist. Wenn Ermüdungsbruch auftritt, ist die Belastungsfähigkeit beträchtlich vermin-

³⁰ dert.

Nach einer anderen von den gegenwärtigen Erfindern gemachten Entdeckung werden die Lagereigenschaften durch feine Verteilung der Siliciumteilchen oder beispielsweise durch Walzen eines herkömmlichen Gußgegenstandes, um ihnen eine vorbestimmte Dimension zu geben, nicht ausreichend verbes-

L J

J Z 4 3 IJJ

sert. Die Lägereigenschaften werden durch Vergröberung der

fein verteilten Siliciumteilchen und so Steuerung der Siliciumteilchen, wobei eine vorbestimmte Größe und eine vorbestimmte Zahl davon geschaffen wird, sehr stark verbessert. 5

Nebenbei, in den vorstehend erwähnten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen wird eine 11 % Si enthaltende Aluminiumlegierung geprüft und die Größe der Siliciumteilchen wurde als von 0,0001 inch (2,5 Mikron)bis 0,001 inch (25 Mikron) reichend beschrieben. Die Anzahl der Siliciumteilchen pro Flächeneinheit wurde jedoch überhaupt nicht erwähnt.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Lagerlegierung auf Aluminium-Basis in der eine Aluminiumlegierung an ein Stützmetall gebunden ist und die Aluminiumlegierung 0,5 bis 11 Gewichtsprozent mindestens eines Hartelementes aus der Gruppe Silicium, Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob enthält, und mindestens 5 Teilchen, bestehend aus oder umfassend ein Hartelement, mit einer Größe von 5 Mikron bis 40 Mikron, wobei die Größe

— 2 2

in ihrer Längsrichtung gemessen ist, pro 3,56 χ 10 mm in jedem beliebigen Bereich der Legierung vorhanden sind.

Die Legierung gemäß vorliegender Erfindung kann als gegebenenfalls vorhandene(s) Element(e) irgendeine Kombination von (a) 1 bis 35 % Zinn; (b) 0,1 bis 10 % mindestens eines Elements aus der Gruppe Blei, Cadmium Indium, Thallium und Wismut; und (c) 0,1 bis 2 % mindestens eines Elements aus der Gruppe Kupfer und Magnesium umfassen. Zum Beispiel: 1. Hartelement:

0,5 bis weniger als 5 % Silicium, . .

gegebenenfalls vorhandene Elemente: Kupfer und Magnesium.

L J

2. Hartelement:

0,5 bis weniger als 5 % Silicium Weichelement:

Zinn
gegebenenfalls vorhandene Elemente:

Blei und dergl., Kupfer und Magnesium

3. Hartelement:

0,5 bis weniger als 5 % Silicium Weichelement: Blei und dergl.

4. Hartelement:

5 bis 11 % Silicium Weichelement:

Zinn
¹^ gegebenenfalls vorhandene Elemente:

Blei und dergl., Kupfer und Magnesium.

5. Hartelement:

5 bis 11 % Silicium Weichelement: Blei und dergl.

gegebenenfalls vorhandene Elemente

Zinn, Kupfer und Magnesium

6. Hartelement(e):

andere als Silicium Weichelement:

Blei
gegebenenfalls vorhandene Elemente:

Zinn, Kupfer und Magnesium.

Zunächst werden die Hartteilchen erläutert.

Nach einer von den gegenwärtigen Erfindern gemachten Entdeckung wird, wenn der Durchmesser in Längsrichtung, (nachstehend als die Größe bezeichnet) der Hartteilchen 5

Mikron oder mehr beträgt,eine besondere Anpassungsfähigkeit erzeugt, die die Lagereigenschaften der Aluminiumlegierungen

sehr stark verbessert. Diese besondere Anpassungsfähigkeit ist spürbar, wenn mindestens 5 Hartteilchen mit einer Größe von

- 2 2 mindestens 5 Mikron pro 3,56 χ 10 mm anwesend sind und die besondere Anpassungsfähigkeit wird spürbarer,wenn die Größe der Hartteilchen zunimmt. Wenn die Größe der .Hartteilbhen 40 Mikron überschreitet, nimmt die Dauerfestigkeit der Aluminiumlegierung ab. j

In der vorliegenden Erfindung machen nur die groben Hartteilchen, d.h. Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron, die Erfindung aus, da feine Hartteilchen zu einer Verbesserung der Lagereigenschaften nicht beitragen. Dies ist eine von den herkömmlichen verschiedene Lehre, da in der von den gegenwärtigen Erfindern eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung beschrieben ist, daß feine Teilchen die Form der Zinn- und/oder Bleiteilchen steuern und indirekt die Lagereigenschaften verbessern. Auch nach der in dem SAE-Aufsatz beschriebenen Theorie und den Versuchsdaten verbessern sich die Lagereigenschaften, wenn die Siliciumteilchen feiner werden. Im Gegensatz dazu können in der vorliegenden Erfindung die Lagereigenschaften mit Ausnahme der Dauerfestigkeit durch Vergröbern der harten Teilchen merklich verbessert werden. Die Hartteilchen haben nach der vorliegenden Erfindung vermutlich die Fähigkeit, die winzigen Unebenheiten

auszugleichen, die an einer Welle als ein Ergebnis der Genauigkeit erzeugt wird, mit der die Welle bearbeitet wird, und vermutlich auch die Fähigkeit, das ' Kugelgußeisen einer Welle aufzuzehren, und so die Oberfläche des Kugelgußeisens um die Hohlräume abzuflachen, wel-

ehe als Folge des Herausfallens der Graphitteilchen entstehen. Als ein Ergebnis des vorstehend erwähnten Abflachens entsteht ein konstanter Ölfilm zwischen dem Lager und der Welle, wodurch ein gutes Gleiten von Lager und Welle sichergestellt wird. Die Fähigkeit der Hartteilchen, die ünebenheiten des Gegenstücks direkt abzuflachen, ist eine Art von Anpassungsfähigkeit. Diese wird als eine besondere An-

passungsfähigkeit bezeichnetem sie von der Anpass^iingsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre auf dem Gebiet der Lager zu unterscheiden, auf dem angenommen wird, daß ein weiches Element, wie Zinn, die Fähigkeit zur Erzeugung von Anpas-

5 sungsfähigkeit hat.

Die besondere Anpassungsfähigkeit, die die Lagereigenschaften, insbesondere die Festfreßbelastung, im Vergleich mit denjenigen merklich verbessern kann, die allein mit der Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre erreicht wird, ist eines der Merkmale der vorliegende Erfindung. Nebenbei können die Legierungen gemäß vorliegender Erfindung Zinn und/oder Blei enthalten und können somit die Anpassungsfähigkeit nach der herkömmlichen Lehre aufweisen. Vermutlich wird die besondere Anpassungsfähigkeit zuerst verwirklicht und das Gegenstück wird auf diese Weise abgeflacht, und die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre wird anschließend verwirklicht, und so wird Weichmetall in die Oberfläche des Gegenstücks eingebettet. Da solche Legierungen sowohl die besondere Anpassungsfähigkeit als auch die Anpassungsfähigkeit nach der herkömmlichen Lehre aufweisen, sind die Eigenschaften eines in einem Innenverbrennungsmotor verwendeten Lagers gegenüber denjenigen herkömmlicher Lager infolge einer Kombination dieser zwei Arten von Anpassungsfähigkeit

*° besonders stark verbessert.

Silicium ist ein Element, das die besondere Anpassungsfähigkeit mit sich bringt. Wenn der Siliciumgehalt unter 0,5 % liegt, ist das Silicium für das Erreichen der besonderen Anpassungsfähigkeit nicht wirksam. Wenn der Siliciumgehalt 5 % oder mehr beträgt, neigen die Dauerfestigkeit und die Festfreßbelastung zur Abnahme. Der Siliciumgehalt kann jedoch bis zu 11 % betragen. Ein bevorzugter Siliciumgehalt, der die Welle abnutzen kann, beträgt 2 bis weniger als 5 %. 35

Andere Hartelemente als Silicium, d.h. Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Antimon, Qhrom und Niob führen zur besonderen Anpassungsfähigkeit. Wenn die anderen Hartelemente als Silicium gemeinsam erwähnt werden, werden sie als Mangan und dergl. bezeichnet. Wenn der Gehalt an Mangan und dergl. unter 0,5 % liegt, ist das Mangan und dergl. für das Erreichen der besonderen Anpassungsfähigkeit nicht wirksam. Wenn der Gehalt an Mangan und dergl. mehr als 11 % beträgt, wird die besondere Anpassungsfähigkeit nicht erhöht und die Dauerfestigkeit und die Festfreßbelastüng neigen zur Abnahme. Ein bevorzugter Gehalt an Mangan und dergl. beträgt 1 bis 9 %. Wenn zwei oder mehr der als Mangan und dergl. bezeichneten Elemente einer Aluminiumlegierung zugesetzt werden, beträgt der Mindestgehalt eines jeden dieser Elemente vorzugsweise 0,1 %.

Die Teilchen, die durch den Zusatz von Mangan und dergl entstehen, werden nun beschrieben.

Es ist unmöglich,die Zusammensetzung der Kristalle dahingehend zu analysieren,ob das Mangan und dergl. in Form eines Metalls allein oder als intermetallische Verbindung kristallisiert, in der Aluminium und das Mangan und dergl. kombiniert sind. Da die Hartteilchen, die von den weichen Teilchen, wie den Zinnteilchen, verschieden sind, infolge der Zugabe von Mangan und dergl. in der zinnhaltigen Aluminiumlegierung entstehen, bestehen die Teilchen, die kristallisieren, aus oder enthalten Mangan und dergl.

Die vorstehend beschriebene besondere Anpassungsfähigkeit ist besonders wertvoll zur Erhöhung der Beständigkeit gegen Festfressen, wenn das Gegenstück oder die Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen oder Flockengraphit-Gußeisen besteht.

: .I"? 32Λ9133

Die Wirkungen der Hartteilchen werden im einzelnen beschrieben, wobei beachtet wird, wie die besondere Anpassungsfähigkeit erreicht wird, wenn das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen oder Flockengraphit-Gußeisen besteht.

Eine Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen wird wegen

ihrer niedrigen Kosten häufig anstelle einer herkömmlichen geschmiedeten Welle in einem Innenverbrennungsmotor verwendet. Während des Folierens einer solchen Welle werden die Graphitteilchen von der Oberfläche der Welle abgerieben und es entsteht eine Anzahl von Einbuchtungen oder Löchern. Die Matrix auf Eisenbasis um solche Einbuchtungen oder dergl. ist bearbeitungsgehärtet und es entstehen scharfe Ränder und Kanten rund um solche Einbuchtungen. Diese Ränder und dergl. führen zu anomaler Abnutzung herkömmlicher Aluminiumlegierungen zum Gebrauch als Lager. Nach den Ergebnissen der von den gegenwärtigen Erfindern im Hinblick auf anomale Abnutzung durchgeführten Forschung wird die weiche Aluminiummatrix von den Rändern und dergl. abgerieben und setzt sich in den Einbuchtungen ab. Da das abgesetzte Aluminium und die Aluminiumlegierung des Lagers wegen ihrer geringen Verträglichkeit sehr wahrscheinlich aneinander haften, tritt leicht ein Festfressen auf. Gemäß vorliegender Erfindung reiben die groben Hartteilchen die Ränder und dergl. ab und glätten die umlaufenden Bereiche der Einbuchtungen mit dem Ergebnis, daß ein Festfressen nicht auftritt,. bis die Belastung auf ein hohes Maß gesteigert wird, d.h., die Freßfestigkeit wird sehr stark verbessert.

Nun wird ein Verfahren zur Steuerung der Größe und Zahl der Hartteilchen beschrieben. Allgemein kristallisiert das meiste Silicium in der Gußstufe der Al-Si-Legierung in Form von nadeiförmigen eutektischen Kristallen. Wenn die Gußlegierung gewalzt wird, um ihr die für die Verwendung als Lager notwendige Dicke zu verleihen, werden die nadelför-

L J

migen eutektischen Kristalle in kleine Teilchen zerschnitten. Das durch das Guß- und Walzverfahren erhaltene dünne Blech aus Al-Si-Legierung umfaßt Siliciumteilchen mit nadelförmiger und flacher Form, wobei die meisten Teilchen eine Größe von 5 Mikron oder weniger aufweisen, Teilchen mit einer Größe von 10 Mikron oder mehr selten sind und ihre Anzahl pro Flächeneinheit gering ist.

Nach dem Walzen wird ein Zwischenglühen bei einer Temperatur durchgeführt, die etwa gleich der Rekristallisationstemperatur ist. Eine Vergröberung der Siliciumteilchen findet bei der Zwischenglühtemperatur praktisch nicht statt.

Nach der Durchführung der vorstehend beschriebenen Gieß-, Walz- und Zwischenglühschritte wird das Material zur Herstellung einer Lagerlegierung mit einer vorbestimmten Dicke mit einem Stahlstützblech druckverschweißt und dann nach einem herkömmlichen Verfahren bei einer Temperatur geglüht, die niedriger ist als die Bildungstemperatur der intermetallischen Al-Sn-Verbindung, beispielsweise bei einer Temperatur von 350⁰C.

Eine Vergröberung der Siliciumteilchen findet auch bei einer Temperatur von 350⁰C praktisch nicht statt, so daß " feine Siliciumteilchen, von denen die meisten eine Größe unter 5 Mikron haben, im Endprodukt anwesend sind. Wenn die Lagerlegierung vor dem Druckverschweißen einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung bei 350 bis 550⁰C unterzogen wird, findet eine Vergröberung der Hartteilchen statt. Die Hochtemperatur-Wärmebehandlung vor dem Druckverschweißem ergibt in sehr wirkungsvoller Weise mindestens 5 Teilchen mit einer Größe von 5 bis 40 Mikron pro 3,56 χ 10 mm . Im Gegensatz dazu ist eine andere Wärmebehandlung als diejenige vor dem Druckverschweißen nicht sehr wirksam. Die Steuerung der Größe der Hartteilchen während einer anderen Verfahrensstufe als der Wärmebehandlungsstufe vor dem Druck-

L..

verbinden, beispielsweise während einer Walzstufe, in der die Heiztemperatur und der Zug gesteuert werden können, einer Gießstufe, in der die Kühlgeschwindigkeit gesteuert werden kann, oder einer Zwischenglühstufe, ist sehr schwierig. Wenn die Hochtemperatur-Wärmebjehandlung während oder nach dem Druckverschweißen durchgeführt wird, entstehen intermetallische Al-Fe-Verbindungen oder ein Bestandteil mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Zinn, schmilzt in der Aluminiumlegierung direkt vor der Fertigstellung des Lagers. Das ist nachteilig im Hinblick auf die Lagereigenschaften, insbesondere die Anpassungsfähigkeit gemäß der allgemeinen Lehre darüber.

Aufgrund der Beurteilung der Phasendiagramme sind die Hartteilchen der binären Legierungen, wie einer Al-Mn-Legierung und dergl. vermutlich von der folgenden Art, je nach der Art der Legierungselemente:

Mn :	MnAl. und MnAl,
Fe :	FeAl3
Mo	MoAl3
Ni	NiAl3
Zr	ZrAl-
Co	Cc2Al9
Ti	TiAl3
Sb	AlSb
Nb	: NbAl _

Die Kristalle, die vermutlich die vorstehend aufgeführten intermetallischen Verbindungen sind, scheiden sich während des Gießens in verschiedenen Formen aus. Die Form dieser Kristalle wird ebenso in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert.

In der nachstehenden Tabelle 1 wird erläutert, wie die Zahl der infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung -vor dem Druckverschweißen auskristallisierten Hartteilchen sich in

ο -ζ ^ a

Übereinstimmung mit dem Gehalt an dem Hartelement ändert. Die tabelle 1 wurde aufgrund einer Berechnung zusammengestellt, die auf der Annahme beruht, daß das Hartelement vollständig ^n Form von kubischen Hartteilchen kristallisiert, die die in der oberen waagrechten Spalte angegebenen Größen haben.

■f v' ■■■.'..

Der Großteil der Hartteilchen mit einer Größ^ unter 5 Mikron vergröbert sich infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung und erreicht eine Größe von mehr als 5 Mikron. Die Tabelle 1 ist deshalb ein nützlicher Eezug für die Steuerung der Größe von Hartteilchen in der Aluminiumlegierung gemäß vorliegender Erfindung.

15

Tabelle 1

Berechnete Anzahl der Hartteilchen

_ 2 2 (Zahl pro 3,56 χ 10 mm )

20 25 30

	\	■Teilchengröße	\	5	10	20	30	40
Gehalt an		(Um)	\
Ilarteloment,		I5
Gew. -%'	0		340	40		1	0
	1		680	80	10	3	1
	3		2000	260	30	9	4
	5		3500	430	50	15	6

35

Wenn der Gehalt an eir.em Κει telement 0,5 % beträgt ist die Zahl der Hartteilchen mit. einer Größe von 5 Mikron 340. Deshalb können, auch wenn ein Teil der kristallisierten Hartteilchen eine Größe von weniger als 5 Mikron aufweist, sicherlich mindestens 5 Hartteilchen mit einer Größe von 5 Mikron erhalten werden. Die Zahl der Hertte^Llchen mit einer Größe von 5 Mikron variiert in Abhängigkeit von dem Gehalt an Hartelement gemäß Tabelle 1 von 340 bis 3500.

Die Zahl der Hartteilchen mit einer Größe von 5 bis 10 Mikron in der Lagerlegierung ist tatsächlich geringer als 340 bis 3500, welches die in Tabelle 1 angegebene Zahl von Hartteilchen ist und die sich in Abhängigkeit von dem

Gehalt an Hartelement ändert. 15

Es ist zu bemerken, daß, auch wenn feine Hartteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron kristallisieren können, das Verhältnis von groben Teilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr zu feinen Teilchen mit einer Größe von weniger als 5 Mikron durch eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung erhöht werden kann, die beispielsweise bei 350 bis 450⁰C durchgeführt wird.

Wenn der Gehalt an ei nein Hartelement 3 % ausmacht, be- ^ trägt die Zahl an Hartteilchen 4, vorausgesetzt, daß das gesamte Hartelement als Hartteilchen mit einer Größe von 40 Mikron kristallisiert. Wenn nur ein Hartteilchen in einer Größe von 40 Mikron kristallisiert,können zusätzlich Hartteilchen mit einer Größe von 5 bis 30 Mikron kristallisieren.

Die folgenden 4 Beispiele erläutern die bevorzugte Anzahl von groben Hartteilchen mit einer Größe im Bereich von 5 bis 40 Mikron, die kristallisieren, wenn der Gehalt an Hartelernent in dem Bereich der vorliegenden Erfindung liegt:

1 Beispiele:

1. Zahl der Hartteilcher. mit'einer Größe über 4 Mikron: mindestens 5.

2. Zahl der Hartteilchen mit einer Größe von min-

destens 20 Mikron (mindestens 17 Mikron, wenn der Siliciumgehalt mindestens 5 % beträgt); mindestens 2.

3. Zahl der Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 30 Mikron: mindestens 1.

4. Zahl der Hartteilcher mit einer Größe von 20 bis 40 Mikron: mindestens 5.

Nun wird die Form der Hartteilchen gemäß vorliegender Erfindung beschrieben.

Gewöhnlich sind die Hartteilchen in der gewalzten Aluminiumlegierung nadeiförmig und ihre Achse ist in vielen Fällen in Übereinstimmung mit der Walz-Längsrichtung. Jedoch wird infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung die Breite der Hartteilchen, gesehen in zur Walzrichtung transversaler Richtung, im Verhältnis vergrößert und die Hartteilchen werden kugelig. In horizontaler Ebene eines Lagers gesehen, d.h. der Oberfläche eines Lagers, die in Berührung mit einer Welle ist, zeigen die Hartteilchen eine kugelige Gestalt. Eine bevorzugte Form

^ der Hartteilchen ist eine kugelige Form sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Ebene. Die meisten der Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron sind kugelig und flache Hartteilchen liegen in geringer Zahl vor. Nadeiförmige Hartteilchen sind in der vorbestimmten Fläche fast nicht vorhanden. Die kugeligen Hartteilchen sind für die Verwirklichung der besonderen Anpassungsfähigkeit besonders wertvoll.

Die Struktur der vorstehend erwähnten horizontalen Ebene der Legierung auf Aluminiumbasis wird zunächst geprüft und dann werden die Hartteilchen vermessen, um so ihre Größe zu bestimmen. Zur Unterscheidung der Siliciumteilchen von den

- τα -

anderen Teilchen, wie Teilchen intermetallischer Chromverbindungen und Zinnphasen in der Legierung, kann der folgende Standard verwendet werden. Bei der Betrachtung mit einem Metallmikroskop erscheinen Chrom und Zinn weiß und die Hartteilchen erscheinen grau oder dunkelgrau, unabhängig von dem angewendeten Ätzverfahren.

— 2 2

Die Fläche von 3,56 χ 10 mm wird aus Zweckmäßigkeits-

gründen gewählt und beruht auf dem Gesichtsfeld der Mikrophotographieausrüstung der Erfinder. Die Anzahl von Si-Teilchen pro Flächeneinheit kann durch Anwendung geeigneter Umrechnungsfaktoren medifiziert werden. Beispielsweise entspricht die vorstehend beschriebene Teilchenanzahl/Flächenbegrenzung 1,4 χ 10 Teilchen pro m . Die Anzahl der Teilchen pro Querschnittsfläche der Lagerlegierung ist die in einem horizontalen Querschnitt eines Blechs aus der Legierung bestimmte, d.h. eines Querschnitts, der parallel zu der Oberfläche des Blechs ist (und in senkrechter Richtung zu ihrer Oberfläche gesehen) hergerichtet nach einem nachstehend beschriebenen Verfahren. Die Größe der Si-Teilchen ist gemessen in einem vertikalen Querschnitt eines Blechs der Legierung kleiner als gemessen ir eincir. horizontalen Querschnitt. Außerdem können die vorstehend beschriebenen Mengenbegrenzungen auf der Oberfläche eines Blechs der Legierung direkt nach ihrer Bearbeitung nicht erfüllt sein.

Nun werden die gegebenenfalls vorhandenen Elemente beschrieben.

Zinn macht eine Aluminiumlegierung we:ich und verleiht der Aluminiumlegierung eine für ein Lager günstige Schmiereigenschaft und Anpassungsfähigkeit. Der Begriff "Anpassungsfähigkeit" ist durch die auf dem Fachgebiet allgemein anerkannte technische Lehre definiert und wird als Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre bezeichnet.

L . J

• 'yß . ·

] Wenn der Zinngehalt 35 % überschreitet, werden sowohl die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre als auch die Schmiereigenschaft der Aluminiumlegierung verbessert, ihre Härte und Festigkeit werden jedoch zu gering für eine Verwendung der Legierung als Lager. Wenn andererseits der Zinngehalt geringer als 1 % ist wird die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre vermindert. Die Menge an zugesetztem Zinn wird in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung des Lagers in geeigneter Weise innerhalb des Bereichs von 1 bis 35 Gewichtsprozent gewählt, aber gewöhnlich ist, da die auf das Leger einwirkende Belastung hoch ist, d.h. wenn die durch einen Kolben des Innenverbrennungsmotors auf das Lager einwirkende Explosionsbelastung hoch ist, der Zinngehalt vorzugsweise auf ein niedriges Maß eingestellt, z.B. 5 bis 10 %, und wenn die auf das Lager einwirkende Belastung gering ist, wird der Zinngehalt vorzugsweise erhöht. Wenn die Gefahr des Festfressens eines Lagers infolge einer hohen Belastung und hoher Drehzahl besteht, ist es bevorzugt, daß der Zinngehalt auf beispielsweise 15 bis 25 Gewichts-

20 prozent erhöht wird.

Nebenbei, in der vom gegenwärtigen Anmelder eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung wird angenommen, daß die feine Verteilung der Zinnteilcher· in der Legierung von ausschlaggebender Bedeutung ist, um die Dauerfestigkeit und Hochtemperaturhärte einer zinnhaltigen Aluminiumlegierung in ausreichender Weise zufriedenstellend zu.machen, damit die Legierung als Lager verwendet werden kann. So wird in der früheren Patentanmeldung vorgeschlagen, die Vergröberung der Zinnteilchen durch die Anwendung feiner Teilchen von Chrom und dergl. zu verhindern, wobei eine Vergröberung bei einem Zinngehalt über 15 % wahrscheinlich wird. Da jedoch in der vorliegende Erfindung die besondere Anpassungsfähigkeit im wesentlichen für die Lagereigenschaften verantwortlich ist, wird der feinen Verteilung der Zinnteilchen keine große. Bedeutung beigemessen und es ergeben sich keine Schwierigkei-

L ' J

ten bei der Verwendung des Lagers in einem Innenverbrennungsmotor. Der Zinngehalt beträgt vorzugsweise 5 bis 25 L

Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut (der Begriff "Blei und dergl." wird verwendet, wenn alle diese Elemente beschrieben werden) machen eine Aluminiumlegierung weich und verleihen der Aluminiumlegierung in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Lehre Schmiereigenschaft und Anpassungsfähigkeit. Wenn der Gehalt en Eier* und dergl. 10 % überschreitet, werden die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre und die Schmiereigenschaft verbessert, jedoch die Härte der Aluminiumlegierung vermindert. Wenn der Gehalt an Blei und dergl. geringer als 0,1 % ist, ist die Aluminiumlecierung zu hart für eine Verwendung als Lagerlegierung und die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre ist so vermindert.

Die Menge an Blei und dergl. wird in geeigneter Weise innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 10 % nach der beabsichtigten Verwendung des Lagers gewählt. Gewöhnlich wird, da die e.uf das Lager wirkende Belastung hoch ist, d.h., wenn die durch einen Kolben auf das Lager einwirkende Explosionsbelastung hoch ist, der Gehalt an Blei und dergl. vorzugsweise auf ein niedriges Maß eingestellt, beispielsweise von 1 bis 4 %, und wenn die auf das Lager wirkende Belastung gering ist, wird der Gehalt an Blei und dergl, vorzugsweise auf ein hohes Maß eingestellt. Wenn die Gefahr des Festfreßens des Lagers infolge einer hohen Belastung und hoher Umdrehungsgeschwindigkeit besteht, wird der Gehalt an Blei und dergl. vorzugsweise auf ein hohes Maß, beispielsweise von 4 bis 8 % eingestellt. Um eine Blei- und/oder zinnhaltige Aluminiumlegierung mit befriedigender Dauerfestigkeit und Hochtemperaturhärte zu schaffen, Eigenschaften, welche für ein Lager notwendig sind, sollen die Teilchen des Blei und dergl. in der Legierung fein verteilt sein. Blei ist jedoch ein EIe-

³^ ment, das besonders schwer fein zu verteilen ist. Da in der vorliegenden Erfindung die besondere Anpassungsfähigkeit im

L- ■ J

. !.:. .:'Γ:^::. . "^:: 32A9133L

wesentlichen für die Lagereigenschaften verantwortlich ist, wird der feinen Verteilung der Bleiteilchen keine große Bedeutung beigemessen und es entstehen keine Schwierigkeiten bei der Verwendung des Lagers in einem Innenverbrennungsmotor. Ein bevorzugter Gehalt an Blei und dergl. beträgt 1 bis 6 %. Wenn Blei und dergl. und auch Chrom in der Legierung vorhanden sind, ist die Schmiereigenschaft verbessert, ohne daß die Dauerfestigkeit leidet.

Im allgemeinen werden, wenn Blei und dergl. in eine binäre Al-Sn-Legierung legiert werden, diese Elemente in die Zinnteilchen eingebaut. Die Zinfiteilchen, deren Schmelzpunkt infolge der Legierungsbildung herabgesetzt wird, bewegen sich und schmelzen leicht, mit dem Ergebnis, daß während des Dauerbetriebs des Lagers unter hoher Belastung die Äl-Sn-Pb-Legierung stellenweise schmelzen und sich vom Lager abschälen kann.

In der vorliegenden Erfindung trägt die besondere Anpassungsfähigkeit stark zu der Verbesserung der Lagereigenschaften bei und eine Herabsetzung des Schmelzpunkts infolge der Entstehung einer Zinn-Blei-Legierung ergibt keine ernste Schwierigkeit.

Kupfer und dergl. erhöht die Härte einer Aluminiumlegierung und verstärkt die Dauerfestigkeit eines Lagers. Wenn der Gehalt an Kupfer und dergl. geringer als 0,1 % ist, wird die Härte nicht wirksam verbessert. Wenn andererseits der Gehalt 2,0 % überschreitet, ist die Aluminiumlegierung zu hart und ihre Walzbearbeitbarkeit sowie die Beständigkeit gegen Festfressen und die Korrosionsfestigkeit gegen Schmieröl nehmen ab.

Kupfer und/oder Magnesium können in der Lagerlegierung der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent enthalten sein. Die Härte der Legierung steigt

mit zunehmender Menge an Kupfer und/oder Magnesium innerhalb dieses Bereichs, während die Beständigkeit gegen Festfressen abnimmt. Die Menge an verwendetem Cu und/oder Mg wird deshalb so gewählt, daß ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen der Härte und der Beständigkeit gegen das Festfressen der Lagerlegierung erhalten wird. Eine Zunahme der Härte der Legierung wird mit Mengen an Cu und/oder Mg von weniger als 0,1 Gewichtsprozent nicht erreicht. Mengen dieser Teile von mehr als 2,0 Gewichtsprozent vermindern die Walzeigenschaft der Lagerlegierung und erniedrigen die Verschleißfestigkeit und ihre Korrosionsbeständigkeit gegen Schmieröl. Außerdem liegt das Mg als feste Lösung in der Aluminiummatrix vor und neigt während des Glühens zur Ausscheidung, wenn seine Menge größer als 2,0 Gewichtsprozent ist.

Der Zusatz von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Cr und/oder Mn zu der Lagerlegierung gemäß vorliegender Erfindung bewirkt auch eine Verhinderung der Erniedrigung der Härte der Legierung bei hohen Temperaturen (obwohl in einem geringeren Ausmaß als der Zusatz von Cu und/oder Mg) und eine Verhinderung der Vergröberung der Sn-Teilchen. Wenn die Menge an Cr und/ oder Mn unter 0,1 Gewichtsprozent liegt, kann eine Verbesserung der Hochtemperaturhärte nicht erwartet werden. Die Wirkung des Zusatzes in Mengen von mehr als 1,0 Gewichtsprozent ist nicht empfehlenswert. Das Cr und/oder Mn bilden feine Ausscheidungen in der Aluminiummatrix. Das Cr und/oder Mn dienen auch zur Erhöhung der Wirkungen des Zusatzes von Cu und/oder Mg und von Pb, In, Tl, Cd und/oder Bi.

Die Wirkungen von Chrom und Mangan, die Härte einer Legierung auf Aluminiumbasis zu erhöhen, das Erweichen der Legierung bei hoher Temperatur zu verhindern oder zu vermindern und keine Vergröberung der Pb-Teilchen und dergl. zu verursachen, werden nun im einzelnen beschrieben. Ein Teil des Chrom und Mangan ist in der Aluminiummatrix in fester Lösung vorhanden, was zu einer Mischkristallhärtung der

_Γ .-9'I

^ Aluminiummatrix führt und die Rekristallisatiönstemperatur erhöht, wodurch die Rekristallisations-Erweichungstemperatur zur höheren Temperaturseite verschoben wird. Ferner wird die Bearbeitungshärtbarkeit der Aluminiumlegierung erhöht. Die Wirkung der Erhöhung der Rekristallisationstemperatur ist besonders wirksam und vorteilhaft, da sogar bei hoher Temperatur, der das Lager eines Innenverbrennungsmotors ausgesetzt ist (einer ölwannentemperatur von 130 bis 150⁰C), die mechanischen Eigenschaften der Lagerlegierung stabil beibehalten werden können. Insbesondere der Einbau von Chrom und Mangan führt zu einer Verbesserung der Dauerfestigkeit und der Belastungskapazität. Ein Teil des Chrom und Mangan liegt in der Aluminiummatrix als feste Lösung vor und der Rest von Chrom und Mangan ist fein in Form einer intermetallischen Al-Cr (Mn)-Verbindung ausgeschieden. Diese intermetallische Al-Cr (Mn)-Verbindung verhindert eine Vergröberung der Zinnteilchen, wenn die Lagerlegierung auf einen Stützkörper druckverschweißt und geglüht wird, oder wenn die Lagerlegierung der hohen Temperatur eines Innen-Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Die intermetallische Al-Cr (Mn)-Verbindung hat eine Vickers-Härte von etwa 370 und ist nicht so hart wie die Siliciumteilchen, die eine Vickers-Härte von etwa 1000 aufweisen. Wegen des Unterschieds in der Härte verhindern vermutlich die Al-Cr (Mn)-Teilchen die Vergröberung der Zinnteilchen und ergeben die Anpassungsfähigkeit gemäß der herkömmlichen Lehre, während die Hartteilchen die Unebenheiten des Gegenstücks oder der Welle glätten und die besondere Anpassungsfähigkeit verwirklichen. Mindestens 0,1 % Cr und Mn ist notwendig, da- mit die vorstehend erwähnten Wirkungen eintreten.Wenn der Gehalt an Cr oder Mn 1 %■ überschreitet,kristallisiert das Cr oder Mn als grobe intermetallische Al-Cr-Verbindung oder dergl., was nachteilig ist.

Die Matrix der Lagerlegierung gemäß vorliegender Erfindung hat vorzugsweise eine Vickers-Härte von 30 bis 60 Hv.

L ' J

Wenn die Matrix einer Aluminiumlegierung sehr weich ist, ist die Belastungskapazität des Lagers ungenügend und wenn eine Belastung auf das Lager einwirkt, werden die Siliciumteilchen in die Oberfläche geschoben. Falls die Alümirtiummatrix zu hart ist, können die Silieiumteilchen, wenn eine Welle die Lageroberfläche berührt, von der Oberfläche abgelöst werden und werden nicht wieder eingebettet, sondern rollen zwischen der Welle und dem Lager und verursachen übermäßige Abnutzung.

10

Die vorstehend beschriebene Lagerlegierung hat eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,5 mm. Wenn notwendig, kann auf die Lagerlegierung ein rostfestes Öl aufgebracht werden.

15

Die Lagerlegierung auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung wird durch Schmelzen von Aluminium in einem Gasofen und Zusetzen der gewünschten Mengen von Si und Sn und, in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften der Legierung, gegebenenfalls vorhandenen Elementen, wie Pb, In, Cu, Cr und dergl. zu der Aluminiumschmelze nach herkömmlichen Verfahren hergestellt. Die geschmolzene Legierung wird gegossen und die Gußlegierung wird dann den Stufen des Abschälens, wiederholten (wenn notwendig) Walzens und Glühens, um ein Blech aus der Legierung mit der gewünschten Dicke zu erhalten, Beschneidens, Vergütens, Sandens und Bürstens und dergl. unterzogen, um Lagerlegierungsstücke zu erhalten. Diese Stücke werden dann nach üblichen Druckschweißverfahren auf Stahlstützbleche aufgebracht, wobei die Metallstücke erhalten werden, die geglüht und aufgewickelt werden. Diese geglühten Stücke können dann zu Gleitlagern verarbeitet werden. Die vorstehenden, im Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendeten Stufen sind an sich auf dem Fachgebiet der Herstellung von Lagern auf Aluminium-Basis bekannt und beispielsweise in den US-PSen 3 078 563, 3 093 885, 3 104 135, 3 167 404, 3 300 836, 3 300 838 und

3 384 950 beschrieben. Die in diesen Patenten beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Lagern auf Aluminium-Basis werden hier durch Bezugnahme eingeschlossen.

Die Steuerung der Größe und Zahl der kugeligen Siliciumteilchen in der Lagerlegierung, die die vorstehend beschriebenen Begrenzungen erfüllen, d.h., mindestens 5 Teilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron, kann durch gesteuertes Glühen der Gußlegierung nach Bedingungen erreicht werden, die vorher auf dem Fachgebiet nicht beschrieben wurden. Im besonderen wird in dem in der vorliegenden Erfindung angewendeten Verfahren während des Walzens und Glühens der Gußlegierung das Glühen bei einer Temperatur von 280 bis 550⁰C 1 1/2 bis 6 Stunden durchgeführt. Nach dem Beschneiden wird das Glühen bei einer Temperatur über 350⁰C und bis zu 550⁰C 1 1/2 bis 6 Stunden ausgeführt, gefolgt von kontrollierter Abkühlung mit einer geringeren Geschwindigkeit als 200⁰C pro Stunde. Nach dem Verbinden mit dem Stützstahl durch Druckschweißen, wird das Glühen bei einer Temperatur von 300 bis 400⁰C 1 bis

20 2 Stunden durchgeführt.

Wie bereits festgestellt, wird das Verbundlager auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung durch Druckschweißen der Lagerlegierung auf Aluminium-Bais gemäß vorliegender Erfindung auf einen Stützstahl nach herkömmlichen Verfahren und Glühen des erhaltenen Aufbaues bei einer Temperatur von 300 bis 400⁰C für 1 bis 2 Stunden hergestellt. Das Verbundlager auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung kann als Lager für Innenverbrennungsmotoren unter den Bedin-O₀ gungen einer hohen Belastung benutzt werden, ohne daß die

Notwendigkeit für eine Blei-Überschicht oder -Überplattierung besteht, die für herkömmliche Lager auf Aluminium-Basis verlangt wird.

cn

co

ro

cn

ro ο cn

Tabelle

Stufe

(1) Auflösen

(2) Gießen

(3) Schälen

(4) Walzen

(5) Glühen

(6) Walzen

(7) Beschneiden

(8) Glühen

Verfahren nach dem Stand der Technik

Schmelzen bei 670 - 75O⁰C 1,5 - 2,5 m/min (1 - 2 m/min) Dickenverrninderung etwa 2 mm 2-6 mm/Stich

180 - 23O⁰C für etwa 1,5 Std. (<350°C für etwa 1,5 Std.) In vorliegender Erfindung benutztes Verfahren

280 - 550⁰C für 1,5 bis 6 Std.

Stufen (4) und (5) wiederholt, wenn erforderlich 2-6 mm/ Stich
Keine Bedingungen angegeben

(9) Sandschleifen

(10) Bürsten

180 - 230⁰C für etwa 1,5 Std. Keine Steuerung der Kühlgeschwindigkeit

( <350°C für etwa 1,5 Std. Keine Steuerung der Kühlgeschwindigkeit

0,01 - 0,05 mm

Keine Bedingungen angegeben

Höher als 350⁰C - 55O⁰C
für 1,5 bis 6 Std.

Kühlgeschwindigkeit: geringer als 200°C/Std.

NJ CO CjO

ö!

Tabelle 2 - Fortsetzung

Stufe

Verfahren nach dem Stand der Technik

(11) Vorerhitzen 100 - 180⁰C (60 - 14O⁰C)

(12) Sandschleifen 0,005 - 0,05 mm

(13) Reinigen Trichloräthylen

(14) Ni-plattieren Dicke <5 um

(15) Vorerhitzen 80 - 230⁰C

(16) Verbinden (Druckverschweißen)

(17) Glühen

(18) Aufwickeln

Verminderungsverhältnis: 45 - 55 % (45 - 60%)

180 - 230⁰C für etwa 1,5 Std. (<350°C für etwa 1,5 Std.)

Keine Bedingungen angegeben In vorliegender Erfindung
benutztes Verfahren

<—

300 - 400°C für 1-2 Std.

Bemerkung: (1) Die Bedingungen in Klammern sind isolierte Lehren im Stand der Technik

(2) Stufen (12) - (15) beziehen sich auf den Stützstahl, mit dem die Legierung in Stufe (16) verbunden wird.

Ca. fs.

Die vorliegende Erfindung kann aus der folgenden, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gemachten Beschreibung besser verstanden werden.

5 Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Die Figuren 1 bis 3 zeigen die Prüfergebnisse von Legierungen auf Al-Si-Basis.

Figur 1 ist eine Graphik, die die Festfreß-Belastungen von Al-Si- 1 Gewichtsprozent Cu-Legierungen gemäß vorliegender Erfindung als. Funktion des Si-Gehalts der Legierungen zeigt.

Figur 2 ist eine Graphik, die die Dauerbelastungen gegen den Siliciumgehalt der Legierung gemäß vorliegender Erfindung zeigt.

Figur 3 ist eine Graphik, die einen Vergleich der Verschleißfestigkeit gegen den Si-Gehalt von Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung mit derjenigen von Al-Si- 1 % Cu-Legierungen zeigt, in denen die Größe der Siliciumteilchen geringer als 5 Mikron ist.

Die Figuren 4 bis 17 zeigen die Prüfergebnisse von Legierungen auf Al-Si-Sn-Pb-Basis.

Figur 4 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als Funktion der Anzahl der größten Siliciumteilchen zeigt. Figur 5 ist eine Graphik, die Festfreßbelastungen als eine Funktion der Oberflächenrauhheit einer Welle zeigt.

Figur 6 ist eine Graphik, die Festfreßbelastungen als eine Funktion des Si-Gehalts zeigt.

Figur 7 ist eine Graphik, die Festfreßbelastungen als eine Funktion der öltemperatur zeigt.

Figur 8 ist eine Graphik, die zeigt, wie sich die Festfreßbelastung in Übereinstimmung mit dem Gehalt an Weichmetall ändert.

Figur 9 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 10 ist eine Graphik, die eine Zeitänderung im Ausmaß des Verschleißes zeigt.

Figur 11 ist eine Graphik, die eine Änderung der Rauhheit der Welle als eine Funktion der Anzahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 12 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 13 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Die Figuren 14 bis 17 sind Mikroskop-'Photographien von Aluminiumlegierungsproben.

Die Figuren 18 bis 23 zeigen die Prüfergebnisse von Legierungen auf Al-Pb-Si-Basis.

Figur 18 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als

eine Funktion der Zahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 19 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 20 ist eine Graphik, die die Zeitänderung im Ausmaß des Verschleißes zeigt.
20

Figur 21 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als

eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 22 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 23 ist eine Skizze der mikroskopischen Struktur einer Aluminiumlegierungsprobe.

Figur 24 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der Zahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 25 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung

als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt. 30

Figur 26 ist eine Graphik, die die Dauerbelastung als

eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 27 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 28 ist eine Graphik, die die Schwankungsbedingung der Festfreßbelastung zeigt.

Figur 29 ist eine Graphik, die eine Zeitänderung in dem Ausmaß des Verschleißes zeigt.

Figur 30 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 31 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Die Figuren 32 und 33 sind Skizzen der mikroskopischen Struktur einer Aluminiumlegierungsprobe.

Die Figuren 34 bis 38 zeigen die Prüfergebnisse einer Legierung auf Al-Si-Pb-Basis.

Figur 34 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der Anzahl der größten Silicixunteilchen zeigt.

Figur 35 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 36 ist eine Graphik, die die Dauerbelastung als eine Funktion des Siliciumgehalts zeigt.

Figur 37 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion der Anzahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 38 ist eine Graphik, die die Zeitänderung im Ausmaß der Abnutzung zeigt. ■

Die Figuren 39 bis 47 zeigen die Prüfergebnisse einer Legierung auf Al-Sn-Pb-Mn-Basis.

Figur 39 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der Anzahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 40 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der Oberflachenrauhheit einer Welle zeigt. ^⁰ Figur 41 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Mangangehalts und dergl. zeigt.

Figur 42 ist eine Graphik, die die Dauerbelastung als eine Funktion des Mangangehalts und derl. zeigt.

Figur 43 ist eine Graphik, die die Zeitänderung im Ausmaß des Verschleißes zeigt.

Figur 44 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Mangangehalts und dergl. zeigt.

Figur 45 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion des Mangangehalts und dergl. zeigt. Die Figuren 4 6 und 47 sind Skizzen der mikroskopischen Struktur einer Aluminiumlegierung.

Die Figuren 48 bis 52 zeigen die Prüfergebnisse einer Legierung auf Al-Pb-Mn-Basis.

Figur 48 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion der Anzahl der größten Siliciumteilchen zeigt.

Figur 49 ist eine Graphik, die die Festfreßbelastung als eine Funktion des Mangangehalts und dergl. zeigt.

Figur 50 ist eine Graphik, die die Dauerbelastung als eine Funktion des Mangangehalts und dergl. zeigt.

Figur 51 ist eine Graphik, die die Zeitänderung im Ausmaß des Verschleißes zeigt.

Figur 52 ist eine Graphik, die das Ausmaß des Verschleißes als eine Funktion des Gehalts an Mangan und dergl. zeigt.

Beste Art der Ausführung der Erfindung.

, Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung wurden nach einem Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung unter den in Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen

hergestellt, soweit nichts anderes angegeben ist.

Wenn jedoch die Eigenschaften einer Lagerlegierung zu prüfen waren, wurden die Stufe der Druckverschweißung und die folgenden Stufen weggelassen.

Beispiel 1

Jede der Legierungen enthielt, zusätzlich zu Aluminium,

0,5 Gewichtsprozent Cu und 0,4 Gewichtsprozent Cr, sowie Si in der in nachstehender Tabelle 3 angegebenen Menge. Die Kühlbedingungen nach dem Glühen wurden nicht gesteuert. Die Glüh- und Kühlbedingungen in Stufe (8) des Verfahrens wer-

den wie in Tabelle A aufgeführt, gesteuert, so daß jede der Legierungen etwa 33 bis 38 kugelige Si-Teilchen mit einer

L. ■ J

Größe von 5 bis 10 Mikron, etwa 10 bis 13 kugelige Si-Teilcfeen mit einer Größe von 10 bis 20 Mikron und etwa 2 bis 4 kugelige Si-Teilchen mit einer Größe von 20 bis 40 Mikron enthielt, wobei der Rest der Si-Teilchen eine Größe von weni-

5 ger als 5 Mikron aufwies.

Tabelle 3

	Glühbedingungen (stufe (8^	500	- Tabelle	1)
Proben	Si (Gew.r%)Temperaturi (0C)	475	Zeit (Std.	) Kühlung (°C/Std.)
Al	0,5	450	V	100
A2	1	425	V	120
A3	3	400	4,0	140
A4	. V	375		160
A5	7	360	370	180
A6	9	360	2Z5	190
A7	11	360	2,0	200
A8	13		200
A9	15	1Z5	200

Die Beständigkeit gegen Festfressen dieser Legierungen wurde unter Verwendung des Festfreß-Prüfgeräts gemäß Tabelle 4 getestet. Zum Vergleich wurden Al-Si-Cu (1 Gew.-%)Legierungen nach einem bekannten Verfahren hergestellt, so daß die Si-Teilchen eine Größe von weniger als 5 Mikron hatten.

Prüfgerät

A - Festfreß-Prüfgerät

Tabelle 4

Prüfbedingungen

Werkstoff der Drehscheibe: Kugelig

Oberflächenrauhheit der Scheibe:

Schmiermittel:

Gleitgeschwindigkeit: Schmierung:
Beschleunigungsbelastung:

Oberflächenrauhheit des Lagers:

1 - 1,2 um Rz SAE lOW-30 (1) Kerosin (10) 15 m/sec

System-Polsterölung 10 kg/cm²/10 min. (nach und nach erhöht)

1 - 1,8 um Rz

B - Dauerprüfgerät:

Wellenwerkstoff: Schmiermittelart:

Oberflächenrauhheit der Welle:

öl temperatür:
Öldruck:

Umdrehungsgeschwindigkeit: Wellendurchmesser: Wellenhärte:

Beanspruchungswiederholungen:

Oberflächenrauhheit des Lagers:

Innendurchmeser und Weite des Lagers:

AISI 1055 (geschmiedet) SAE 10W-30

0,8 um Rz 140⁰C J₁ 2,5°C 5 kg/cm²

3 000 U.p.M.

52 mm

500 -600 Hv

10⁷

1-1,8 μπι Rz

52 χ 20 mm

C - Verschleißprüfgerät

Wellenwerkstoff: Schmiermittel:

Oberflächenrauhheit der Welle:

Umdrehungsgeschwindigkeit Wellendurchmesser: Wellenhärte:

Beschleunigungsbelastung: Dauer der Prüfung:

kugelig

flüssiges Parrafin

0,8 bis 0,9 um Rz 100 U.p.M.

40 mm

200 bis 300 Hv 25 km

5 Stunden

Die erhaltenen Daten sind in Figur 1 dargestellt.

Durch Bezug auf Figur 1 kann gesehen werden, daß die Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis der vorliegenden Erfindung, in denen Form, Größe und Anzahl der Siliciumteilchen gesteuert werden, erheblich bessere Beständigkeit gegen Festfreßen aufweisen als ähnliche Legierungen, die Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron enthalten.

Die Dauerfestigung der Legierungen von Tabelle 3 wird nach den in Tabelle 4 aufgeführten Bedingungen für das Dauerprüfgerät B gemessen. Die Dauerbelastungsdaten sind in Figur 2 dargestellt. Wie von Figur 2 zu sehen ist, bleibt die Dauerfestigkeit der Legierungen der vorliegenden Erfindung ■ verhältnismäßig konstant, wenn der Si-Gehalt im Bereich von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent geändert wird, nimmt jedoch ab, wenn der Si-Gehalt auf mehr als 5 Gewichtsprozent ansteigt.

Die Verschleißfestigkeit der Legierungen von Tabelle 3

20

wird nach den in Tabelle 4 für das Verschleißprüfgerät C aufgeführten Bedingungen gemessen. Die Verschleißdaten für diese Legierungen sind in Figur 3 dargestellt. Die Verschleißfestig keit der Vergleichs-Al-Si-Cu (1)-Legierungen (als COMP-A bezeichnet) mit Si-Teilchen mit einer Größe unter 5 Mikron wird

in gleicher Weise bestimmt und die Daten sind ebenfalls in Figur 3 gezeigt.

Die Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung mit gesteuerter Erzeugung der Si-Teilchen

30

können als deutlich überlegen in der Verschleißfestigkeit erkannt werden.

Lagerlegierungen auf Aluminium-Bais gemäß vorliegender Erfindung mit der Zusammensetzung Si-3 Gewichtsprozent,

35

Cu-O,5 Gewichtsprozent und Cr-O,4 Gewichtsprozent, Rest Aluminium, werden nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt.

10

20

30 35

	1	Anzahl	Tabelle 5	-	χ 1~0 2 (mm)
	2	kleiner ^q s i 5 tun			20< - 40 ym
	3	98*		-	-
	1 2	156*	der Si-Teilchen/3,56	0 0	-
	3	323*	5 - 10 uu 10 < - 20 um	0	-
Proben	1	Rest Il	0	6	—
	2	Il	0	11	-
AA	3	η	0	17	Ό
	1	Il	5 31	8	0
AB	2	η	62	10	0
	3	Il	25	11	1
		Il	19		4
AC	Il	21		β
	16
	21
AD	14

~l

* Anzahl der Si-Teilchen mit einer Größe von 2,5 bis <5.um.

Die Glühbedingungen in Stufe (8), Tabelle 1, werden zur Herstellung der Proben A-1 bis A-3, B-I bis B-3, C-I bis C-3 und D-1 bis D-3, die die in Tabelle 5 angegebene Verteilung der kugeligen Si-Teilchen aufweisen, geändert.

Die Werte der Vickers-Härte der Lagerlegierungen auf Aluminium-Bais (25°C) mit einem Gehalt von 3 % Si - 0,4 Cr und etwa 0,1 %, 0,5 %, 1 % und 1,7 5 Cu betragen etwa 40, 48, 55 bzw. 60. Die bei der Herstellung der Legierungen angewendeten Glühbedingungen (entsprechend der Stufe (8) von Tabelle 1) werden so gesteuert, daß die Legierungen eine der-

jenigen der LegierungD-2 in Tabelle 3 ähnliche Verteilung der Si-Teilchen aufwiesen. Es ist zu sehen, daß der Cu-Gehalt eine deutliche Wirkung auf die Härte der Legierungen hat.

Die Werte der Vickers-Härte von Lagerlegierungen aus Aluminium (200⁰C) mit einem Gehalt von 3 % Si - 0,5 % Cu und etwa 0,1 %, 0,3 %, 0,5 % und 1 % Cu betragen etwa 18, 24, 26,5 bzw. 28,5. Die Legierungen werden in solcher Weise hergestellt, daß ihre Verteilung der Si-Teilchen derjenigen der Legierung AD-2 in Tabelle 5 ähnlich ist. Es ist augenscheinlich, daß die Cr- und Cu-Gehalte der Legierungen die Härte der Legierungen beeinflussen, obwohl die Wirkung von Cr auf die Härte der Legierungen nicht so groß ist wie diejenige von

Cu. 15

Um die außerordentliche Festfreß- und Dauerfestigkeit der Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis gemäß vorliegender Erfindung mit unterschiedlichen Si-Gehalten zu zeigen, wurden Lagerlegierungen mit einem Cu-Gehalt von 0,5 Gewichts-

²^ prozent, einem Cr-Gehalt von 0,4 Gewichtsprozent und einem Si-Gehalt wie in Tabelle 6 gezeigt, Rest Al, nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren und unter den in Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen des in der vorliegenden Erfindung angewendeten Verfahrens hergestellt. Die Glühbedingungen (Stufe (8), Tabelle 1) werden geändert, um kugelige Si-Teilchen mit der in Tabelle 6 aufgeführten Anzahl und Größenverteilung zu erhalten.

Die Werte von Tabelle 6 zeigen, daß für jeden Si-Gehalt die Beständigkeit gegen Festfressen der Legierung erhöht wird, wenn Anzahl und Größe der Si-Teilchen ansteigen, während die Dauerfestigkeit bei Lagerlegierungen mit größeren Si-Teilchen leicht abnimmt.

35

Proben	Si (Gew.-	Si-Teilcheri	5-10	- 3.5f) χ 102	(BW)2	Festfreßbelastung (Festfreßprüfqe- rät A) (kg/aii )	Dauerbelastung (DauerDrüfgerät B)2 (kg/a/)
AA-I	0.5	< 5 ι·η	0	I \m 10< - 20	tin 20< - 40 \m	20	900
AA-2	"	BaI	2	0	0	30	900
AA-3	11		5	0	0	50	900
AA-4	·"		13	0	0	60	850
AA-5	Il	ti	8	4	0	60	850
AA-6	Il	It	3	3	1	50	900
AB-I	1	'·	0	2	0	30	900
AB-2	It	Rest	3	0	' 0	40	850
AB-3	ti	"	5	0	0	50	850
AB-4	Il	ti	21	0	0	50	850
AB-5	Il	Il	19	0	0	60	850
AB-6	Il	Il	15	6	0	70	800
ΛΒ-7	Il	Il	4	8	3	50	850
AC-I	3	Il	0	1	0	40	850
AC-2	»	Rest	2	0	0	50	850
AC-3	Il	ti	5	0	0	60	850
AC-4	Il	Il	38	0	0	70	850
AC-5	M	Il	40	0	0	80	850
ac-6	Il	»	31	6	0	100	800
AC-7		ι.	3	12		60	850
AD-I	4.7	Il	0	2	0	50	850
AD-2	'·'	Rest	3	0	0	50	UOO
AD-3	Il	H	5	0	0	60	BOO
AD-4	ti	"	38	0	0	00	000
AD-5	ti	Il	23	0	0	90	Ö00
AD-6	It	Il	31	6	0	110	750
AD-7	Il	M	3	13	4	60	000
Il	2	0

G N -P Ci

Es wurden Lagerlegierungen der vorliegenden Erfindung mit den in Tabelle 6 angegebenen Zusammensetzungen und der Verteilung kugeliger Si-Teilchen hergestellt. Zum Vergleich wurden auch Al-Si-Cu (1)-Legierungen mit unterschiedlichem Si-Gehalt, und in denen die Si-Teilchen eine Größe von weniger als 5 Mikron hatten (Proben-Nr. A21 bis A24) und eine Al-Si(20)-Legierung, in der die Entstehung der Si-Teilchen nicht gesteuert wurde (Probe Nr. A25)/hergestellt und geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt. Die Werte in Tabelle 7 zeigen, daß die Lagerlegierungen auf Aluminium-Basis der vorliegenden Erfindung, die Cu, Mg, Mn oder Cr allein oder in verschiedenen Kombinationen zusätzlich zu dem Si enthalten, auch hervorragende Festfreßbeständigkeits- und Dauerfestigkeitseigenschaften besitzen. Die Legierungen der vorliegenden Erfindung besitzen auch eine Festfreßbeständigkeit, die überlegen und eine Dauerfestigkeit, die vergleichbar oder derjenigen der Vergleichslegierungen überlegen ist.

20 Beispiel 2

Tabelle 8 zeigt die Zusammensetzung und die Siliciumteilchenverteilung von Aluminiumlegierungsproben. Die Zahl der Siliciumteilchen in dieser Tabelle und den nachstehenden Be-

— 2 2

Schreibungen ist pro 3,56 χ 10 mm .

In dem jetzigen und den folgenden Beispielen wurde eine Aluminiumlegierung mit einer vorher bestimmten Zusammensetzung stranggegossen, wobei ein 15 mm dickes Gußblech erhalten wird. Das Gußblech wurde einer Schälung unterzogen und anschließend kontinuierlich zur Verminderung seiner Dicke auf 6 mm kaltgewalzt. Dann wurde ein Zwischenglühen bei 350⁰C durchgeführt. Danach wurde ein Kaltwalzen durchgeführt, um ein dünnes Blech aus Aluminiumlegierung zu erzeugen. Das dünne Blech aus Aluminiumlegierung wurde einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 350 bis 550⁰C unterzogen, um die Größe der Siliciumteilchen zu erhöhen.

Das dünne Blech aus Aluminiumlegierung wurde dann auf 10O⁰C vorerhitzt und auf eine Stahlgrundlage druckverschweißt, die ähnlich vorerhitzt wurde. Dann wurde ein Glühen zum Verbinden bei 350⁰C durchgeführt und ein Lager war fertiggestellt. Wenn die Eigenschaften einer Lagerlegierung als solcher zu bestimmen waren, wurden das Druckverschweißen und die darauffolgenden Stufen weggelassen.

"J

1.

X) C

U 3 ■

Φ -P

3 tfl ■

tu tu

α .π

I Cn

ca ö>

Φ 3

4J- (O j?

(A .-I

φ φ—-. Cn

•S *

-W φ I

•Η +J ■

N C

■U φ (U

«ο ε ο

(A Φ

3 Ή

N W

σ τ

ν ρ

φ υ

CN I

χ: υ

•Η φ E-

CO

ο ο ο

ιη

ο ο οο

α ο

ο ο

σ ιη

Γ-

ο ιη

Γ-

ο ο ca

O VO

α α

VO

co

α
ο
ιη

α ο

VO

ο
σ
ιη

ο
ο

ιη

ο σ ο ο
ο C σ α m να νο cn

ο ιη

ο ιη

ο ο σ in in tn

VO

ο σ

ιη νο

σ ο σ> ο

VO

O
Γ-

co

σ ο

ο —·

α
ιη

ο
ρ-

σ
m

ο α

«τ γόο ο

	CS	VO	ιη	CJ	O	α	ιη
	ο	α	σ		1-1 U	3	α
U U	3	CJ	3		CJ

5 3

oorocNoooin^rooovor-ooooco

incoio-^rocN-Hr— cno^rro*—* *τ ο Ό r-i r-i r-\ f-\ ι—ι ro

P 3 3 3 O U O CJ

O O O O *

ιη ο σ ο σ

cNin»—ii-Hin'-HocNioinin^rcaoinrocor-'-HOOOO*

*—t r-( r-i CN CO <-* iH Γ0 CM CN <—ι Τ ΓΟ CN* CM CM *

+J U)

rl·"

φ X) O

(Nro-«-rinor-coo>o.-4cN

CN

in vo r— co cr\ ο '—t(N ro ^r in

,—Ι,-Ι,—!,-(,-irNCNCVICNCNCN

Tabelle 8
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsnroben und Verteiluna der Siliciumteilchen

	1	Λ 1	Si	2-5	Größe	der	Si-Teilchen .(iim)	- <40	Sn	Pb	Cn	Cr
	2		Gew._-%	0	5< - <10	10<-	<20 20< - <30 30<	0	Gew.-	% Gew.-	% Gew.-%	;Gew. %
Proben	3	Rest	0	146	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	1	Rest	3	231	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
BA	2	Rest	3	0	0	0	0	0	15	3	0f5	0,4
	3	Rest	3	84	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	1	Rest	3	53	20	0	0	0	15	3	°/5	0,4
BB	2	Rest	3	0	41	0	0	0	15	3	0J5	0,4
	3	Rest	0	42	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	4	Rest	3	63	37	6	0	0	15	3	0,5	0,4
	5	Rest	3	51	21	12	0	0	15	3	0,5	0,4
. BC	1	Rest	3	36	24	20	0	0	15	3	0,5	0,4
	2	Rest	3	0	35	29	0	0	15	3	0,5	0,4
	3	Rest	0	31	0	0	0	0	15	3	V	0,4
	1 2	Rest	3	27	19	5	3	0	15	3	0,5	V
BD	Rest	3	19 11	22	14	11	4 13	15	3	0,5	0,4-
	Rest Rest	3 3	24 18	16 15	6 14	15 15	3 3	°f5 0,5	0,4 0,4
BE

CO NJ '

Die in Tabelle 8 aufgeführten Proben werden einer Festfreß-Belastungsprüfung unter den folgenden Bedingungen unter^ zogen:

Bedingung A
Prüfgerät:

Festfreß-Prüfgerät vom Journal-Typ Bedingung:

Gegenstück (Welle): FCD70
Schmieröl: SAE10W-30

Oberflächenrauhheit der Welle: von 0,4 bis 0,6 μπι Rz Schmieröltemperatur: 140⁰C +_ 2,5°C Umdrehung der Welle: 1000 U.p.M. Durchmesser der Welle: 52 mm Härte der Welle: 200 bis 300 Hv.

Belastung: 50 kg/cm² am Beginn und dann Anstieg um

50 kg/cm² alle 30 Minuten Rauhheit des Lagers: 1 bis 1,8 μηι Rz

Durchmesser des Lagers: 52 mm 20

Die Ergebnisse der Messungen der Festfreßbelastung sind in Figur 4 gezeigt. Die Abszisse von Figur 4 zeigt die Anzahl der größten Siliciumteilchen der Probe. Die Proben waren in 5 Gruppen Ba, BB, BC, BD und BE in Übereinstimmung mit

den 5 Bereichen der größten Siliciumteilchen unterteilt. Die folgenden Tatsachen gehen aus Figur 4 hervor:

A. Die Festfreßbelastung wird durch die Anzahl der größten Siliciumteilchen beeinflußt und wird praktisch nicht

durch die Anzahl der Siliciumteilchen mit geringerer Größe beeinflußt.

B. Die Festfreßbelastung steigt mit einer Erhöhung der

Anzahl der größten Siliciumteilchen an. Die anderen Proben

35

als Gruppe BA, die größere Siliciumteilchen als diejenigen von Gruppe BA enthielten, zeigten eine größere Erhöhung der Festfreßbelastung als die Proben der Gruppe BA.

L ■■_!

324913

1 Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Tatsachen A und B schlagen die gegenwärtigen Erfinder eine Grenze von mindestens 5 Siliciumteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron vor.

Beispiel 3

Die Festfreßbelastung und die Dauerfestigkeit der in Tabelle 9(1) aufgeführten Proben wurden einer Messung unterzogen. Die Dauerfestigkeit wurde unter der folgenden 10 Bedingung gemessen:

Bedigung B Prüfgerät:

Alternierende Belastungs-Prüfeinrichtung. Bedingung:

Gegenstück (Welle): S55C

Schmieröl: SAE 10W -

Oberf lächenrauhheit: 0,8 μΐη Rz Schmieröl temperatur: 140⁰C +_ 2,5 ⁰C Schmieröldruck: 5 kg/cm²

Umdrehung der Welle: 3000 U.p.M.

Durchmesser der Welle: 52

Härte der Welle: Hv 500 bis Artzahl der Umdrehungen der Welle: Rauhheit des Lagers: von 1 bis 1,8 um Rz

Durchmesser des Lagers: 52 χ 20 mm

Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 9(2) angegeben. Wie aus Tabelle 9(2) hervorgeht, ist in Übereinstimmung 30 mit der vorliegenden Erfindung die Festfreßbelastung erhöht und die Dauerfestigkeit infolge der groben Si-Teilchen nicht

vermindert.

Die Anzahl der Siliciumteilchen mit einer Größe unter 35 5 Mikron wurde nicht gemessen und ist so in Tabelle 9(1) nicht angegeben.

Da das Gegenstück (eine Welle) aus einem Kohlenstoffstahl zur Verwendung im Maschinenbau (S55C) besteht, ist die Lagerlegierung gemäß vorliegender Erfindung für ein solches Gegenstück wirksam, wöbet der Kohlenstoff dieses Stücks nicht ^iSi Graphit vorliegt.

■9

Φ Ό

■α

3 C Ol

C Λ φ O Ά r-\ O -H U ω Q₁ -P

in ε CT> 3

U -H Q) i-t

11

■·Η C •Η

0) Ό

N •Ρ Φ in

<*>

,

ο

rH

^r

«ο*

O

«er

*3*

+J

«a*

co

•*r

W

■<3·

«er

I

V

<

/μ

r—

β—

ω

φ

ί-

U ·>'

I

C

ο

O

ιη fm*.

O

O

φ

O

σ

Cu

Ο

O

O CN

Φ

O

ο

ε

■8

ιη

ιη

in

in

in

in

in

in

ι

ο

ο

ro

O

O

O

σ

r-

O

O

ο

in

CQ

CQ

<*> ■ι

CN V

ro

ro

ro

ro

CQ

ro

ro

ro

ro

I

in

O

rH

ι

rH

ιη

ιη

in

in

in

in

in

in

C ^

rH

rH

rH

rH

rH

rH

ΕΞ

O

O

Si)

σ

σ

ο

O

O

O

CN

rH

O

<*>

rH

ι

V

Gew

Γ

in

O

O

ιη

ο

ο

O

O

in

rH I

in

CN

C φ

ε

υ

•Η

ιη

φ

ν

Eh

•Η

in

W

.

ο

ro

O

O

rH

O

O

ro

Φ

Ή

ro

rH

ro

rH

Ό

__!

Γ*

"~<&

I

ι

I

I

I

I

I

I

I

4J

U)

4->

4-1

Φ

4-J

4-1

4J

U)

U)

Pi

U)

in

ω

Φ

Φ

Φ

φ

Φ

Pi

«

■«

Pi

Pi

ro

CQ

rH

CN

■"3*

co

CTl

α

CQ

CQ

CQ

32Λ9 1 33

Tabelle 9(2)

Prüfergebnisse

15

20

	Eestfreßbelastung	Dauerbelastung
Proben	Prüfbedingungen A-	(kg/cmJ) Prüfbedingungen B
Bl	400	700
B2	450	700
B3	650	700
B4	750	700
B5	800	700
B6	900	700
B7	1 200	650
B8	1 100	700
B9	750	700

25

Beispiel 4

Proben mit einem Siliciumgehalt von 1 % werden den gleichen Prüfungen wie in Beispiel 3 unterzogen. Die Ergebnisse, dargestellt in den Tabellen 10(1) und 1.0(2) sind ähnlich wie diejenigen in Beispiel 3.

30 35

Tabelle 10 (1)
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	Al	Anzahl der Si-Teilchen ( 1	10 - <20	Gew.-% Si)	Sn ι Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%
BIO BIl	Rest Rest	<5 pm 5 - <10 um	0 0	um 20 - <40 un	15 15	3 3	0,5 0,5	0J4 0,4
B12	Rest	0 - 5	0	0 0	15	3	0,5	0I4
B13	Rest	11	0	0	15	3	0,5	0T4
B14	Rest	31	5	0	15	3	0,5	0,4
B15	Rest	11	11	0	15	3	0,5	0,4
B16	Rest	30	5	5	15	3	0,5	0,4
B17	Rest	- 30	2	0	15	3	0,5	0,4-
3	0

324913a,

Tabelle 10 (2)

Prüfergebnisse

10

Proben	Festfreßbelastuna Prüfböidingungen A	(kg/cm2) Dauerbelastung (kg/cm2 Prüfbedingtingen B
BIO	400	700
BIl	650	700
B12	700	700
B13	800	700
B14	900	700
B15	1300	650
B16	900	700
B17	750	700

20 25

Beispiel 5

Proben mit einem Siliciumgehalt von 3 % wurden den gleichen Prüfungen wie in Beispiel 3 unterzogen.

Die Ergebnisse, dargestellt in den Tabellen 11(1) und 11(2) sind ähnlich wie diejenigen in Beispiel

30 35

Tabelle 11 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Siliciurateilchen

Proben	Al	Anzahl der (3	Si-Teilchen Gew.-%)	20 <\> <40 yra	Sn Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%
B18	Rest	<5 m <10 pm	10 ^ <20 μπ\	0	15	3	0,5	V
B19	Rest	0	0	0	15	3	°r5	074
B20	Rest	5	0	0	15	3	0T5	0I4
B21-	Rest	10	0	0	15	3	0,5	0,4
B22	Rest	41	0	0	15	3	0;5	0,4
B23	Rest	41	10	10	15	3	0,5	0I4
B24	Rest	65	41	0	15	3	0,5	0,4
B25	Rest	3	2	0	15	3	0,5	0,4
B26	Rest	65	0	0	15	3	0,5-	V
65	5

Si-

- 57'-

Tabelle 11 (2)

Prüfergebnisse

	Festfreßbelastung	Dauerbelastung (kg/cm1)
Proben	(kg/cm2) Prüfbedinqunaen A	Prüfbedingungen B
B18	400	700
B19	650	700
B20	700	700
B21	850	700
B22	1 000	650
B23	1 400	600
B24	800	700
B25	850	700
B26	900	700

Beispiel 6

Proben mit einem Siliciumgehalt von 4,7 % wurden den gleichen Prüfungen wie in Beispiel 2 unterzogen. Die Ergebnisse, aufgeführt in den Tabellen 12(1) und 12(2), sind dengenigen in Beispiel 3 ähnlich.

Tabelle 12 (1)
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsprcben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	Al <5 μ	Anzahl der (4,7	Si-Teilchen Gew.-%)	20 % <40 yra	Sn Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew.'-%	Cr Gew.-%
B27	Rest	<10 ym	10 % <20 μΐη	0	15	3	0,5	0,4
B28	Rest	0	0	0	15	3	0,5	0,4
B29	Rest ~	5	0	0	15	3	0,5	0,4
B30	Rest	21	0	0	15	3	0,5	074
B31	Rest ~	63	21	21	15	3	0,5	0,4
B32	Rest	125	63	0	15	3	°f5	• 0,4
B33	Rest -	31	5	5	15	3	0T5	0,4
B34	Rest	22	11	0	15	3	0,5	0,4
B35	Rest	3	2	0	15	3	0,5	0,4
	125	5

CaJ CaJ

■S3.

Tabelle 12 (2) Prüfergebnisse

25 30 35

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Priif hp>rt i r>minrj£>n A	Dauerbelastüng {kg/cm2 Prüfbedingungen B
B27	450	700
B28	700	700
B29	800	700
B30	1,000	600
B31	1 400	550
B32	950	700
B33	1 300	600
B34	800	700
B35	95	650

Beispiel 7

Die Festfreßbelastung von Probe B12 von Beispiel 4 und Probe B19 von Beispiel 5 wurden unter Bedingung A geprüft. Jedoch wurde in dieser Prüfung die Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. der Kugelgraphit-Gußeisenwelle, variiert. Zum Zweck des Vergleichs wurde die Festfreßbelastung der 20 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung (COMP) gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 9 gezeigt. Es ist offensichtlich, daß die Festfreßbelastung der vorliegenden Erfindung hervorragend ist, unabhängig davon, wie die Oberflächenrauhigkeit des Gegenstückes ist. Das Material des Vergleichsbeispiels enthält praktisch keine kristallisierten Hartteilchen und die weichen Sn-Phasen des Materials haben die Anpassungsfähigkeit nach der allgemeinen Lehre und ergeben eine Al-Legierung mit einer Festfreßbestandigkeit. Figur 5 zeigt die Unterschiede zwischen den Wirkungen der besonderen Anpassungs-

fähigkeit auf die Festfreßbeständigkeit und die Wirkungen der Anpassungsfähigkeit gemäß der allgemeinen Lehre auf die Festfreßbeständigkeit. Da das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen besteht, ist es sehr augenfällig, daß das Material gemäß vorliegender Erfindung eine hohe Festfreßbeständigkeit gegen Kugelgraphit-Gußeisen hat.

Beispiel 8

Wie in Tabelle 13 gezeigt, wurde die Verteilung der Siliciumteilchen der Proben konstant gehalten und der SiIiciumgehalt variiert. Die Festfreßbeständigkeit der Proben wurde unter Bedingung A gemessen und die Ergebnisse der Messungen sind in Figur 6 gezeigt. Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B gemessen und die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 13 gezeigt.

L.. ' ■ J

Tabelle 13

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	Al	Größe der <5 ^ " Teilchen.	Si (Gew.-%)	Sn	Pb	Cu	Cr	Dauer
Proben		Anzahl	^ 10 pm 10 ^ 20 pm 20 % 40 pm	Gew	.'-% Gew.-	% Gew.-%	Gew.	festigkeit
	Rest		30 11 3	15	3	0,5	0,4	-% (kg/cm2)
B36	Rest		0,1.	15	3	0,5	0,4	etwa- 700
B37	Rest		0,5	15	3	0?5	0,4	etwa 700
B38	Rest		1	15	3	0,5	0,4	etwa" 700
B39	Rest		3	15	3	0,5	0,4	etwa 700
B40	Rest		4,7	15	3	0,5	0,4	700
B41	Rest		7	15	3	0,5	0,4	600
B42		11				390

Tabelle 14 (1)

Zusammensetzung der Aluminiiimlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	Al	Anzahl der (0,5 Gew	5 * <10 μη	Si-Teilchen .-% Si)	20 «x* <40 μη	Sn	Pb	Cd	In Tl Bi Cu	Mg	Cr	-
Proben	Rest Rest	<5 ym	5 10	10 ^ <20 μη	0 0	25 10	1 8	-	_ - ■ - .2	-	oder Mn	-
B43 B44	Rest	Rest Rest	30	0 5	2	1T5	-	■ -	- -	-	-	0,5*
B45	Rest	Rest	91	11	0	20	3	-	■ - - - 0,5	-	-	1
B46	Rest	Rest	53	0	0	35	-	-	_ -	-	O7S
B47	Rest	Rest	28	0	0	10	-	-	- - - °i3	-	1
B48	Rest	Rest	3	3	0	15	-	5		-
B49	Rest	Rest	8	2	1	15	3	-	-	-
B50	Rest Rest	Rest	24 10	3	3 0	5 30	-	2	- - - 1	2 1
B51 B52	Rest Rest	18 0

Mangan

-Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Siliciumteilchen

	Al	Anzahl der Si-Teilchen (1 Gew.-% Si)	<10 ym	10 ^ 20 <20 ym <40	ym	0	Sn	Pb Cd In Tl Bi . Cu Mg	Cr
Proben	Rest	<5 ym	5	0	0	5	______	oder Mn
B53	Rest	Rest	11	5	5	25	- - - 1 - 0,5 -	-
B54	Rest	Rest	30	11	0	3	_■-__.__	-
B55	Rest	Rest	24	0	0	5	_____ o,3 -	°75
B56	Rest	Rest	5	3	0	10	- 4 - - - 0.5 -	0I3
B57	Rest	Rest	4	1	0	20	- - - - 2 - 0f5	-
B58	Rest	Rest	74	0	0	15	_ _ _ _ _ _ \	-
B59	Rest	Rest	78	15	3	10	_ _ _ _ _ _ _	-
B60	Rest	Rest	42	11	0	5	ό _ _ _ —» _ _	0,5
B61	Rest	Rest	81	0		2D	______ _	-
B62	Rest			-

Zusammensetzung der Aluminiümlegierungsproben und Verteilung der

Siliciumteilchen

	Al	Anzahl der (3 Gew.-%	*	<10 %'	Si-Teilchen Si)	20 Λ, <40 \tn	Sn	Pb	-	3	3 3	Cd In Tl Bi Cu Mg	Cr
Proben	Rest	<5 ym,	10	10 % <20 \tn	0	5	2	-	-		- 2 - - 0^8	oder Mn
B63	Rest	Rest	41	0	0	10	-			— 2 — — — -*	0,7
B64	Rest	Rest	65	10	10	15	- - - - - 0.5	-
B65	Rest	Rest	5	41	0	i,5	- - ■ - - O1S -	0,1*
B66	Rest	Rest	4	0	0	20	- - - - ofi -	-
B67	Rest	Rest	25	2	0	25	4 _ _ _ _ _	-
B68	Rest	Rest	113	5	0	30	- - - 2	1-
B69	Rest Rest Rest	Rest	83 42 37	0	O U) O	15 10 30	- - 0,5 - 0,3 -	1
B70 B71 B72		Rest Rest Rest	Mangan	21 10 0				0,1 0.4 I

GO NJ -P-CD

Zusammensetzung der AluminiumlegierungsDroben und Verteilung der

Siliciumteilchen

	Al	Anzahl (4	der Si-Teilchen ,7 Gew.-%)	10 ^ <20 um	20 v <40 um	Sn	Pb Cd	_	In Tl Bi	Cu	1	-	Mg	-	Cr
Proben	Rest	<5 μην Kl	0 ym	0	0	5	-	- 0,5	- 6	-		-	-	-
B73	Rest	Rest	21	21	0	10	0,5 -	-	- -	-■	-	-	-
B74	Rest	Rest	63	63	21	10		-	5 — —	0,5	0,5	0,1
B75	:1est	Rest	125	0	0	10	- -		- , - -	-	1		-
B76	Rest	Rest	5	2	0	15	4 _	_ .	0,5.	-	-
B77	Rest	Rest	3	0	0	15	-	_ ο _			-
B78	Rest	Rest	156	21	5	10	_ _ _	0,4	0I3
B79	Rest	Rest	85	5	0	20	075 - -	-	0,3
B80	Rest	Rest	38	0	0	5	_	-
B81	Rest	Rest	62	3	0	10	- - -	-
B82	Rest	37

Tabelle 14 (2)

Prüfergebnisse

10

15 20 25 30

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) P V ίΐ "Fh orH-nrr η ττη ön Ä	. Dauerbelastung (kg7cm2) Prüfbedingungen B
Β43	650	650
Β44	800	700
Β45	1 200	700
Β46	900	650
Β47	900	550
Β48	1 000	700
Β49	800	700
Β50	850	700
Β51	1 250	650
Β52	800	550
Β53	600	700
Β54	800	650
Β55	1 200	650
Β56	750	700
Β57	900	700
Β58	900	700
BS9	900	700
Β60	1 000	700
Β61	1 300	650
Β62	900	650

35

-'61-

Prüfergebnisse

1G

15

20 25 30

	Festfreßbelastung (kg/era2)	Dauerbelastunq(kg/cm3
Proben	Prüfbedingunger A	Prüfbedingungen B
Β63	700	700
Β64	1 000	700
Β65	1 400	650
Β66	550	700
Β67	650	700
Β68	1 000	650
Β69	950	650
Β70	1 000	700
Β70	1 400	650
Β72	950	600
Β73	750	700
Β74	1 000	700
Β75	1 400	600
Β76	650	700
Β77	700	700
Β78	950	600
Β79	1 350	650
Β80	956	700
Β81	900	700
Β82	950	700

35

32 491"3I₁

Beispiel 9

Die in Tabelle 8 angegebenen Proben wurden den folgenden Prüfungen unterzogen:

(1) Festfreßbelastung unter Druckbelastung

Die Festfreßbelastung der Proben BC1 bis BC5 wurde

unter den folgenden Bedingungen gemessen: Bedingung D
Prüfgerät:

Festfreßprüfgerät
Bedingung:

Gegenstück (eine Scheibe): FCD-70

Oberflächenrauhheit der Scheibe: von 1 - 1,2 μκι Rz

Schmieröle: SAE10W-30 (ein Volumenteil) und Kerosin (10 Volumenteile) Gleitgeschwindigkeit: 15 m/Sek.

Verfahren der Schmierölzufuhr: ein Kissen Belastung: 10 kg/cm² Die Belastung wurde alle

10 Minuten um 10 kg/cm² erhöht. Rauheit des Lagers: 1 bis 1,8 μπι Rz 20

Die Ergebnisse der Messungen sind wie folgt: Probe BC1, 50 kg/cm²; Probe BC2, 70 kg/cm²; Probe BC 3, 90 kg/cm²; Probe BC4, 110 kg/cm²; und Probe BC6, 170 kg/cm². Wie aus diesen Ergebnissen hervorgeht, nimmt die Festfreßbeständigkeit unter der Druckbelastung in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Anzahl der größten (10 bis 20 Mikron) Siliciumteilchen zu.

(2) Einfluß der Temperatur des Schmieröls:

Die Festfreßbelastung der Probe BC2 und eines Vergleichsbeispiels (eine 20 % Sn- 1 % Cu-Al-Legierung) wurde unter Bedingung A gemessen, in der die öltemperatur 80⁰C und 140⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in Figur 7 gezeigt. Wie aus Figur 7 hervorgeht, bestand ein sehr großer Unter-

3$ schied in der Freßbelastung zwischen dem Material der vorliegenden Erfindung und demjenigen des Vergleichsbeispiels bei einer hohen Temperatur.

-Ii-

(3) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle und eine Kugelgraphit-Gußeisen-Welle) bei einer Schmieröltemperatur von 140⁰C.

Die Festfreßbelastung der Probe BC2 und der 20% Sn-1%Cu- ^ Al-Legierung wurde unter Bedingung A gemessen, in welcher die öltemperatur 140⁰C beträgt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 15
'

Festfreßbelastung (kg/cm^J)

BC2 Vergleichsbeispiel

geschmiedete etwa 1000 etwa 950 Welle

FCD70-Welle etwa 800 etwa 200

Wenn das Gegenstück eine geschmiedete Welle ist besteht kein wesentlicher Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Material der vorliegenden Erfindung und dem Material des Vergleichsbeispiels. Es besteht jedoch ein sehr bedeutender Unterschied, wenn das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen besteht.

(4) Wirkung von Zinn und Blei

Der Zinn- und Bleigehalt von BC2 wurde geändert und die Festfreßbelastung von BC2 wurde unter Bedingung A gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 8 gezeigt. In Figur 8 bezeichnet "Sn + Pb" Proben, in denen das Verhältnis von Sn zu Pb wie in BC2 aufrechterhalten wurde, während die Gesamtmenge von Sn und Pb erhöht wurde, "Pb" bezeichnet Proben, in denen die Menge an Sn beibehalten wurde, wie in BC2, während die Menge an Pb erhöht wurde, und "Sn" bezeichnet Proben, in denen die Menge an Pb wie in BC2 beibehalten wurde, während die Menge an Sn erhöht wurde. Wie aus Figur

Γ „

hervorgeht, erhöhen Zinn und Blei die Festfreßbeständigkeit

(5) Dauerfestigkeit

Die Dauerfestigkeit der Proben BA bis BE wurde unter Bedingung B gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 9 gezeigt. Die Proben BD und BE zeigen eine verhältnismäßig große Abnahme in der Dauerfestigkeit, wenn die Zahl der größten Siliciumteilchen zunimmt.

¹⁰ (6) Verschleißfestigkeit

Das Ausmaß des Verschleißes der Probe BC2 wurde unter der folgenden Bedingung gemessen:

Bedingung C ¹⁵ Prüfgerät:

Mischschmier-Prüfgerät Bedingung:

Gegenstück (eine Welle): FCD70

Oberflächenrauhheit des Lagers: 0,8 bis 0,9 um Rz Schmieröl: Flüssiges Paraffin

Drehung der Welle: 100 U.p.M.

Durchmesser der Welle: 40 mm 0

Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 25 kg 25

Zum Zweck des Vergleichs wurde das Ausmaß des Verschleißes einer 20 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung ohne Si unter der Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 10 gezeigt. Der Verschleiß des Vergleichsmaterials

nahm im Verlauf der Zeit zu, der Verschleiß des Werkstoffes gemäß vorliegender Erfindung hörte jedoch im wesentlichen nach 1 Stunde auf. Die gegenwärtigen Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt: Der Vergleichswerkstoff, hauptsächlich die weiche Zinnphase davon, wird durch das Ge-

genstück, d.h. eine Welle, ununterbrochen abgerieben und der Vergleichswerkstoff verschleißt somit ohne Unterbrechung.

L .J

Andererseits werden im Werkstoff der vorliegenden Erfindung die konvexe Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle, sowie Ränder, Kanten und dergl., die um den auf der Oberfläche des Gegenstücks vorhandenen Kugelgraphit entstehen, während der anfänglichen Gleitperiode durch grobe Siliciumteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die in der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine solche Veränderung, daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte Gleitbedingung zwischen der Welle und dem Lager erfährt, wobei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und somit deren Verschleiß beendet.

(7) Verschleiß der Welle

Die Rauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle, der Proben BA, BB und BC wurde unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 11 gezeigt, in der keine Änderung der Rauhheit der Welle durch die Ordinate 0 (um) angegeben ist und eine Aufrauhung der Wellenoberfläche durch die

20 Plus-Ordinate angezeigt ist.

Wie aus Figur 11 hervorgeht, tritt eine Aufrauhung der

Welle infolge des Lagers auf, wenn keine Siliciumteilchen mit

-2 2

einer Größe von 5 Mikron oder mehr pro 3,56 χ 10 mm vor-

25 handen sind, d.h. 0 Teilchen auf der Abszisse.

Die Glättung der Welle wird gefördert, wenn die Zahl der größten Siliciumteilchen groß ist und die Teilchengröße groß ist. Diese Ergebnisse unterstützen die Annahme, daß grobe Siliciumteilchen die Wirkung der gleichmäßigen Glättung der kleinen Unebenheiten auf der Wellenoberfläche haben. Zusätzlich zeigt die Probe BC mit großen Siliciumteilchen bis zu einer Größe von etwa 20 Mikron die stärkste Glättung der Welle. Eine solche Glättung ist außergewöhnlich und zeigt die

3$ Eignung der groben Siliciumteilchen.

L J

Beispiel 10

Die Festfreßbelastung der Proben B36 bis B42 wird in Figur 12.durch die Kurven -0- wiedergegeben. Zum Zweck des Vergleichs werden Lager nach dem gleichen Verfahren als dem gemäß vorliegender Erfindung erzeugt. Jedoch wird die Aluminiumlegierung, die 15 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 % Cr und verschiedene Gehalte an Silicium enthält, vor dem Druckverschweißen bei 350⁰C geglüht. Die Festfreßbelastung der Vergleichsproben ist in Figur 12 durch die Kurven —· wieder-.' gegeben.

Wie aus Figur 12 hervorgeht, war die Festfreßbeständigkeit der Proben erhöht, wenn die Größe der Siliciumteilchen der Proben durch die Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung gesteuert wurde.

Das Ausmaß des Verschleißes der Proben gemäß vorliegender Erfindung und der Vergleichsproben wurde unter Bedingung G gemessen.

Bedingung G . . . .

Prüfgerät:

Mischschmier-Prüfgerät Bedingung:
²⁵ Gegenstück (eine Welle: FCD70

Oberf lächenrauhheit der Welle: 0,8 bis 0,9 μπι Rz

Schmieröl: flüssiges Paraffin

Drehung der Welle: 100 U.p.M

Durchmesser der Welle: 40 mm 0 ³⁰ Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 25 kg

Dauer der Prüfung: 5 Stunden.

Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 13 gezeigt.

VJie aus Figur 13 hervorgeht, erreicht die Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung eine Steuerung

der Größe der Siliciumteilchen und verbessert erheblich die Verschleißfestigkeit der zinnhaltigen Aluminiumlegierung.

Beispiel 11

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 3 % Si, 15 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu und 0,4 Cr wird vor dem Druckverschweißen einem Glühen bei den nachstehend angegebenen unterschiedlichen Temperaturen unterworfen und die Mikrostrukturen in einer horizontalen Ebene sind in den nachstehend aufgeführten Figuren gezeigt.

270⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Niedertemperatur-Wärmebehandlung): Figur 14

400⁰C Figur 15

15 480⁰C (langsames Kühlen wurde nach dem

Erhitzen durchgeführt) Figur 16

530⁰C Figur 17

In Figur 14, die die Struktur des Vergleichsbeispxels zeigt, haben die meisten der Siliciumteilchen eine Größe von weniger als 5 Mikron und einige der Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr haben eine nadelförmige flache Form, die in Walzrichtung gestreckt ist.

Figur 15 ist ein Beispiel, in dem die Größe der Siliciumteilchen gesteuert und dadurch eine Größe von 5 bis 10 Mikron erhalten wird. Aus einem Vergleich von Figur 14 und Figur 15 kann gesehen werden, daß in Figur 15 die Zahl der kleinen Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron vermindert ist und daß grobe und kugelige Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr erzeugt werden. Deshalb kann vermutet werden, daß die feinen. Siliciumteilchen infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung ineinander aufgehen und zu groben Teilchen verändert werden.

L ... ■■ ■ J

Γ : '-':··': W":-:":. ': 3 2 k 9 1 3 3π

In Figur 16 ist die Größe der Siliciumteilchen auf mehr als 10 Mikron bis 20 Mikron oder weniger gesteuert und in Figur 17 ist die Größe der Siliciumteilchen auf mehr als 20 Mikron bis 30 Mikron oder weniger eingestellt. Die Aus-Scheidungen, die im Vergleich mit den kugeligen Teilchen lang sind, sind Sn + Pb-Legierungsteilchen. Wie aus einem Vergleich der Figuren 15 und 16 hervorgeht, vergröbern die Teilchen aus der Sn + Pb-Legierung infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung. Die Teilchen aus der Sn + Pb-Legierung werden infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung unregelmäßig ge formt,wie polygonal geformt. Das Verhalten der Teilchen aus der Sn + Pb-Legierung und das Verhalten der Siliciumteilchen während der Hochtemperatur-Wärmebehandlung sind also deutlich

verschieden. 15

In dieser Hinsicht kann aufgrund der allgemeinen Kenntnis von zinn(blei)-haltigen metallischen Werkstoffen bis zu einem bestimmten Grad vorhergesehen werden, daß die Form der Teilchen der Sn + Pb-Legierung sich infolge Schmelzens und Erweichens änderte, da die Teilchen der Sn + Pb-Legierung einen niedrigen Schmelzpunkt haben. Dagegen gibt es keine technisch vernünftige Erklärung für den Einbau von Siliciumteilchen und die dabei auftretende Entstehung einer kugeligen Gestallt.

Beispiel 12 (Legierung auf Al-Si-Pb-Basis) In Tabelle 16 ist die Zusammensetzung und die Siliciumteilchenverteilung von Aluminiumlegierungsproben angegeben.

30 35

Tabelle 16

Zusammensetzung der Alumina	1	3- Γ-ew,	Lumlegierunrjsproben Si liciumteilchen	<20 20< % <30	30< %	und Verteilung	Cu Gew.-%	der
	2	2< O/ <5 5< ^ <10	-%/Größe der Si-Teilchen (um)	O	O		0,5
Proben	3	155 O		O	O	Pb <40 Gew.-*		Cr Gew.-%
	1	293 O	O	O	O	4	0,5	0,4
CA	2	436 O	O	O	O	4	0,5	0,4
	3	5	O	O	O	4	0,5	0.4
	1	32	O	O	O	4	0,5	0j4
CB	2	93	O	O	O	4	0,5	0,4
	3	37	O	O	O	4	0,5	0,4
	1	49	6	O	O	4	O7S	V
CC	2	41	21	6	O	4	0r5	0,4
	3	53	33	11	O	4	0,5	0,4
	1 2	34	21	15	O	4	0f5	0,4
CD	44	14	4 7	1 5	4 .	0,5 0,5	0,4
	32 45	18	4	0,4
CE	18 13	4 4	0,4 V

3249 1 3S_n

Die Festfreßbelastung der in Tabelle 16 angegebenen. Proben wurde unter Bedingung A gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 18 gezeigt, in der die Abszisse die Zahl
der größten Siliciumteilchen angibt. Die folgenden Tatsachen

gehen aus Figur 18 hervor.

Die Festfreßbelastung wurde durch die größten Siliciumteilchen beeinflußt. D.h. die Festfreßbelastung steigt in der folgenden ansteigenden Ordnung von CA, CB, CB, CD und CE. Die Festfreßbelastung der anderen Proben als CA steigt in Übereinstimmung mit der Zahl der größten Siliciumteilchen. Die
Festfreßbelastung der Probe CA, die außerhalb der vorliegenden Erfindung ist, betrug höchstens 500 kg/cm². Die Festfreßbelastung nach der vorliegenden Erfindung ist zweimal so hoch wie diejenige von Probe CA.

Beispiel 13

Die Festfreßbelastung und Dauerfestigkeit der in Tabelle 17(1) angegebenen Proben wurde unter Bedingung B gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 17(2) angegeben.
Aus Tabelle 17(2) geht hervor, daß die Festfreßbelastung gemäß vorliegender Erfindung erhöht ist und die Dauerfestigkeit infolge der groben Siliciumteilchen nicht verschlechtert ist.

Die Anzahl der Siliciumteilchen mit einer Größe unter
5 Mikron wurde nicht gemessen. Das Gegenstück, d.h. eine Welle, das zur Messung der Festfreßbelastung verwendet wurde,
bestand aus Kohlenstoffstahl für Maschinen- und Bauzwecke
(S55C). Die Lagerlegierung gemäß vorliegender Erfindung ist

auch dann nützlich, wenn der Kohlenstoff des Gegenstücks
nicht als Graphit anwesend ist.

L.. J

Tabelle 17 (1)
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	Al	Anzahl der	-	3	Si-Teilchen (0,5 Gew.-%	Si)	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%
Cl	Rest	<5 ym 5 ^ <10	um 10 % <20 um 20 ^	<40 um	4	0.5	0.4
C2	Rest	0	0	0	4	0.5	0.4
C3	Rest	3	0	0	4	0.5	0.4
C4	Rest	5	0	0	4	0.5	0.4
C5	Rest	11	0	0	4	0.5	0.4
C6	Rest	29	0	0	4	0.5	0.4
Cl	Rest	13	5	0	4	0.5	0.4
CQ	Rest	10	2	4	0.5	0.4
2	0

CaJ GO

10 15

Tabelle 17 (2)

Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung Prüfbedingungen B
Cl	300	800
C2	350	750
C3	500	750
C4	550	750
C5	600	750
C6	700	750
C7	900	700
C8	500	750

20 25

Beispiel 14

Proben mit einem Siliciumgehalt von 1 % wurden den gleichen Versuchen, wie diejenigen in Beispiel 13 unterworfen und es wurden die in Tabellen 18 (1) und (2) angegebenen Ergebnisse erhalten. Diese Ergebnisse sind die gleichen, wie diejenigen in Beispiel 13.

30 35

Tabelle 18

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung--der- Silicium-

teilchen

Proben	Al <5 μπ	Anzahl der	Si-Teilchen (1	Gew.-% Si)	Pb Gew.-%	Cu Gew. -"%	Cr Gew. -%
C9	Rest	\ 5 % <10 pm	10 ^ <20 um	20 ^ <40 um	4	0I5	0I4
ClO	Rest	0	0	0	4	0T5	O74
CIl	Rest	5	0	0	4	0,5	0,4
C12	Rest	10	0	0	4	0,5	0.4
C13	Rest	30	0	0	4	0,5	ö 4
C14	Rest -	11	5	0	4	o75	0 4
C15	Rest	31	11	5	4	0,5	0,4
C16	Rest	31	4	0	4	0,5	0,4
	3	2	0

Tabelle 18 (2) Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingunnen A	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
C9	350	800
ClO	500	750
CIl	550	750
C12	600	750 -
C13	700	750
C14	1 000	700
C15	700	750
C16	500	750

Beispiel 15

Proben mit einem Siliciumgehalt von 3 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 13 unterworfen und die in den Tabellen 19 (1) und (2) angegebenen Ergebnisse wurden erhalten. Die Ergebnisse waren praktisch die gleich
wie diejenigen in Beispiel 13.

Tabelle 19 (1)
Zusammensetzuna der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siiiciumteilchen

Proben	Al	Anzahl der Si-Teilchen.(3 Gew.-%	10 ^ <20 um 20 -v	Si)	Pb Gew,-%	Cu Gew. -'%	Cr Gew. -·%
C17	Rest	<5 μτη 5 *v. < 10 ym	0	<40 ym	4	°/5	0;4
C18	Rest	0	0	0	4	0f5	0,4
C19	Rest	5	0	0	4	0,5	0?4
C20	Rest	11	0	0	4	0f5	0T4
C21	Rest	40	11	0	4	0,5	0I4
C22	Rest	41	40	0	4	0,5	0,4
C23	Rest	- 64	5	9	4	0,5	074
C24	Rest	65	2	0	4	0,5	0,4
3	0

3 2 4 9 "I 3 3

Tabelle 19 (2) Prüfergebnisse

10

15

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
C17	400	750
C18	550	700
C19	600	700
C20	650	700
C21	850	650
C22	1 100	600
C23	800	650
C24	550	700

20 25

Beispiel 16

Proben mit einem Siliciumgehalt von 4,7 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 13 unterworfen und es wurden die in Tabelle 20 (1) und (2) angegebenen Ergebnisse erhalten. Die Ergebnisse sind praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 13.

30 35

- Tabelle 20 (1

Zusammensetzung der Aluminiumleqierunqsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	Al	Anzahl der SjL-Teilchen	(4,7 Gew.-%)	^ <40 pm	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-Ä
C25	Rest	< 5 pm 5^ <10 pm 10	n» <20 pm 20 Λ	0	4	0?5	V
C26	Rest	0	0	0	4	0,5	0,4
C27	Rest	5	0	0	4	0,5	0,4
C28	Rest	22	0	0	4	°·,5	0,4
C29	Rest	- 34	2	0	4	0?5	0-4
C30	Best	65	20	2	4	0I5	V
C31	Rest	128	33	0	4	0I5	0,4
C32	Rest	125	5	0	4	0?5	0,4
3	2

10

Tabelle 20 (2) Prüfergebnisse

	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Dauerbelastung (kg/cm2)
Proben	Prüfbedingungen A	Prüfbedingungen B
C25	450	700
C26	600	650
C27	650	650
C28	750	600
C29	850	550
C30	1.100	500
C31	850	600
C32	600	650

20

Beispiel 17

Die Festfreßbelastung der Probe CC3 von Beispiel 13 wurde unter Bedingung A geraessen, außer daß die Oberflächenrauhheit der Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen, d.h. des Gegenstücks, geändert wurde. Die Festfreßbelastung einer 4 % Sn - 1 % CU-Al-Legierung wurde zum Zweck des Vergleichs gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 21 angegeben.

Tabelle 21

30

Festfreßbelastung (kg/cm²)

35

	Oberflächenrauhheit	0,5	1	2
Proben	0,2	700	450 110	310 60
CC3 Vergleichs proben	1.000 300

Es ist ersichtlich, daß die Festfreßbelastung der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Oberflächenrauhheit des Gegenstücks hervorragend ist. Der Werkstoff des Vergleichsbeispiels enthält praktisch keine kristallisierten Hartteilchen. Zusätzlich haben die weichen Sn-Phasen eines solchen Werkstoffes die Anpassungsfähigkeit gemäß der allgemeinen Lehre und ergeben eine Al-Legierung mit Festfreßbestandigkeit. Deshalb gibt Tabelle 21 einen Hinweis auf die Unterschiede zwischen den Wirkungen der besonderen Anpassungsfähigkeit auf die Festfreßbestandigkeit und diejenigen der Anpassungsfähigkeit nach der allgemeinen Lehre. Da das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen besteht, sollte sehr deutlich sein, daß der Werkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Festfreßbestandigkeit gegen Kugelgraphit-

15 Gußeisen aufweist.

Beispiel 18

Wie Tabelle 13 zeigt, wurde die Verteilung der SiIiciumteilchen der Proben konstant gehalten und der Siliciumge halt geändert. Die Festfreßbeständigkeit der Proben wurde unter Bedingung A gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 19 gezeigt. Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 22 gezeigt.

L J

Tabelle 22

ZusammenSetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	All	Teilchen größe	Si .(Gew.-	%)	20 vim 40 um	Cu	Cr	Dauer festig- -
Proben ·		Anzahl.	pm 10 ym	8M.1 2^ 4 .- Gew.-%	Oew..-%	Gew.->	(Kg/cm2)
	Rest		Rest 30^35	4	0,5	0,4	800
C33	Rest		0.5	4	o75	0,4	750
C34	Rest		1	4	°r5	0,4	750
C35	Rest		3	4	0,5	0,4	755
C36	Rest		V	4	°f5	0,4	670
C37	Rest		7	4	0,5	V	530
C38		11

Wie aus Figur 19 hervorgeht, ist die Festfreßbelastung am höchsten, wenn der Siliciumgehalt etwa 3 % beträgt. Wie vorstehend erwähnt wurde, wird die Festfreßbelastung durch die Anzahl und Größe der größten Siliciumteilchen gesteuert, solange der Siliciumgehalt innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt. Im vorliegenden Beispiel, in dem die Zahl der Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron konstant gehalten wurde, übte jedoch der Siliciumgehalt einen Einfluß auf die Festfreßbelastung aus. Feine |0 Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron scheinen einen solchen Einfluß auszuüben.

Wie aus Tabelle 22 hervorgeht, nimmt die Dauerfestigkeit bei einem Siliciumgehalt von mehr als 5 % ab. Es scheint, daß dies auf die vorher erwähnten feinen Teilchen zurückzuführen ist.

Beispiel 19

Die gleichen Versuche wie diejenigen in Beispiel 13, 14, 15 und 16 werden durchgeführt, wobei die Arten des Blei und dergl. und Kupfer und dergl. geändert werden. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 23 (1) und 23 (2) angegeben. Wie aus diesen Tabellen hervorgeht, kann eine befriedigende Festfreßbelastung und Dauerfestigkeit erhalten werden, wenn ver* schiedene gegebenenfalls eingesetzte Elemente verwendet werden.

Tabelle 23 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	Al	Anzahl der Si-Teilchen (Oj5 Gew.-% Si)	10% <20 pm	20% <40 pm	Pb	Cd In Tl	_	Cr
Proben	Rest	c 5% <5 um <,Q	0	0	4	_	5 - -	Bi Cu Mg oder Mn
C39	Rest	5	0	0	-	4 -	- 0,5 - -
C40	Rest	11	0	0	-	_ _	— — — 1
C41	Rest	53	0	0	5	8 -
C.42	Rest Rest	92	5 12	0 1	4	- - - v*
C43 C44	10 30

*· Mangan«

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciurateilchen

	Al	Anzahl der (1 Gew.	Si-Teilchen	Vi m	Pb	1	-	2	Cd In Tl	Bi Cu Mg	Cr
Proben	Rest	<5ljm <io\,m	10\, 20 <20 ym <40	0	-	0.5	4	- - 0,5	-	oder Mn
C45	Rest	5	0	0	' 3		_	- 0,1 -	0,5*
C46	Rest	10	0	0	_ _	- - . -	0,1
C47	Rest	54	0	0	- v -	- -	-
C48	Rest	93	0	0	- 3	— — 1	0,8
C49	Rest	- 12	5	2	- - -	- 0,8 -	-
C50	Rest	31	11	5	-	- 0,5 -	0,2
C51	54	12			0?5*

Mangani

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	Al <5 ι	Anzahl der (3 Gew	Si-Teilchen	20% <40 \m	Pb	Cd In	Tl	Bi Cu	Mg	Cr
Proben	Rest Rest		<20 ym	0 0	3	- -	1	- 0I2	0,3	oder Mn
C52 C53	Rest	5 32	0 0	0	6	-	-	- -	0f5	■ -
C54	Rest	94	0	0	3	-	- ·-	- 2	-	0f5*
C55	Rest Rest	11	5	3 0	4	- 2		- 0,3		-
C56 C57	Rest	32 94	11 20	0	-	5 -	-	- 1	0,5	0n3
C58	4	1						0,5

\

* Mangan '.

-P-CO

Zu s aminen Setzung der Alum'iniumlegierungsproben und Verteilung der

Siliciumteilchen

* Mangan

	Al	Anzahl der (4,7 r-F	5	Si-Teilchen	20% <40- um	Pb	Cd	In	Tl .	Bi Cu Mg	Cr
Proben	Rest	<5 μΐη , „	31	1(K <20 um	0	3	-	'-	-	- 0?4 -	oder Mn
C59	Rest	95	0	0	1	-	-	-	- O72 -	0,6
C60	Rest	25	0	0	2	-	1	-	- 0,1 -	O1I*
C61	Rest	36	0	0	3	-	-	-	- 1	-
C62	Rest	94	.5	5	-	-	-	3	- 1,5 -	-
C63	Rest	10	0	-	3	-	-	_ _	1,0
C64	5						-

-Sg-

Tabelle 23 (2)

	C39	Festfreßbelastung (kg/cm1)	Dauerbelastung (kg/cm3)
Proben	C40	Prüfbedingungen A	Prüfbedingungen B
C41	500	700
C42	550	800
C43	600	650
C44	650	800
C45	700	650
C46	900	700
C47	500	800
C48	550	750
C49	600	700
C50	650	750
C51	700	700
C52	950	700
C53	1. 050	700
C54	600	700
C55	650	650
C56	700	700
C57	750	600
C58	1 050	600
C59	950	600
C60	600	750
C61	650	700
C62	700	600
C63	800	550
C64	900	550
1 100	550
950	500

10

15 20

BeisDiel 20

Die folgenden Versuche werden unter Verwendung einer in Tabelle 16 angegebenen Probe durchgeführt.

(1) Einfluß der Temperatur des Schmieröls Die Festfreßbelastung der Probe CC3 und einer 4 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung als Vergleichsbeispiel wurde unter Bedingung A gemessen, in welcher die öltemperatur 80⁰C und 140⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 24 angegeben.

Tabelle 24
(Festfreßbelastung in kg/cm²)

	öltemperatur	(0C)	140
Probe			000
	80		200
CC 3	1 300	1
Vergleichs beispiel	800

25 30 35

Wie aus Tabelle 24 hervorgeht, besteht ein sehr großer Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und demjenigen des Vergleichsbeispiels bei einer hohen Temperatur.

(2) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle und eine Kugelgraphit-Gußeisen-Welle) bei einer Schmieröltemperatur von 140⁰C.

Die Festfreßbelastung der Probe CC3 und der

4 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung wurde unter Bedingung A gemessen (öltemperatur 140⁰C), wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle angegeben sind.

Tabelle 25

Festfreßbelastung (kg/cm²)

Vergleichsbeispxel

Geschmiedete etwa etwa

Welle 1 100 990

FCD70 etwa etwa

Welle 1 010 260

10 ■ ■· : ^;

(3) Verschleißfestigkeit

Das Ausmaß des Verschleißes der Probe CC3 und der 4 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung wurden unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 20 gezeigt. Der Verschleiß des Vergleichsmaterials nahm im Verlauf der Zeit zu, während der Verschleiß des Werkstoffs gemäß vorliegender Erfindung im wesentlichen nach 1 Stunde aufhörte. Die gegenwärtigen Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt.

In dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung werden die konvexe Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer WeI-le/und Ränder, Kanten und dergl.,die um den auf der Oberfläehe des Gegenstücks vorhandenen Kugelgraphit entstehen, während der anfänglichen Gleitperiode durch grobe Siliciumteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die auf der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine Veränderung, daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte Gleitbedingung zwischen der Welle und dem Lager erfährt, wobei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und somit deren Verschleiß beendet.

L J

Γ:·:":. ': 3249 T 3

1 Beispiel 21 (Vergleichsbeispiel)

Lager wurden nach dem gleichen Verfahren wie dem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, ausgenommen, daß die Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 3 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu und 4 % Cr bei 350° geglüht wurde, bevor sie

druckverschweißt wurde. Die Festfreßbelastung wurde unter Bedingung A gemessen und die Ergebnisse der Messung sind in Figur 21 gezeigt. Wenn die in den Figuren 19 und 21 gezeigten Freßbelastungen verglichen werden, wobei der Silicium-■10 gehalt von beiden identisch ist, d.h. weniger als 5 %, ist es augenscheinlich, daß die Festfreßbelastung der vorliegenden Erfindung beträchtlich höher als diejenige des Vergleichsbeispiels ist.

Das Ausmaß des Verschleißes der vorstehend erwähnten Vergleichsprobe und der Proben C33 bis 38 (Beispiel 17) der vorliegenden Erfindung wurde unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Figur 22 gezeigt. Aus dieser Zeichnung geht hervor, daß die Verschleißfestigkeit der bleihaltigen Aluminiumlegierung beträchtlich erhöht wird, wenn die Größe der Siliciumteilchen durch die Hochtemperatur-V7ärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung gesteuert wird.

25 Beispiel 22

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 3 % Si, 4 % Pb, 0,5 % Cu und 0,4 % Cr wurde vor dem Druckverschweißen bei den nachstehend angegebenen verschiedenen Temperaturen geglüht und die Mikrostrukturen in einer horizontalen

30 Ebene wurden festgestellt.

200⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Tieftemperatur-Wärmebehandlung)
400⁰C
480⁰C

530⁰C (langsame Kühlung wurde nach dem Erhitzen durchgeführt) .

L J

324913I₁

In der Struktur des Vergleichsbeispiels hatten die meisten Siliciumteilchen eine Größe von weniger als 5 Mikron und einige Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr eine nadeiförmige flache Form, gestreckt in Walzrichtung.

Die Größe der Siliciumteilchen kann beispielsweise durch Ausführen einer Wärmebehandlung bei 400⁰C gesteuert werden. Dabei können Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 bis 10 Mikron erhalten werden. Aus einem Vergleich des Vergleichsbeispiels und der Wärmebehandlung bei 400⁰C kann gesehen werden, daß die Anzahl der feinen Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron abnimmt und daß grobe und kugelige Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr infolge einer bei 400⁰C durchgeführten Wärmebehandlung entstehen. Deshalb kann angenommen werden, daß infolge einer Hochtemperaturbehandlung die feinen Siliciumteilchen ineinander aufgehen und zu groben Teilchen verändert werden.

Infolge der bei 400⁰C und 480⁰C durchgeführten Wärmebehandlungen wird die Größe der Siliciumteilchen auf mehr als 10 Mikron bis 20 Mikron oder weniger bzw. mehr als 20 Mikron bis 30 Mikron oder weniger eingestellt. Aufgefundene andere lange Kristalle als die kugeligen Siliciumteilchen sind Pb-Legierungsteilchen. Aus einem Vergleich der bei 480⁰C durchgeführten Wärmebehandlung und der bei 530⁰C durchgeführten Wärmebehandlung geht hervor, daß die Teilchen aus der Pb-Legierung infolge einer Wärmebehandlung bei höherer Temperatur vergröbern. Die Teilchen der Pb-Legierung nehmen infolge einer

30' Hochtemperatur-Wärmebehandlung eine unregelmäßige Form an und die Siliciumteilchen nehmen eine reguläre Form, wie eine polygonale Form an. Das Verhalten der Teilchen aus der Pb-Legierung und das Verhalten der Siliciumteilchen während der Hochtemperatur-Wärmebehandlung sind also deutlich verschieden.

cn

Tabelle 26

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Siliciumteilchen

Proben	1	Al	8_Gew.-%,	Größe der	Si-Teilchen (um)	30< ^ 40	Sn Gew.-	Pb % Gew.-%	Cu Gew.'-%	Cr Gew.-%
	2	Rest	2^5 5 ^ 10	10< ^ 17	17< -v» 30	0	15	3	0,5	0,4
DA	3	Rest	185 0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	1	Rest	368 0	0	0	0	15	3	O1S	0,4
	2	Rest	623 0	0	0	0	15	3		0,4
DB	3	Rest	5	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	1	Rest	46	0	0	0	15	3	O./5	0,4
	2	Rest	104	0	0	0	15	3	0,5	0,4
DC	3	Rest	59	6	0	0	15	3	O1S	0,4
	1	Rest	48	21	0	0	15	3	0,5	0,4
	2	Rest	39	35	0	0	15	3	0,5	0?4
DD	3	Rest	37	13	5	0	15	3	0,5	0,4
	1	Rest	31	22	16	0	15	3	0I5	0,4
DE	Rest	28	23	22	6	15	3	0,5	0,4
	27	17	8

tr	3	3	Di	I	3	Oj	(-<	1-3	Cd
H-	H-	H-	ro	NJ	3	H-	C	0)	ro
cn	ft	η			Kl	ro	3	σ	H-
		tr			cn		ro	cn
Ö	ro	rt	co	Q)	ro		HJ	ro
W	H-	cn	H-	C	K,	c;	1—1	H-
—A	3		)-J	Hi		3	ro	ro
	ro	CU	H-		k9	Di
3			η	ro	Oj		NJ
H-			H-	H5	tr	Di		NJ
O	O	ro	p	31	ro	H-		U)
tr	K.	l-i	3		H-"	ro	N
rt	O:	ro	rt	rt			ro
	Co	cn	ro		ro	<^	H-
.a	ro		H-			ro	lQ
ro		0)		cn	C		rt
3	<^		O	O	3	rt
ro	O		3*	Hi	Qi	ro	Di
cn	3	ro	ro	ro		H-	H-
cn			3		Di	H'	ro
ro	NJ	ro		3	ro	C
		to-	TJ			3	N
•	tr	ro				i£5	C
	H-	3	O	Hs		W
	CO			O	α	pJ
		H-		Η»	ro	3
	UI	cn		iQ	t-$	§
		rt	Ui	ro		(D
	S			3	co	3
	H-			Du	H-	ω
		O	X	ro	H-1	ro
		H-		3	H-	rt
	O	ro	_»		O	N
	3		O		H-	C
			ro	C	3
	;£	3	cn	g
	d	N	O	rt
	H.	OJ	3-	ro	α
		3"		H-	(D
	ro		ro	t—'
			H-	O
	H-	Di	tr	3"
	3	ro	C	ro
			3	3	g
	Dj				H-
	ro	co	ro	a	3
	3	H-	3	ro	H-
	*x}	Η	H-		C
	H	Ω	ω	*o	3
	O	H-	rt
	tr	C		O	ro
	ro	3	Di	tr
	3	rt	H-	ro	H-
		ro	ro	3	"CD
	O	H-		■	I
	ω		j>
		O	3	M
		3-	N	3
		ro	OJ
		3	tr

_Γ :.»·1-ίΓ:·Γ:.': 3 2 491

¹ β$

-.-33.

Die Festfreßbelastung der Proben von Tabelle 26 wurde ■unter der folgenden Bedingung gemessen, in der die Gleitbedingung durch die Verwendung eines Schmieröls mit niedriger Viskosität hart gemacht wurde.

Bedingung A' Prüfgerät:

Festfreß-Prüfeinrichtung vom Journal-Typ. Bedingungen:

10 Gegenstück (eine Welle) : FCD7.0

Schmieröl: SAE5W-30

Oberflächenrauhheit der Welle: 0,4 bis 0,6 ρ Rz Schmieröltemperatur: 160 +_ 2,5°C Drehung der Welle: 1000 U.p.M. Durchmesser der Welle: 52 mm

Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 50 kg/cm² am Beginn und dann Erhöhung

um 50 kg/cm² alle 30 Minuten. Rauhheit des Lagers: 1 bis 1,8 um Rz 20 Durchmesser des Lagers: 52 mm.

Die Ergebnisse der Messung der Festfreßbelastung sind in Figur 24 gezeigt. Die Abszisse von Figur 24 zeigt die Anzahl der größten Siliciumteilchen der Proben. Die Proben wurden in 5 Gruppen DA, DB, DC, DD und DE in Übereinstimmung mit den 5 Bereichen der größten Siliciumteilchen unterteilt. Die folgende Tatsache ergibt sich aus Figur 24. Die Festfreßbelastung wird durch die Anzahl der größten Siliciumteilchen beeinflußt und wird praktisch nicht durch die Anzahl der Siliciumteilchen mit geringerer Größe beeinflußt.

Die gegenwärtigen Erfinder schlagen eine Begrenzung auf mindestens 5 Siliciumteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron vor.
35

Beispiel 24

Die Festfreßbelastung unter Bedingung A, die Dauerfestigkeit unter Bedingung B¹ und das Ausmaß des Verschleißes unter Bedingung G der in Tabelle 27 (1) gezeigten Proben wurden ge-

messen.

Bedingung B' Prüfgerät:

Alternierende Belastungsprüfeinrichtung Bedingungen:

Gegenstück (eine Welle): S55C

Schmieröl: SAE10W

Oberflächenrauhheit: 0,8 um Rz Schmieröltemperatur: 140 +_ 2,5⁰C Schmieröldruck: 5 kg/cm²

Umdrehung der Welle: 3 000 U.p.M.

Durchmesser der Welle:

Härte der Welle: 500 bis 600 Hv

7 Anzahl der Umdrehungen der Welle:

Rauhheit des Lagers: 1 bis 1,8 um Rz

Durchmesser des Lagers: 52 χ 20 mm.

Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 27 (2) angegeben. Aus dieser Tabelle geht hervor, daß in Ubereinstim-25 mung mit der vorliegenden Erfindung die Festfreßbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit erhöht und die Dauerfestig- . keit infolge der groben Si-Teilchen nicht nennenswert vermindert wird.

³⁰ Das Ausmaß des Verschleißes wurde unter Bedingung G gemessen.

Prüfgerät:

MischSchmierungsprüfgerät Bedingungen: Gegenstück (eine Welle): FCD70

Oberflächenrauhheit der Welle: 0,8 bis 0,9 um Rz Schmieröl: flüssiges Paraffin

Umdrehung der Welle: 100 R.p.M.

L- J

ω cn

NJ

σι

N)

~1

Tabelle 27 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Siliciumteilchen

Zusammensetzung Anzahl	Al <5 um	der Si-Teilchen (5	17 um	17 << 25 v	Gew.-% Si)	Sn	Pb	Cu	Cr
Proben	Rest	10 um	0	0	\> 25<*ν- )in 40 U1^	15	3	0,5	0,4
Dl (Vergleichs proben)	Rest	0	0	■0	0	15	3	O7S	0,4
D2 (Verglsichs- proben	Rest	2	0	0	0	15	3	0,5	0,4
D3	Rest	5	0	0	0	15	3	0,5	0I4
D4	Rest	56	23	0	0	15	3	0,5	0,4
D5	Rest	48	17	5	0	15	3	0,5	0,4
Db	Rest	31	15	6	0	15	3	0,5	0,4
D7	26	2

Hi

C 3

Ul

rf C

ro

co ro

Cu ft

C 3

N)

Ui

& ro φ ω *-ί cn

H-Ui

U) O O

NJ CC

OJ

Tabelle 27 (2)

Prüfergebnisse

Verhalten	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Daüerbelastung (kg/cm2 )'	Ausmaß des Verschlex- ßes (mm3)
Proben	Prüfbedingungen A	Prüfbedingungen B	Prüfbedingungen G
Dl (Vergleichs proben)	450	800	5
D2 (Vergleichs- proben)	500	800	4
D3	700	800	3
D4	750	800	Ψ
D5	800	800	2
D6	900	800	2
D7	950	750	2

NJ Cn

cn

cn

Tabelle 28 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

	Anzahl	der Si-Teilchen (8Gew	10<^ 17 ym	17<% 25 um	.-% Si	Sn Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew,-%
Proben	Al <5 μπ\	5 -v 10 \im	0	0	25"CV 40 pm	15	3	0,5	0I4
D8 (Vergleichs proben)	Rest	0	0	0	0	15	3	0r5	0,4
D9 (Vergleichs- proberi)	Rest	3	0	0	0	15	3		0I4
DlO	Rest	5	0	0	0	15	3	0,5	0,4
DIl	°est	61	33	0	0	15	3	0,5	0,4
D12	Rest	81	25	6	0	15	3	0,5	0,4
D13	Rest	53	18	7	0	15	3	0,5	0,4
D14	Rest	33	4

Ω	cn	H-	^Q	0	W
rr	Φ	Φ	\—>	σ	Φ
φ			Φ	φ	H-
3		H-	Η	3	ω
	C		Ω
€			3*	3	H-
H-	Di		Φ	H-	Φ
Φ	Φ	Φ	3	Ct	H1
	3	|3
			<^	Φ	N)
H-	Φ	1-3	Φ	H-	Ul
Φ		PJ	H	3
LJ.	J3*	σ	cn	φ
Φ	0»	φ	C	3
3		(—ι	Ω
	Ct		ρ*	CO
i}	Φ	φ	Φ	H-
Φ		3	3	M
3	I			Η
		N)	OJ	Ω
H-	σ	00	I—i	H-
3	H-		cn
	φ	_^		§
ω				iQ
φ	M	—»	Qj	Φ
H-			LI.	3"
cn	iQ	β
Ό	Φ	3		L_J
H-	σ	Di		ri-
φ			H-
	H-		3
	ω	N)		ο
N)	cn	σο	CO	3
	Φ		ro
*		^_^	H-
	ε	N)	ω
			Τ3
			H-
	Φ	OJ	Φ
	3	3	Hi

Φ
φ

N) 00

rt CT 3

H-	Φ	rt	0	CaJ
cn	3	Φ	hj	KJ
Ω	Φ	hj	Di	I^
3"	3	N	φ
	M	0	3	CD
H-	hj	φ	Di	^
Φ	1Q	3	Φ
	φ		3	CO
Q	σ	C		CaJ
M	3	3
Φ	H-
H- I	U) I

Tabelle 28 (2)

Prüferqebnisse

Verhalten Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A1	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B	Ausmaß des Verschlei ßes (mm3) Prüfbedingungen G
D8 {Vergleichs proben)	450	700	5
D9 (Vergleichs proben )	550	700	4
DlO	700	700	3/5
DIl	800	650	3
D12	850	600	2,6
D13	900	600	2f5
D14	950	550	2,2

GO K) -P-CO

N)

cn

cn

Tabelle 29 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

	Anzahl	der Si-Teilchen (11	17 ym	17<^ 25 ym	Gew.-%	Si)	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew. -%.
Proben	Al <5 pm	5 «χ- ΙΟ ym	0	0	25<^ 40 um	Sn Gew.-%	3.	0,5	O74
D15 (Vergleichs-' proben)	P.est	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
D16 (Vergleichs proben)	Rest	3	0.	0	0	15	3	0,5	0;4
D17	Rest	5	0	0	0	15	3	V	■0,4
D18	Rest	94	38 ·	0	0	15	3	0,5	0,4
D19	Rest	71	22	8	0	15	3	°r5	°f4
D20	Rest	88	18	11	0	15	3	V	0,4
D21	Rest	26	8	15

cn	σ	W	vQ	*X3	W
Ό	H-		M		ro
H-	(t)	03	ro	0	H
ro		ro	Η	σ	cn
M	W	er	Ω	ro
	M	3	3"	3	H-
N)	vQ	H-	ro		ro
•Is.	ro	cn	3	3
t	tr	cn		H-
	3	ro	<	rt	to
	H-		ro
	ω	cn		ro
	cn	H-	cn	H-
	ro	3	P	3
		D.	Ω	ro
	Z,		ir	3
		H-	ro
		3	3	ω
	ro			H-
	3	D.	s:	Μ
		ro	H-	Η
		3	ro	Ω
				Η
		1-3		ς:
	X	0)	D-	3
	rt	tr	H-
	H-	ro	ro	ro
	cn	H		3"
	Ω	M		U)
	3*	ro	H-	M
		3	3	rf
	Cb
	H-	to	W	<
	ro	vo	ro	0
			H-	3
	vQ		cn
	M	—»	Tl	t
	ro	^-*	H-
	Η		ro
	Ω	C	M
	3"	3
	ro	D.	NJ
	3
		to		^;
	C	VD	C	a.
	H-		3	ro
	ro		rt	3
		NJ	ro
	α	•—■	hi	Dj
	H-		^a	ro
	ro		0	3
		3
	H-	vQ	ro
	3	ro	3
		vQ	•
	ro	ro
	ro	σ	σ
	H- I	ro 3	H- ro

Tabelle 29 (2)

Prüferqebnisse

Verhalten Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung {kg/cm2) Prüfbedinaunnen B	Ausmaß des Verschleißes (mm3) Prüfbedingungen G
D15 (Verqleichs- proben)	500	600	7
D16 (Vergleichs proben)	550	600	6
D17	600	600	5
D18	650	550	4
D19	700	500	.3
D20	750	450	2I8
D21	800	400	2J5

co cn

cn

ro ο

cn

Tabelle

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

	Al Größe der <5 um Teilchen	Rest	Si (Gew.-%)	Sn η Gew.	15	Pb -% Gew.-	Cu % Gew.-%	Cr Gew.-%
Proben'	Anzahl _	Rest	10 μΐη 17 um 25 um 40 un	S	15
	Rest	31 ^ 35 8 ^ 11 4^6 1^1	15	3	0}5	0,4
D22	Rest	1	15	3	0,5	0,4
D23	Rest	3	. 15	3	0,5	0,4
D24	Rest	5	15	3	0,5	0f4
D25	Rest	7	15	3	O1S	0 4
D26	Rest	9	15	3.	0f5	Ω 4
D27	11		3	0,5	0 4
D28	13	3	0,5	0,4
D29	15

W	ρ-	C	O	P-	si	ca	',..·'■'	• * . *	*
-	α	α	P-	P-	P-	CD	'.	*	• * . · ■ * · *
Q		φ	3	O	φ	ρ	I ....
Φ				ρ-		ω
3	NJ	C	Φ	α	P-	Ό
φ	UI			3	3	P-
η		rt	B)	rt		Φ	\ ι . , ,
	^Q	Φ	pi	Φ	1-3	ρ->
Ό	Φ	H.	rt	P-			ο ;..: ;
3	N			pi	tr	to	O	co
	Φ	W	03	O	φ		t , * * , .
	P-	Φ	Φ	3*	H-"		t . «
3	:Q	Di	ßj:	Φ	pJ		k « ·
	rt	P-	3	3	Φ		CO
		J3	α				*
^j		iQ	φ	Di	U)
r1·	σ	C	»ι	Φ	O
Φ	P-		rt	hj
	φ		•		^Q
M				•χ)	Φ
	α		α	P,	N
Q	0)	-	P-	O	Φ
Φ	C		φ	tr	P-
tr	φ	'-Q		φ	ft
3		Φ	•η	3
ρ	ΡΛ	3	φ
ω	Φ ω	Φ cn	W	0
ω φ	rt	cn	rt	3	C
	P-	φ	H^	cn	φ
cn	ιθ	J3	Φ	rt
ρ-	Φ	C	Co	3	Di
3	P-	3 Di	CT Φ	rt	P-
P-			cn rt	iQ	Φ
3		Di		Φ	<j
	C	P-		3*	Φ
TJ		Φ	Qj	B)	P1
P-	φ	W	P-	rt	rt
C				Φ	Φ
ι-!	C	^Q	φ	3	ρ-
		Φ	P-		pi
IvJ	rt	tr	rt	C	C
(Tt	Φ			3	3
	t-(	ρ		Di	UJ
·&		ω	Φ
φ	tx)	ω	P,	Di	Di
N	Φ	φ		Φ	Φ
φ				P,
P-	P-	cn
-Q	3	ρ-	O	P-
rt	C	Di	σ φ
	5	P-		P- I

co

Wie aus Figur 25 hervorgeht, erreicht die Festfreßbelastung einen Maximalwert, wenn der Siliciumgehalt etwa 6 % beträgt. Wie vorstehend erwähnt, wird die Beständigkeit gegen Festfreßen nach der vorliegenden Erfindung durch die Tatsache erreicht, daß die Siliciumteilchen eine besondere Anpassungsfähigkeit aufweisen und die Welle stützen. Da in dem vorliegenden Beispiel die Verteilung der Siliciumteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron konstant gehalten wird, wird angenommen, daß der Beitrag der besonderen Anpassungsfähigkeit zur Festigkeit gegen Festfreßen unabhängig vom Siliciumgehalt konstant ist. Die Festfreßbelastung, d.h. die Beständigkeit gegen Festfreßen ist jedoch am höchsten bei einem Siliciumgehalt von etwa 6 %, da die Wirkungen der feinen Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron besonders auffällig sind und die groben Siliciumteilchen in der Aluminiummatrix sehr stark unterstützen. Wenn der Siliciumgehalt mehr als etwa 6 % beträgt, ist die Verläßlichkeit der Aluminiummatrix, insbesondere die Verläßlichkeit des dynamischen Verhaltens der AIuminiuramatrix, schlecht und die Erscheinung der Ermüdung ist herausragend mit dem Ergebnis, daß die Festigkeit der AIuminiummätrix verringert ist und so die Beständigkeit gegen Festfreßen der gesamten Legierung erniedrigt ist.

Wie aus Figur 26 hervorgeht, ist die Festfreßbeständigkeit wegen der Anwesenheit der vorstehend beschriebenen feinen Teilchen niedrig, wenn der Siliciumgehalt 5 % übersteigt.

Beispiel 28

Die Festfreßbelastung, die Dauerfestigkeit und das Ausmaß des Verschleißes von Proben, in denen unterschiedliche Arten von Blei und dergl., Kupfer und dergl. und Chrom verändert wurden, wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 31 (1) bis 33 (2) angegeben. Wie aus diesen Tabellen hervorgeht, macht es die Steuerung der groben Siliciumteilchen gemäß vorliegender Erfindung möglich, Aluminiumlegierungen zu erhalten, die verschiedene Arten von zusätzlichen Elementen enthalten und hervorragende Lagereigenschaften haben.

L J

Tabelle 31 (1)

Zusammensetzung fier Äluminiumlegierungsproben und Verteilung rter Silicium-

teilchen

Gew. -%

	Al <5 v	Si-Teilchen (5	10 <^ 17 um	Gew.-%)	25<<\, 40 um	Sn Hd Cd In	Tl Bi Cu Mg	Cr Mn	1
Proben	Rest ~	m 10 um	0	25 um	0	15 - - -	- 0;5 -	0,4	0?4
D30	Rest	5	1	0	1	10 - - -	- - - -	-
D31	Rest ~	25	0	4	0	1,5 3 - -	_ _ _	-	-
D32	Rest -	83	23	0	0	20 -	-	0,1*
D33	Rest -	36	5	5	0	15 - - -	- - 0,5 -	0,8
D34	Rest	18	28	0	4	10 5 - -	-■ - oT8 -	0^4*
D35	Rest	31	16	11	0	25 - - 2	_ ι	-
D36	Rest	44	0	1	0	5 -	- - ν -
D37	Rest Rest -	103	19 15	0	0 0	10 - - - 35 - - -	0.5 - - - 2 -
D38 D39	Rest	62 48	0	3 o	0	15 - - -	- - 0,5 -.
D40	Rest -	5	6	0	0	lr5 - 5 -	_
D41	21	2

* Mangani

Tabelle 31 (2)

Prüferaebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedinqungen A1	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingunqen B'	Ausmaß des Verschleißes Prüfbedingungen G
D30	700	800	5
D31	850	550	2
D32	750	600	4
D33	850	750	2
D34	750	800	3
D35	900	550	2
D36	850	600	3
D37	750	750	4
D38	850	750	3
D39	800	600	4
D40	700	700	5
D41	850	550	4

Tabelle 32. (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

(Gew.-%)

	Al	Si-Teilchen	(8 Gew.	-% Si)	40 um	Sn	Pb Cd In Tl	Bi Cu	Mg	-	Cr Mn
Proben		5-x,	10<^		0
	Rest	c5^ra 10 um		25 um	0	30	2 - 1 -	- 1	-	-	-
D42	Rest	63	0	0	0	15		- 0T5	-	O1S	0,4
D43	Rest	20	6	0	0	20	_ _	-	0]8	-	-
D44	Rest	121	0	0	.2	10	_ _ _ _	- -	2		1*
D45	Rest	42	13	0	0	5	- - - -	-	-	0,3
D46	Rest	36	19	8	0	10	Ί — — —	-	-	0T5
D47	Rest	29	21	11	6	10	- - 1 1	- o,i		-
D40	Rest	13	4	1	0	35	- 5. -	- 0I5	-
D49	Rest	48	25	11	0	15	3 _ _ _		0,4*
D50	Rest	5	0	0	1	1,5	- - - - ■	-	-
D51	Rest	42	19	6	0	10	_	-	-
D52	Rest	26	15	4		20	- 2 - -	-·	-
D53	85	21	0

* Mangan

CjO OO

Tabelle 32 (2)

Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A1	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B1	Ausmaß des Verschleißes (mn3) Prüfbedingungen G
D42	750	550	6
D43	800	600	5
D44	800	500	6
D45	800	700	5
D46	900	650	2
D47	900	650	2T5
D48	800	550	3
D49	800	500	3
D50	650	600	7
D51	750	350	5
D52	800	350	5
D53	700	350	6

Tabelle 33 (1)

Zusammensetzung der Aluminiuralegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

(Gew.-%)

	Al <5 pm	Si	(11	-Gew.-%)	40 ^m	Sn	Pb Cd	In	Tl	Bi	Cu Mg	-	2	Cr Mn	-
Proben	Rest -	5 Λ, 10 um	10<' 17 ,	im 25 pm	0	5	-	-	-	5	1	0.8 I	-	0.4*
D54	Rest	23	6	0	0	15	5 -	-	-	-	0,5 -	O7S	-
D55	Rest	41	33	21	4	35	-	2	-	-	-	1
D56	Rest	36	17	8	0	20	. -	-	-	-
D57	Rest	81	0	0	0	25	-	-	-	-
D58	Rest	53	20	0	ο	10	-	0,5	0,5	-
D59	32	5	0

* Mangan

Tabelle 33 (2)

Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B'	Ausmaß des Ver schleißes (mm3) . Prüfbedingungen G
D54	700	350	6
D55	800	450	4
D56	800	450	2/5
D57	700	350	7
D58	750	400	6
D59	650	350	6

- 40h·

1 Beispiel 29

Die in Tabelle 26 angegebenen Proben wurden den folgenden Versuchen unterzogen:

(1) Verschleißprüfung (Bedingung G)

Die Ergebnisse sind in Figur 27 gezeigt. Wie aus Figur 27 hervorgeht, wird die Verschleißfestigkeit einer Sn enthaltenden Aluminiumlegierung zuerst durch die größten Siliciumteilchen bestimmt, d.h. eine der Gruppen DA bis DE, und dann durch die Anzahl der größten Siliciumteilchen. 10

(2) Einfluß der Schmieröltemperatur

Die Festfreßbelastung der Probe DC2 wurde unter Bedingung A¹ gemessen, in der die Schmieröltemperatur 80⁰C und 14O⁰C betrug. Zum Zweck des Vergleichs wurde auch die Festfreßbe-¹S lastung einer 20 % Sn- 1% Cu-Al-Legierung unter Bedingung A¹ gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 34 angegeben.

Tabelle 34

Festfreßbelastung (kg/cm²) 20

Proben	öltemneratur	(0C ).	I I I i
DC2 Vergleichsbeispiel	80	160	I ■■ i I
10 0 0 900	860 260

Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, besteht ein großer Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und dem Werkstoff des Vergleichsbeispiels bei hoher Temperatur.

(3) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle oder eine Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen) bei einer öltemperatur von 140°C.

L . ■ j

JOB-

Die Festfreßbelastung der Probe DC2 und einer 20 % Sn - 1 % Cu-Al-Legierung als Vergleichsbeispiel wurde unter Bedingung A gemessen, in der die öltemperatur 140⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 35

Festfreßbelastung (kg/cm²)

DC 2

geschmiedete
"welle·

FCD70

etwa 1 000

e,twa 850

VeraleichsbeisOJel

etv/a 1 000

etva 250

Es bestand kein Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und dem Werkstoff des Vergleichsbeispiels, wenn das Gegenstück geschmiedet war, aber der Unterschied war sehr groß, wenn das Gegenstück Kugelgußeisen (DCI) war.

(4) Streuung der Werte der Festfreßbelastung.

Drei Proben von DC2 und drei Vergleichsproben mit der Zusammensetzung 20 % Sn - 1 % Cu - Al und drei Vergleichsproben mit der Zusammensetzung 8 % Si - 1 % Cu - Al wurden hergestellt. In den Vergleichsproben war die Größe der Siliciumteilchen geringer als 5 Mikron. Die Festfreßbelastung der Proben wurde unter Bedingung A¹ gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 28 gezeigt. Wie aus Figur 28 hervorgeht, war im Werkstoff der vorliegenden Erfindung (DC2) die Festfreßbelastung hoch und die Streuung der Werte gering.

35 (5) Verschleißfestigkeit

Das Ausmaß des Verschleißes der Probe DC2 wurde unter Bedingung C gemessen.

Zum Zweck des Vergleichs wurde das Ausmaß des Verschleißes einer 20 % Sn - 1 % Cu - Al-Legierung -COMPD(D, frei von Silicium, und einer 8 % Si - 1 % Cu - Al-Legierung-COMPD(2)-unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind
in Figur 29 gezeigt. Der Verschleiß der Vergleichswerkstoffe stieg mit dem Verlauf der Zeit an, während der Verschleiß des Werkstoffs gemäß vorliegender Erfindung praktisch nach
2 Stunden aufhörte. Die gegenwärtigen Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt: Die Vergleichswerkstoffe (1) und

(2), hauptsächlich die weichen Zinnphasen davon, werden ununterbrochen durch das Gegenstück, d.h. eine Welle, abgerieben und die Vergleichswerkstoffe verschleißen so ohne Unterbrechung. Im Vergleichswerkstoff (2) trugen die Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron nicht nennenswert

zur Verschleißfestigkeit bei und die Aluminiummatrix war infolge der geringen Menge an Weichmetall spröde. Andererseits werden im Werkstoff der vorliegenden Erfindung die konvexe
Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle, und
die Ränder, Kanten und dergl., die um den auf der Oberfläche des Gegenstücks vorhandenen Kugelgraphit entstehen, während
einer anfänglichen Gleitperiode durch grobe Siliciurnteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die auf der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine solche Veränderung, daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte

Gleitbedingung zwischen der Welle und dem Lager erfährt,

wobei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die
direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und so mit deren Verschleiß beendet.

³⁰ Beispiel 30

Aluminiumlegierungen von Vergleichsproben mit einem Gehalt von 15 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 Cr und verschiedenen Gehalten an Silicium wurden einer Lagerherstellungsstufe

unterzogen, aber wurden bei 350⁰C geglüht, bevor sie druck-

verschweißt wurden. Die Festfreßbelastung der Vergleichsproben wurde unteir Bedingung A¹ gemessen. Die Ergebnisse sind in

Figur 30 gezeigt. Wie aus einem Vergleich von Figur 30 und Figur 25 hervorgeht, wurde die Festfreßbeständigkeit der Proben erhöht, wenn die Größe der Siliciumteilchen der Proben durch eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorlie-

5 gender Erfindung gesteuert wurde.

Das Ausmaß des Verschleißes der Proben D29 bis D36 (Tabelle 31) gemäß vorliegender Erfindung und der Vergleichsproben wurde unter Bedingung G gemessen. 10

Die Ergebnisse sind in Figur 31 gezeigt. Wie aus dieser Zeichnung hervorgeht, ergibt die Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung eine Steuerung der Größe der Siliciumteilchen und erhöht beträchtlich die Verschleiß-¹^ festigkeit der zinnhaltigen Aluminiumlegierung (D29 bis 36).

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 8 % Si, 15' % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu und 0,4 Cr wurde bei den nachstehend angegebenen Temperatur geglüht, bevor sie druckver- ^O schweißt wurde, und die Mikrostrukturen in einer horizontalen Ebene sind in den nachstehend angegebenen Figuren gezeigt.

270⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Wärmebehandlung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur): Figur 32.

500⁰C (eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung; langsames Abkühlen wurde nach dem Erwärmen durchgeführt): Figur 33.

Beispiel 31

Die Festfreßbelastung der Proben von Tabelle 36 wurde

unter der folgenden Bedingung gemessen, bei der die Gleitbedingung durch die Verwendung eines Schmieröls mit niedriger Viskosität hart gemacht wurde. Die Anzahl der Siliciumteilchen mit einer Größe von 2 bis 5 Mikron der Proben EB1 bis

ED3 wurde nicht gemessen.

L- J

Tabelle 36
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	1	8	Al	G=W.	-%,'Größe	der Si-Teilchen	(um>	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%.
	2	Rest	<5	5 % 10	10< ^ 20 20<	^ 40	4	0,5	0I4
EA	3	Rest	98	0	0	0	4	0?5	0,4
	1	Rest	354	■0	0	0	. 4	0,5	0,4
	2	Res-t	629	0	0	0	4	0? 5	.0,4
EB	3	Rest	-	5	0	0	4	0^5	°14
	1	Rest	-	38	0	0	4	0,5	0I4
	2	Rest	-	115	0	0	4	0,5	0I4
EC	3	Rest	-	123	7.	0	4	■0,5	.0,4
	1	Rest	-	82	28	0	4	0,5	0,4
	2	Rest	-	73	62	0	4		0,4
ED	3	liest	-	62	23 '	3	4	0I5-	0,4
	Rest	-	34	!8	9	4	0,5	0,4
	-	29	19	13

Die Ergebnisse sind in Figur 34 gezeigt. Die Abszisse

von Figur 34 zeigt die Anzahl der größten Siliciumteilchen der Proben. Die Proben wurden in fünf Gruppen EA bis ED in Übereinstimmung mit den vier Bereichen der größten Siliciumteilchen unterteilt. Wie aus Figur 34 hervorgeht, wurde die Festfreßbelastung durch die Anzahl der größten Siliciumteilchen
beeinflußt und wurde praktisch nicht beeinflußt durch die Anzahl der Siliciumteilchen mit geringerer Größe.

Dies berücksichtigend schlagen die gegenwärtigen Erfinder eine Begrenzung auf mindestens fünf Siliciumteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron vor.

Beispiel 32

Die Festfreßbelastung und die Dauerfestigkeit der in Tabelle 36 (1) gezeigten Proben wurde unter Bedingung A¹ bzw.
Bedingung B' gemessen. Das Ausmaß des Verschleißes wurde
ebenfalls gemessen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 37 (2) angegeben. Wie

aus dieser Tabelle hervorgeht, wurden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Festfreßbeständigkeit und
Verschleißbeständigkeit erhöht und die Dauerfestigkeit wurde infolge der groben Si-Teilchen nicht nennenswert erniedrigt.

Tabelle 37 (1)
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Zusammensetzung	El	Al	Anzahl	der S'i-Teilchen	10< *	(5	Gew	.-% Si)	Pb	Cu	Cr
Proben	E2	Rest	<5 ym 5	% 10 \m	0	20	pm	20< i> 40 μη	4	0I5	0,4
E3	Rest	-	5	7			0	4	0I5	O.,4
E4	Rest	-	83	34			0	4	°>5	0,4
E5	Rest	-	64	0			13	4	075	0,4
Rest	-	46	25			0	4	0f5	0I4
-	73			0

-P-CO

CaJ CjO

Tabelle 37 (2) Prüfergebnisse

\^ Verhal- ^v ton Proben ■ ^\	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A1	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüf bed i'ngungen B*
El	600	750
(Vergleichs proben)
E2	800	700
E3	950	650
E4	650	700
E5	850	650

Beispiel

Proben mit einem Siliciumgehalt von 7 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 32 unterzogen und die in den Tabellen 38 (1) und 38 (2) angegebenen Ergebnisse wurden erhalten. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie die in Beispiel 32..

. Tabelle 38 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsnroben und Verteilung der Siliciumteilchen

Proben	Al <5 )	Anzahl der	Si-Teilchen	(7	Gew.-%Si)	Pb Gew.-	Cu % Gew.-%	Cr Gew.-%
E6	Rest	im 5 1^ 10	pm 10< ^ 20	pm	20< ^ 40 pm	4	0,5
E7	Rest	6	0		0	4	0,5.	0,4
E8	Rest	96	8		0	4	0,5	0,4
E9	Rest -	66	38		16	4	0,5	0,4
ElO	Rest -	56	0		0	4	0,5	0?4
	61	29		0

20 25 30

3249131

Tabelle 38 (2) Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cn5) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B1
E6	600	600
E7	800	550
E8	950	500
E9	700	600
ElO	800	650

Beispiel 34

Proben mit einem Siliciurngehalt von 9 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 32 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 39 (1) und 39 (2) angegeben. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen, wie. diejenigen in Beispiel 32.

35

Tabelle 39 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Vertei^ng der Siliciumteilchen

^\Zu s armnen -	Al	Anzahl	der Si-Teilchen	10 «ν.	0	(9 Gew.-%	Si)	Pb	Cu	Cr
^\.				12
Proben Xx	Rest	<5 pm 5	^ 10 pm	42	20 pm 20	1^ 40 pm	4	0,5	0,4
Ell	Pest	-	10	45		0	4	°f5	0,4
E12	Rest	-	95	0		0	4	0f5	0,4
E13	Rest	-	53		20	4	0f5	074
E14	Rest	-	72		0	4	0,5	0,4
E15	-■	125		ο

CO KJ -O-CD

Tabelle 39 (2) Prüfergebnisse

Proben	Feetf reßbelastung (kc«/cm2 ) Prüfbedingungen Λ1	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B'
Ell	650	600
E12	800	500
. E13	950	450
E14	850	500
E15	700	550

Beispiel 35

Proben mit einem Siliciumgehalt von 11 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 32 unterzogen. Die Ergebnisse sind in. den Tabellen 40 (1) und 40 (2) angegeben. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie die jenigen in Beispiel 32.

Tabelle 40 (1)
Zusammensetzung der Alurainiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

"zusammenset zung	E16	Al	Anzahl	der	Si-Teilchen	(11	Gew.	-% Si)	Pb	Cu	Cr
Proben	E17	Rest	<5 um 5 ^	10	um 10< ^ 20	lim	20<	^ 40 um	4	°f5	0,4
E18	Rest	-	16	0			0	4	0,5	0,4
E19	Rest	-	93	26			0	4	0,5	0,4
E20	Rest	-	78	51			25	4	0,5	0,4
	Rest	-	129	0			0	4	0,5	0,4
-	97	48			0

Tabelle 40 (2) Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B!
E16	650	500
E17	850	450
E18	950	350
E19	700	450
E20	800	400

Beispiel 36

Wie in Tabelle 41 gezeigt, wurde die Verteilung der Siliciumteilchen der Proben konstant gehalten und der Siliciumgehalt geändert. Die Festfreßbeständiakeit der Proben wurde unter Bedingung A¹ gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 35 gezeigt. Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B¹ gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 36 gezeigt.

COMP-E in Figur 35 zeigt ein Vergleichsbeispiel, in dem eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 4 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 Cr und bis zu 10 % Si bei 350°C wärmebehandelt wurde, bevor sie druckverschweißt wurde.

Tabelle 41

Zusammensetzung der Alurainiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

	P1I Größe der Tei T rhpn	Rest	Si (Gew-%)	20< % Pb 40 pm ;	2^4	4	Cu	Cr
Proben			5 ^ 10< ^ ym 10 Pm 20 Mm	Gew.-%			Gew.-%	Gew.-%
	Anzahl	Rest		4
			Rest 33 ^ 38 ίο λ. 13
E21	Rest		4	0I5	0,4
(Vergleichs proben)	Rest	■0.5	4
E2.2	Rest		4	0f5	0?4
(Vergleichs proben)	Rest	1	4
E23	Rest		4	0,5	0,4
(Vergleichs proben)	Rest	3	4	°r5	0,4
E24	.Rest	5	4	0,5
E25	7		0,5	0,4
E26	9	0^5	0,4
E27	11	0,5	0I4
E28	13	O1S	V
E29	15

(JZ OJ

-Wl- Wie aus Figur 35 hervorgeht, erreichte die Festfreßbelastung einen Maximalwert, wenn der Siliciumgehalt etwa 8 % betrug. Wie vorstehend erwähnt wurde, wird die Festfreßbelastung gemäß vorliegender Erfindung durch die Tatsache erreicht, daß die Siliciumteilchen eine besondere Anpassungsfähigkeit ergeben und die Welle stützen. Da in dem vorliegenden Beispiel die Verteilung der Siliciumteilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr konstant gehalten wird, ist der Beitrag der besonderen Anpassungsfähigkeit zur Festfreßbeständigkeit vermutlich konstant ungeachtet des Siliciumgehalts. Jedoch ist die Festfreßbelastung, d.h. die Beständigkeit gegen Festfressen, am höchsten bei einem Siliciumgehalt von etwa 6 %, da die Wirkungen der feinen Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron besonders auffällig sind und

¹^ die groben Siliciumteilchen in der Aluminiummatrix stark unterstützen. Wenn der Siliciumgehalt mehr als etwa 6 % beträgt, ist die Verläßlichkeit der Aluminiummatrix, insbesondere die Verläßlichkeit des dynamischen Verhaltens der Aluminiummatrix, schlecht und die Erscheinung der Ermüdung ist auffallend, mit dem Ergebnis, daß die Festigkeit der Aluminiummatrix vermindert ist und so die Festfreßbeständigkeit der ganzen Legierung erniedrigt ist.

Wie aus Figur 36 hervorgeht, ist die Dauerfestigkeit we-

25

gen der Gegenwart der vorstehend beschriebenen feinen Teilchen gering, wenn der Siliciumgehalt-5 % übersteigt.

Das Ausmaß des Verschleißes der Proben E21 bis E29, bei

denen die Größe der Siliciumteilchen gesteuert wurde und der

Vergleichsproben wurde unter Bedingung G gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 37 gezeigt. Wie aus Figur 37 hervorgeht, ist die Verschleißfestigkeit der Aluminiumlegierung, die Blei und dergl. enthält, erhöht, wenn die Größe der Siliciumteilchen der Proben durch die Hochtemperatur-Wärme-

35

behandlung gemäß vorliegender Erfindung gesteuert wird.

1 Beispiel 37

Es werden die Pestfreßbelastung, die Dauerfestigkeit und das Ausmaß des Verschleißes von Proben gemessen, in denen verschiedene Arten von Blei und dergl., Kupfer und dergl.

und Chrom geändert wurden. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 40 (1) bis 44 (2) angegeben. Wie aus diesen Tabellen hervorgeht, macht es die Steuerung der groben Siliciumteilchen gemäß vorliegender Erfindung möglich, Aluminiumlegierungen zu erhalten, die verschiedene Arten von zusätzlichen Elementen enthalten und hervorragende Lagereigenschaften aufweisen.

Tabelle 42 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen

Gew.-%)

N. Zusammen- ^s. setzung	Al-	Anzahl	der Si-Teilchen ( 5 Gew.-% Si)	20 \im	20< ^ 40 Um	Pb	1	-	Cd	In	Tl Bi	-	CV	-	1	Mg	Cr
Proben ^\	Rest	<5 ym	10 \im	0	0	-	0,5	-	-	- 8	_	2	-	073	-■	oder Mn
E30	Rest	-	5	23	0	-		-	3	-	-		1	-
E31	Rest	-	49	31	8	-	-:		-	0,5
E32	Rest	-	43	0	0	4	-	-	-
E33	Rest	-	127	7	0	-	-	-	-
E34	-	93				0.5*

* Mangan

Tabelle 43 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Silicium-

teilchen ^:

(Gew.-%)

* Mangan

	Al	Anzahl der (8 Gew.	5 ^* 10 ym	Si-Teilchen	20< ^ 40 μη	Pb	Cd In	-	Tl	Bi	Cr
Proben	Rest	<5 μΐπ	5	10< ^ 20 im	0	-	-		-	3	Cw Mg Mn
E35	Rest	Rest	67		0	-	_	- 2	2	-	- - O1I
E36	Rest	Rest	52	38	11	4		-	-	- - 0,3*
E37	Rest	Rest	98	26	0	3	-	-	- - -
E38	Rest	Rest	155	6	0	-	-	-	O1I - 0,5
E39	Rest	0				0,5 - -

Tabelle 42 (2) Prüfergebnisse

Verhalten	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Dauerbelastung (kg/cm2)
Proben	Prüfbedingungen A1	Prüfbedingungen B'
E30	600	550
E31	700	700
E32	850	500
E33	700	550
E34	750	700

15 20 25

Tabelle 43 (2)

Prüfergebnisse

30

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A'	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B'
E35	600	400
E36	750	500
E37	950	300
E38	850	450
E39	800	400

35

ω
ο

cn

ro ο

Tabelle 44 (1)
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Siliciumteilchen

Gew.-%)

	Al	Anzahl der	(11 Gew	Si-Teilchen	20< ^ 40 um	Pb	Cd	In	Tl	Bi	Cw	Mg	Cr
	Rest		S *\* 10 um		0	3	-	2	-	-	-	2	1
Proben	Rest	<5 pm	5	10< ^ 20 |im	0	6	-	-	-	-	0.8	-	0,5
E40	Rest	88	0
E41	Rest	41

Tabelle 44 (2)

Prüfergebnisse

Proben

Festfreßbelastung (kg/cm²) Festfreßbelastung
Prüfbedingungen A¹ (kg/cm²)

Prüfhpiii ηπιιηπρπ R'

10

15

20 25 30

Beispiel 38

(1) Einfluß der Temperatur des Schmieröls.

Die Festfreßbelastung der Proben EC2 und einer 4 % Pb · 1 % Cu - Al-Legierung als Vergleichsbeispiel (COMP) wurde unter Bedingung A' gemessen, in der die Temperatur des Schmieröls 80⁰C und 140°C betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 45 gezeigt.

Tabelle 45
Festfreßbelastung (kg/cm²)

	ölteraperatur	(0C)
Proben	80	140
EC2	1 100	900
Vergleichs beispiel	1 000	300

Es ist zu sehen, daß in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und demjenigen des Vergleichsbeispiels bei einer hohen Temperatur ein sehr großer Unterschied bestand.

(2) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle und eine Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen) bei einer öltemperatur von 140⁰C.

Die Festfreßbelastung der Probe EC2 und einer 20 % Sn -. 1 % Cu-Al-Legierung als Vergleichsbeispiel wurde unter Bedingung A¹ gemessen, in der die öltemperatur 14O⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

35

J.

Tabelle 46

Festfreßbelastung (kg/cm²)

EC 2

Vergleichsbeispiel

geschmiedete Welle

FCD70

etwa
1 350

etwa
900

etwa 1, 000

etwa 250

Wenn das Gegenstück eine geschmiedete Welle war, bestand kein großer Unterschied in der Festfreßbelastung zwisehen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und dem Werkstoff des Vergleichsbeispiels, aber es bestand ein sehr großer Unterschied, wenn das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen bestand.

(3) Verschleißfestigkeit

Das Ausmaß des Verschleißes der Probe EC2 wurde unter der vorstehend beschriebenen Bedingung gemessen.

Zum Zweck des Vergleichs wurde das Ausmaß des Verschleißes einer 4 % Pb - 1 % Cu - Al-Legierung - COMPE - frei von Silicium, und einer 8 % Si - 1 % Cu - Al-Legierung - COMPD (2) unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 38 gezeigt. Der Verschleiß des Vergleichswerkstoffs nahm mit dem Verlauf der Zeit zu, während der Verschleiß des Werkstoffs gemäß vorliegender Erfindung praktisch nach 4 Stunden aufhörte. Die gegenwärtigen Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt. Der Vergleichswerkstoff, hauptsächlich die weichen Zinnphasen davon, werden durch das Gegenstück, d.h. eine Welle, ununterbrochen abgerieben und die Vergleichswerkstoffe verschleißen deshalb ohne Unterbrechung. Andererseits werden beim Werkstoff der vorliegenden Erfindung die konvexe Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle, und

35

\ Ränder, Kanten und dergl., die um den auf der Oberfläche des Gegenstücks vorhandenen Kugelgraphit entstehen, während einer anfänglichen Gleitperiode durch grobe Siliciumteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die auf der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine derartige Veränderung, daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte Gleitbedingung zwischen der Welle und dem Lager erfährt, wobei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und somit deren Verschleiß beendet.

Beispiel 39

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 8 % Si, 4 % Pb, 0,5 Cu und 0,4 Cr wurde bei den nachstehend angegebenen Temperaturen geglüht, bevor sie druckverschweißt wurde. Die Mikrostrukturen in der horizontalen Ebene wurden . festgestellt.

270⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Wärmebehandlung bei

niedriger Temperatur)

500⁰C (langsames Kühlen wurde nach dem Erwärmen durchgeführt ) ·

Es wurde festgestellt, daß die flachen Siliciumteilchen kugelig geworden sind.

Beispiel 40

Tabelle 47 zeigt die Zusammensetzungen der Aluminiumlegierung und die Verteilungen der Hartteilchen der Proben.

30

Tabelle 47
Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

	1	Al	Gehalt (Gew.-%)	2 ^ <5	Hartteilchen	20	(pm)	30< «v 40	Sn ' Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew. -%	Cr Gew.-%
Proben	2	Rest	3	etwa 163	5 ~ 10	0	<\, 20< -\- 30	0	15	3	0,5	0,4
	3	Rest	3	etwa 301	0	0	0	0	15	3	0^5	0,4
FA	1	Rest	3	etwa 442	0	0	0	0	15	3	0,5	0,4
	2	Rest	3	Rest	0	0	0	0	15	3	0,5	O1A
	3	Rest	3	Rest	5	0	0	0	15	3	V	V
FB	1	Rest	3	Rest	31	0	0	. 0	15	3	O1S	074
	2	Rest	3	Rest	85	5	0	0	15	3	V	•0,4
	3	Rest	3	Rest	34	11	0	0	15	3	■0,5	0,4
FC	1	Rest	3	Rest	30	26	0	0	15	3	0,5	0T4
	2	Rest	3	Rest	39	13	0	0	15	3	0.5	°i4
	3	Rest	3	Rest	24	18	6	0	15	3	0,5	0,4
FD	1	Rest	3	Rest	29	18	10	0	15	3	V	0,4
			3		22	15	16	4	15	3	0,5	0,4
FE			31	7

OO (V)

Die Festfreßbelastung der in Tabelle 47 angegebenen Proben wurde unter Bedingung A geprüft.

Die Ergebnisse sind in Figur 39 gezeigt. Die Abszisse von Figur 39 zeigt die Anzahl der größten Siliciumteilchen der Proben. Die Proben wurden in fünf Gruppen FA bis FE in Übereinstimmung mit den fünf Bereichen der größten Siliciumteilchen unterteilt. Die folgenden Tatsachen ergeben sich aus Figur 39. (A) Die Festfreßbelastung wurde von der Anzahl der größten Siliciumteilchen beeinflußt und wurde praktisch nicht beeinflußt von der Zahl der Siliciumteilchen mit geringerer Größe. (B) Die Festfreßbelastung steigt mit der Erhöhung der Anzahl der größten Siliciumteilchen an. Andere Proben als die Gruppe FA, die größere Siliciumteilchen enthalten als diejenigen von Gruppe FA, zeigen größeren Anstieg der Festfreßbelastung als die Proben der Gruppe FA.

Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Tatsachen (A) und (B) schlagen die gegenwärtigen Erfinder eine Be-

grenzung auf mindestens fünf Siliciumteilchen mit einer

Größe von mindestens 5 Mikron vor.

Beispiel 41

Die Festfreßbelastung und die Dauerfestigkeit der in Ta-

belle 48 (1) gezeigten Proben wurden unter Bedingung B gemessen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 48 (2) angegeben. Aus

dieser Tabelle geht hervor, daß in Ubereinstiimrung mit der vor-30

liegenden Erfindung die Festfreßbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit erhöht wurden und die Dauerfestigkeit infolge der groben Teilchen nicht nennenswert erniedrigt wurde.

Die Anazhl der Siliciumteilchen mit einer Größe unter

5 Mikron wurde nicht gemessen und ist somit in Tabelle 48 (1) nicht angegeben.

L. ■ . J

Da das Gegenstück (eine Welle) aus einem Kohlenstoffstahl für Maschinen- und Konstruktionszwecke (S55C) besteht, ist die Lagerlegierung gemäß vorliegender Erfindung auch mit einem solchen Gegenstück wirksam, dessen Kohlenstoff nicht als Graphit vorliegt.

Φ O

+J

Φ Ό

Cp

Φ ■μ Vt Φ

Ό 3

C Φ

0)

■Μ Cn φ

Vl

φ Ό

CP C 3 N 4J Φ U) C

φ

<*>

-

ν

I

O

C

ο

,

T

^^

ο**"

τ

O

ο

■q·

"3·

ϋ

V

ι

ο

φ

Φ

σ

C φ

ο

ο

O

ιη

" I

CN

O

Λ

Λ

ιη

ιη

ιη

ο

tür

Vl

0

ιη

O

ο

ιη

ο

ο

in

in

δ ί

<?

1 α.

Vi

ο

Vi

ο

ο

ο

ο I

V

ο (N

Cu

ft

ro

ro

ro

O

in

η

ro

ro

ro

ο

<*> • ι

ιη

ιη r-l

ιη r—I

η

ιη

ιη ι—)

in

in r-i

σ

ο

ο

ο

m

ο

ο

f—{

O

c

ιη «Η

φ

Λ

in

ο

υ . ι

ν

ο

ο

ιη

•Η

ο

ο

r-

■—I

Φ 4J

4->

(0

ο

K

ιη

ιη

,H

ro

O

CN

,-H

Vi Φ

ι—I

i—l

Ό

Φ

ο

OQ

I

ι

I

■0

I

I

I

I

Vi O

u

4-1

4J

U)

4J

ω

ω

4-)

ι

U)

φ

U)

Φ

φ

U)

U)

Φ

Φ

Pi

Φ

φ

4J

CU

K

U)

ι ω

Φ

υ

Ί

•Η

ro

ιη

VO

U)

fa ^

fa

fa

fa

Γ-·

CXl

fa

fa

fa

U

Vi

. -W •"i QJ

Φ

fa ·—ι

Cf'

Vi

Φ

>

Tabelle 48 (2) Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
Fl (Vergleichs proben)	400	900
F2 (Vergleichs proben)	450	900
F3	550	900
F4	550	900
F5	600	900
F6	650	900
F7	750	850
F8	550	900

20

Beispiel 42

Proben mit einem Mangangehalt von 1 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 41 unterzogen und die in den Tabellen 49 (1) und 49 (29) angegebenen Ergebnisse wurden erhalten. Die Ergebnisse sind praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 41.

30 35

Tabelle 49 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

Größe der Hartteilchen /(I Gew.-% Mn)

Proben

Al

<5 ym

F9	Rest
(Vergleichs proben)
FlO	Rest Rest
(Vergleichs- proben) FIl	Rest
F12	Rest
F13	Rest
F14	Rest
F15	Rest -
F16

^ 20< ^ ym 20 ym 40 ym

13
33
25
16

8.

0 0 0 0 2 0 Sn Pb Cu Cr

Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-%

3
3
3
3
3
3

Q₁S

0,5

0_f5 0_f5

°f⁵

⁰V⁵ 0,5

0,5

0,4 0,4

0_f4 0_f4

Tabelle 49 (2)

Prüfergebnisse

10 15 20

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A	j Dauerbelastung, (kg/cm2) Prüfbedingungen B
F9 (Vergieichs- proben) *	400	850
FlO (Vergleichs proben)	500	850
FiI :	650	850
F12	700	850
F13	750	850
F14	800	850
F15	900	800
F16	650	850

25 30 35

Beispiel 43

Proben mit einem Mangangehalt von 3 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 42 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 50 (1) und 50 (2) angegeben. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 42.

Tabelle 50 (1)

Zusamnensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hart-

teilchen

Proben"	Al	Große der (3 Gew	Hartteilchen ."-% Mn)	20 ^ 40 ym	Sn Gew.-%	Pb Gew'. -%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-^
F17 (.Vergleichs proben)	Re 3t	c 5 ^ <5 ^m 10 ym	10 «\. 20 ym	0	15	3	0,5	0I4
F18 (Vergleichs-1 proben)	Rest	0	0	0	15	3	0,5	V
F19	Rest	3	0	0	15	3	0r5	0,4
F20	Rest	5	0	0	15	3	0,5-	0f4
F21	Rest	34	0	0	15	3	0,5	0,4
F22	Rest	64	6	5	15	3	0,5	0,4
F23	Rest	42	21	0	15	3	0,5	0,4
F24	Rest	108	15	0	15	3	0,5	0,4
3	2

10

15 35

Tabelle 50 (2)

Prüfergebnisse

	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Dauerbelastung (kg/cm2)
Proben	Prüfbedingungen Λ	Prüfbedingungen B ' '
F17
(Vergleichs-	400	750
proben)
F18
	500	750
(Vergleichs
proben )
F19.	650	750
F20	750	750
F21	850	750
F22	1 100	700
F23	1-000	750
F24	700	750

Beispiel 44

Proben mit einem Mangangehalt von 11 % wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in Beispiel 41 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 51 (1) und 51 (2) angegeben. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 41.

30

Tabelle 51 (1)

Zusammensetzung der Aluminiuralegierungsproben und Verteilung der "Hartteilchen

Proben	Al <	Größe der (11	Hartteilchen Gew.-% Mn)	20 ^ 40 ym	Sn Gew.-%	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%
F25 (Vergleichs- proben)	Rest	5 ^ 5 um , _ ^ 10 um	10 ^ 20 pm	0	15	3	0;5	0?4
F26 (Vergleichs proben)	Rest	0	0	0	15	3	0,5	0,4
F27	Rest	2	0	0	15	3	0,5	0,4
F28	Rest	5	0	0	15	3	0,5	0?4
F29	Rest	34	0	0	15	3	0,5	0,4
F30	Rest	89	0	0	15	3	0,5	0,4
. F31	Rest	63	31	8	15	3	0,5	0,4
F32	Rest	54	21	0	15	3	0,5	0?4
- 175	0

20 25 30 35

Tabelle 51 (2)
Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungcn A	Dauerbelastung (kg/cmJ) Prüfbedingungen B
F25 (Vergleichs proben)	400	650
F26 (Vergleichs- proben)	500	650
F27	600	650
F28	650	600 .
F29	700	550
F30	750	450
F31	800	400
F32	750	500

Beispiel 45

Die Festfreßbelastung der Probe FG2 von Beispiel 40 wurde unter Bedingung A geprüft. In dieser Prüfung wurde jedoch die Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen geändert. Zum Zweck des Vergleichs wurde die Festfreßbelastung einer 20 % Sn - 1 % Cu - Al-Legierung (COMP) gemessen.Die Ergebnisse sind in Figur 40 gezeigt. Aus Figur 40 geht hervor, daß die Festfreßbelastung der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Oberflächenrauhheit des Gegenstücks hervorragend ist. Der Werkstoff des Vergleichsbeispiels enthält praktisch keine kristallisierten Hartteilchen und die weichen Sn-Phasen eines solchen Werkstoffs haben die Anpassungsfähigkeit nach der allgemeinen Lehre und ergeben eine Al-Legierung mit Festfreßbeständigkeit. Figur 40 gibt deshalb einen Hinweis auf die Unterschiede zwischen den Wirkungen der besonderen Anpassungsfähigkeit auf die Festfreßbeständigkeit und denjenigen der Anpassungsfähigkeit nach

¹

der allgemeinen Lehre. Da das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen besteht, kann gut verstanden werden, daß der Werkstoff gemäß vorliegender Erfindung eine hohe Festfreßbeständigkeit gegen Kugelgraphit-Gußeisen aufweist. 5

Beispiel 46

Wie in Tabelle 52 gezeigt, wurde die Verteilung der Hartteilchen konstant gehalten und der Gehalt an jedem Element der Gruppe Mangan und dergl. wurde geändert. Die Festfreßbeständigkeit der Proben wurde unter Bedingung A gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 41 gezeigt. Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 42 gezeigt.

wie aus Figur 41 hervorgeht, erreicht die Festfreßbelastung einen Maximalwert, wenn der Gehalt an Mangan und dergl. etwa 4 % beträgt. Wie vorstehend erwähnt, wird die Festfreßbeständigkeit gemäß vorliegender Erfindung durch die Tatsache erreicht, daß die Siliciumteilchen die besondere Anpassungsfähigkeit ergeben und die Welle stützen. In dem vorliegenden Beispiel, in dem die Verteilung der Teilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr konstant gehalten wird, übt der Gehalt an Mangan und dergl. einen gewissen Einfluß auf die Festfreßbelastung aus. Vermutlich ist das auf die

^ feinen Hartteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron zurückzuführen.

Wie aus Figur 42 hervorgeht, ist die Dauerfestigkeit gering, wenn der Gehalt an Mangan und dergl. 5 % überschreitet. 30

Vermutlich ist dies auch auf die feinen Hartteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron zurückzuführen.

Beispiel 47

Proben, in denen unterschiedliche Arten von Blei und

dergl. und Kupfer und dergl. geändert wurden, wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in den Beispielen 41,42,43

co cn

ro
cn

ro

Tabelle 52

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

	Al	Gehalt an	Mangan	oder der.gl.	(Gew.	-%)	Sn Gew.-	Pb % Gew.-%	Cu Gew.'-%	Cr Gew.-%
Proben ■		Größe der . Teilchen	<5 pm	5 ^ 10< 10 pm 20	pm	20< ^ 40 pm
	Rest	Anzahl	Rest	30 ^ 35 8 «v,	11	2^4	15	3	0,5	0,4
F33	Rest		0,5				15	3	0,5	0,4
F34	.Rest		1				15	3	0,5	0,4
F35	Rest		3				15	3	0,5	0I4
F36	Rest		5				15	3	0,5	0,4
F37	Rest		7				15	3	0,5	0,4.
F38	Rest		9				15	3	0r5	074
F39	Rest		11				15	3	0I5	0,4
F40	Rest		13				15	3	0f5	0,4
F41		15

	ro	7?	C	C	« ·	I	• * * ·	—»·	■	CO
O			3	3		T* * * · * '
	3*	3	α.	Cb		Cb .»s.		Nj
j3*	&i	3				\ '* ·		»^
Cu	)—I		UI		...»			co
3	ft	ro	U)		*
Cl,	ro	H-			"it *
ro	3	3	^»	C	f* * * *		OO
3		ro		3	>Λ^ Ί ',		OO
ro	s:		'—■	rf	ι * * '	J
	ro	tr		ro	>
		ro	tu	l-i
W		Hi	3	N
	ro			O
φ	3	H-	ro
3	·.	ro		ro
ro		α	ro	3
3	$]	H-	σ	•
et	ro		ro
ro	3	ro	3	σ
3	3	3	•	H-
		CL.		CD
ro	<^	ro	33
H-	Φ		H-	W
3	ι-!	»Tj	ro	h(
ld	W	ro		iß
ro	O		£1)	ro
ω		ft	C	tr
ro	H-	Hi	W	3
rf	ro			H-
	Cb	ro	Cu	cn
	ro	CD	H-	W
		tr	ro	ro
	ro	ro	tn
ro		t-i	CD	cn
		Rl	3	H-
Cb	H1			3
ro	et	ft	t-3	CLj
3	ro	C
•	3	3	σ	H-
			ro	3
	O	c:		Ο·
	J3	3	ro	ro
		Cu	3	3
	ro	σ	3"	H]
		&l	ro	Cu
	ro		ti	σ
	tr	ro	<;	CD
	ro	ti	O	H1
	3	Hi		H
	ro	ro	ua	(D
	Hi	cn rt	(D 3*	3
		Η·	ft	cn
	j '	vQ		U)
	ω	ro H-		V
		rt		—

Tabelle 53 (1)

Zusammensetzung der Aluminiuralegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

* Mangan ·

Proben	Al	Zusätzliche Elemente	Hartteilchen (0,5 Gew.-% Μην	10< ^ 20 pm	Nb)	Sn Pb	Cd In	Tl Bi Cu Mg	Cr oder Mn	1	-
F42	Rest	Mn	5 ^ <5 um .„ ^ 10 μη	0	20< ^ 40 \m	5	- 0,5	- - 0,8	-	-
F43	Rest	Fe	5	3	0	30	-	1-1	0,3*
F44	Rest	Mo	18	0	0	2 _	. -	- - -	-
F45	Rest	O.UNi 0J4%Sb	12	8	0	10	- 1	_	-
F46	Rest	Zr	13	4	0	20	-	- - 0,5 -	0,1
F47	Rest	Cr	9	0	1	Ψ -	-.	— — — 2	0f5
F48	Rest	Ti	21	1	0	15 3	- -	_ _ _ _
F49	Rest	Sb	6	5	0	35	2 -	- - 2
F50	Rest	Nb	20	0	0	10	_ ■ _	_
30	0

tn CjC

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Kartteilchen

	Al	Elemente <5 μ	Hartteilchen	-% Mn	*vNb)	Sn Pb Cd In	Tl Bi Cu Mg	Cr oder Mn
		Mn	(1 Gew.
Proben	Rest	Fe		10< '	v. 20< ^	13 3 - -	-■ - 0,5 -	-
	Rest	Mo	5 1^	20 μι		5 _ _ _	_	0.8
F51	Rest	Ni	m 10 μη	5	0	15 - - -	1 _ _ _	0?3
F52	Rest	0.5%Zr	15	0	0	25 0?5 - -	- - -	-■
F53	Rest	Co	5	2	1	10 - -	_	-
F54	Rest	Cr	9	11	3	15 - - -	_ ■ — 1 _	0,5
F55	Rest	-Sb	23	13	0	30 - - -	_ _ 1	-
F56	Rest	Nb	20	8	4	10 - - -	_ 5 _ _	0.8*
F57	Rest	31	0	0	15 — — - —	- - 0,5 -	-
F58		11	0	0
F59		23	5	0
		41

* Mangan

CjO OO

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

Proben	Al	Zusätzliche Elemente	<5 ym	Hartteilchen (3 Gew.-% Mn^Nb)	10< ^ 20 ym	20< % 40 ym	Sn	Eb Cd In	Tl	Bi Cu	Mg	Cr oder Mn
F60	Rest	0r5%Zr 0,2%Mn	Rest	10 yra	11	4	V	- - -	-	-	-	-
F61	Rest	Fe	Rest	30	21	0	20	- 5 -	-	- -	-	-
F62	Rest	Mo	Rest	44	0	0	10	_ _ _	2	-	0,5	-
F63 F64	Rest Rest	Ni Zr	Rest Rest	5	0 5	0 1	15 10	2 — — 3 -	:	- 1	;	0,3*
F65	Re.st	Co	Rest	37 13	8	0	5	-	-		-	-
F66	Rest	Ti	Rest	21	3	1	15	_	2	-	-	-
F67	Rest	Sb	Rest	8	0	0	30	_	-	-	0,4	0,2
F68	Rest	Cr	Rest	52	5	0	25	.· _ _		5 -	2	-
	33

* M=

Mangan

CO

OJ OJ

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

Proben	Al	Zusätzliche Elemente	<5 ym	.Hartteilchen ' (5 Gew.-% Hn <\	20 \sn	/Nb)	Sn	Pb Cd In Tl Bi Cu Mg	Cr oder Mn	-
F69	Rest	. Mn	Rest	5 γ 10 μτη	18	20< ^ 40 ym	15	_ . _	0,1	0,5-
F70	Rest	Fe	Rest	43	0	0	6	1 _ _ _ _ _ _	-
F71	Rest	l%Co 1%Md 3%Nb	Rest	95	3	0	30	— — — — — 2 —	-
F72	Rest	Cr	Rest	21	0	0	20	_ _ _	-
F73	Rest	Zr	Rest	5	5	0	10	_ _ 3 _ ι	0T5
F74	Rest	Co	Rest	31	21	1	15	- - 0.8	1*
F75	Rest	Ti	Rest	49	8	8	25	- - - -	1
F76	Rest	Sb	Rest	20	6	2	17	3 - - - - 1 -
F77	Rest	Nb	Rest	59	0	0	15
	43	0

Mangan

NJ

CO GJ

Zusammensetzung der Aluminiuralegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

	Al	Zusätzliche	<5 pm	Hartteilchen (7 Gew.-% Mn-v	10< ^ 20 um	Nb)	Sn	Pb Cd In	_	_	Tl Bi	-	Cu "Mg	-	2	-	Cr
Proben	Rest	Elemente	Rest	5 ^ 10 um	11	20< ^ 40 \m	15	_	— 3 —	. - -	- 1		v -	-	oder Mn
F78	Rest	Mn	Rest	24	0	2	30	- - -	3 - -	- 3	-	1	-	-
F79	Rest	Fe	Rest	39	31	0	10	4 - -		-		-	O1S
F80	Rest	Mo	Rest	83	25	0	20	_ - _ _	- -		-
F81	Rest	Ni	Rest	41	0	0	15	_	-	0,5*
F82	Rest	Zr	Rest	5	5	0	25	0,3
F83	Rest	Co	Rest	23	0	0	5	-
F84	Rest	Ti.	Rest	106	21	0	10	-
F85	Rest	6f5%Sb 0.5%Ti	Rest	63	29	8	15	0,5
F86	Nb	42	13		0,5

* Mangan·

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der Hartteilchen

Proben	Al	Zusätzliche Elemente	Hartteilchen (11 Gew.-% Mn	10 jjm	10< 20 ι	/ν Nb)	Sn	Pb Cd In	Tl Bi Cu	Mg	Cr oder Mn
F87	Rest	Mn	<5 ym	46	28	^ 20< ^ im 40 um	25	- -	- - 0,2	-	0,2
F88	Rest	l,5%Zr 9%Fe	Rest	93	28	21	35	- - -	_	-	- "
F89	Rest	Cr	Rest	115	0	0	15	_	_	-	0,7
F90	Rest	Ni	Rest	33	15	0	10	2 — — '	2 - 0,8	-	0,3
F91	Rest	Zr	Rest	213	0	5	5	-	_ . _	-	-
F.92	Rest	Co	Rest	94	42	0	35	_	_ Q _	-	-
F93	Rest	Ti	Rest	44	15	18	10	1 - -	- - 0,5	0.3	0,6*
F94	Rest	Sb	Rest	5	0	0	20	— 6 ~	— — 1	1	-
F95	Rest	Nb	Rest	131	4	0	15	_ _		1	_
Rest	0

* Mangan

CD ■ —* ι OO OO

Tabelle 53 (2)

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
F42	550	700
F43	750	800
F44	600	700
F45	750	650
F46	800	850
F47	650	700
F48	650	700
F49	750	800
F50	700	900
F51	700	650
F52	550	850
F53	850	800
F54	900	600
F55	800	600
F56	900	750
F57	700	650
F58	700	850
F59	750	600

	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Dauerbelastung (kg/cm3)
Probten	Prüfbedingungen A	Prüf bedingungen 'B
F60	1,050	550
F61	900	600
F62	600	600
F63	700	800
F64	950	550
F65	850	600
F66	900	550
F67	750	800
F68	800	600
F69	950	750
F70	800	550
F71	800	600
F72	650	600
F73	1 000	750
F74	1.100	700
F75	] 000	750
F76	900	600
F77	700	800

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen A	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
F78	1 050	550
F79	700	700
F80	900	550
F81	900	650
F82	700	700
F83	800	550
F84	750	550
F85	1,100	600
F86	1 100	400
F87	800	400
F88	800	400
F89	600	650
F90	800	450
F91	700	450
F92	1.100	400
F93	800	550
F94	700	450
F95	750	500

153-

Beispiel 48

Die folgenden Versuche wurden unter Verwendung einer in Tabelle 47 angegebenen Probe durchgeführt.

(1) Einfluß der Temperatur des Schmieröls Die Festfreßbelastung einer Probe FC2 und einer 20 % Sn 1 % Cu - Al-Legierung als Vergleichsbeispiel wurde unter Bedingung Λ gemessen, in der die öltemperatur 8O⁰C und 140⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 54 angegeben.

Tabelle Festfreßbelastung

(⁰C)

Probe

80

140

FC2

Vergleichsbeispiel

1 100 400

830 250

Wie aus Tabelle 54 hervorgeht, bestand ein besonders großer Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und demjenigen des Vergleichsbeispiels bei einer hohen Temperatur.

(2) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle und eine Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen) bei einer Öltemperatur von 140⁰C

Die Festfreßbelastung der Probe FC2 und einer 20 % Sn · 1 % Cu - Al-Legierung aus Vergleichsbeispiel wurde unter Bedingung A gemessen, in der die Öltemperatur 140⁰C betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 55 angegeben.

Tabelle 55

Festfreßbelastung (kg/cm²)

FC2 Vergleichsbeispiel

geschmiedete etwa etwa

Welle 900

FCD70 etwa etwa

Welle 800

Der Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und dem Werkstoff des Vergleichsbeispiels war nicht so groß, wenn das Gegenstück ¹⁵ eine geschmiedete Welle war. Dagegen war der Unterschied sehr groß, wenn das Gegenstück Kugelgraphit-Gußeisen war (DCI).

(3) Verschleißfestigkeit

²⁰ Zum Zweck des Vergleichs wurde das Ausmaß des Verschleißes von Probe FC2 und der 20 % Sn - 1 % Cu - Al-Legierung unter Bedingung G' gemessen.

Bedingung G¹ .

Prüfeinrichtung:

Mischschmierprüfgerät Bedingungen:

Gegenstück (eine Welle) : FCD70

Oberflächenrauhheit der Welle: 0,8 bis 0,9 μΐη Rz

Schmieröl: Flüssiges Paraffin

Umdrehung der Welle: 100 U.p.M.

Durchmesser der Welle: 40 mm 0

Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 25 kg

Dauer der Prüfung: 5 Stunden

L -J

Die Ergebnisse sind in Figur 43 gezeigt. Der Verschleiß des Vergleichswerkstoffs stieg mit dem Verlauf der Zeit an, während der Verschleiß des Werkstoffs gemäß vorliegender Erfindung praktisch nach 1 Stunde aufhörte. Die gegenwärtigen

5 Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt.

Im Werkstoff der vorliegenden Erfindung werden die konvexe Oberflächenrauhheit des Gegenstücks, d.h. einer Welle, und Ränder, Kanten und dergl., die um den auf der Oberfläche des Gegenstücks vorhandenen Kugelgraphit entstehen, während einer ersten Gleitperiode durch grobe Hartteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die auf der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine solche Veränderung,daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte Gleitbedingung zwischen der Welle und dem Lager erfährt, wobei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und so deren Abnutzung beendet.

20 Beispiel 49 .

Aluminiumlegierungen von Vergleichsproben, die 15 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 % Cr und verschiedene Gehalte an Mangan und dergl. enthielten, wurden einer Lagerherstellungsstufe unterzogen, jedoch bei 350⁰C geglüht, bevor sie druckverschweißt wurden. Die Festfreßbelastung der Vergleichsproben wurde unter Bedingung A gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 44 gezeigt. Wie aus einem Vergleich von Figur 44 und Figur 41 hervorgeht wird die Festfreßbeständigkeit beträchtlich erhöht, wenn die Hochtemperatur-Wärmebehandlung

30 gemäß vorliegender Erfindung ausgeführt wird.

Das Ausmaß des Verschleißes von Proben gemäß vorliegender Erfindung und den Vergleichsproben wurde unter Bedingung C gemessen.
35

Die Ergebnisse sind in Figur 45 gezeigt. Wie aus dieser Zeichnung hervorgeht, erreicht die Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung eine Steuerung der Größe der Siliciumteilchen und erhöht beträchtlich die Ver-Schleißfestigkeit der zinnhaltigen Aluminiumlegierung.

Beispiel 50

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 8 % Si, 15 % Sn, 3 % Pb, 0,5 % Cu und 0,4 % Cr wird bei den nachste- ^ hend angegebenen Temperaturen einem Glühen unterzogen, bevor sie druckverschweißt wird, und die Mikrostrukturen in einer horizontalen Ebene sind in den nachstehenden Figuren gezeigt.

270⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Wärmebehandlung bei ver-

hältnismäßig niedriger Temperatur): Figur 46 500⁰C (langsames Kühlen wurde nach dem Erwärmen durchgeführt) : Figur 47 Wie aus diesen Figuren hervorgeht,wurden die flachen Teilchen in kugelige Form gebracht.

Beispiel 51

Tabelle 56 zeigt die Zusammensetzung der Aluminiumlegierungen und die Verteilung der Hartteilchen der Proben.

Tabelle 56

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Hartteilchen

Proben	1	Al	Mn (Gew.-%) '	. % <5	Hartteilchen (um)	10 a, <20 20	^ <40	Pb Gew.-%	Cu fiPW „ -τ %	Cr Gew. -»%
	2	Rest	5	115	5 % <10	0	0	4	0,5	0,4
GA	3	Rest	5	283	0	0	0	4	0,5	0,4
	1	Rest	5	467	0	0	0	4	0,5	0,4
	2	Rest	5	283	0	0	0	4	0f5	0f4
GB	3	Rest	5	152	5	0	0	4	0,5	0,4
	1	Rest	5	128	63	0	0	4	O1S	0I4
	2	Rest	5	68	94	7	0	4	0f5	0,4
GC	3	Rest	5	42	34	24	0	4	0,5	0,4
	1	Rest	5	54	31	31	0	4	0|5	0,4
	2	Rest	5	56	35	21	8	4	0,5	0,4
GD	3	Rest	5	39	43	18	12	4	0,5	0?4
	Rest	5	32	22	21	10	4	0,5	0,4
		28

458-

\ Die Festfreßbelastung der in Tabelle 56 angegebenen Proben wurde unter den folgenden Bedingungen geprüft:

Bedingung A"
5 Prüfeinrichtung:

Festfreßprüfgerät vom Journal-Typ Bedingungen:

Gegenstück (eine Welle): FCD70 Schmieröl: S AE 10Vi-30

Oberflächenrauhheit der Welle: 0,6 bis 0,8 μπι Rz

Schmieröl temperatur: 160 +_ 2,5°C Umdrehung der Welle: 1000 U.p.M. Durchmesser der Welle: 5 2 mm Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 50 kg/cm² am Beginn und dann eine Er

höhung um 50 kg/cm² alle 30 Minuten Rauhheit des Lagers: 1 bis 1,8 um Rz Durchmesser des Lagers: 52 mm.

Die Ergebnisse sind in Figur 48 gezeigt. Die Abszisse von Figur 48 zeigt die Zahl der größten Siliciumteilchen der Proben. Die Proben wurden in 5 Gruppen von GA bis GD in Übereinstimmung mit den fünf Bereichen der größten Siliciumteilchen unterteilt. Folgendes geht aus Figur 48 hervor.

A. Die Festfreßbelastung wurde durch die Anzahl der größten Hartteilchen beeinflußt und wurde praktisch nicht beeinflußt von der Anzahl der Hartteilchen mit geringerer Größe.

B. Die Festfreßbelastung stieg in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Anzahl der größten Hartteilchen an. Andere Proben als die Gruppe GA, die größere Siliciumteilchen enthielten als diejenigen der Gruppe GA,zeigten einen größeren Anstieg der Festfreßbelastung als die Proben der Gruppe GA.

10 15 20

25

'159 -

30

Unter Berücksichtigung von A und B schlagen die gegenwärtigen Erfinder eine Begrenzung auf mindestens fünf Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 5 Mikron vor.

Beispiel

Die Festfreßbelastung und die Dauerfestigkeit der in Tabelle 57 (1) gezeigten Proben wurden gemessen. Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B gemessen.

ω +J u QJ >

C 3

C C

φ ω

χι Λ

ο υ

Vh r—I

CLj τ-Ι

Ul Φ

tr> -P

C C

3 κ)

QJ C

•Η ft!

S-I QJ Ό

QJ Ό

D" G

N •Ρ QJ ΙΛ C QJ

(β Ul

£·

ι

C

O

^—.

■Φ

U)

C

σ

-P

•«a*

4-1

O

•«τ

σ

O

K

O

φ

ιη

C

O

φ

Φ

ιη

'U)

ο

0)

O

ιη

ιη

φ

ιη

dp

Ö Φ ■ ο

X!

ο"

φ

ιη

«

Xl

ο

φ

ιη

Φ

ιη

ο

ο

σ

I

Cu Gew.-%

0

Xl

ο

ι U)

O

Pi

ο

ο

5

ι

M

■<r

0

Vh

"3·

■«3·

Φ

Xl i

Pj

U

,j,

Cu

"3·

·*?·

CU Φ

Qa

-H

O

ο

CN Φ

ο

O

O

η

ο

U ^

ο

O

C

σ ο

Cn

O

φ

CN «3·

Vh

Φ

υ

^ ε

.7]

ο

O

VO

ιη

νθ

φ

ν

O

O

ο

CN

CN

4J

ο ο

+J

rH CN

U

r:

ο

ιη

fN

^*

η

^)

(Ti

σ.

VO

φ

ιη ο ι—I

η

QO

Ό ι

ε

ro

I

ι

I

I

ι

N

ι

I

I

C

V

JJ

4-)

Ul

4-1

Ul

U)

φ

Ul

Φ

φ

«

Φ

Oi

Ul

Ci

υ

•Η

/-Ι Φ

VO

CO

O Ή

ιη

O

O

U

φ

—·

35

L-

10 15

Die Ergebnisse sind in Tabelle 57 (2) angegeben. Aus dieser Tabelle geht hervor, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Festfreßbeständigkeit und die
Verschleißfestigkeit erhöht wurden und die Dauerfestigkeit infolge der groben Hartteilchen nicht wesentlich verschlechtert wurde.

Die Anzahl der Siliciumteilchen mit einer Größe unter 5 Mikron wurde nicht gemessen und ist so in Tabelle 57 (1) nicht angegeben.

Da das Gegenstück (eine Welle) aus einem Kohlenstoffstahl für Maschinen und Bauzwecke (S55C) besteht, ist der Werkstoff gemäß vorliegender Erfindung als solch ein Gegenstück wirksam, dessen Kohlenstoff nicht als Graphit vorliegt

Tabelle 57 (2)
Prüfergebnisse

20 25 30 35

	F<;stf reßbelastung (kg/cru2 )	-	600	Dauerbelastung (kg/cm2)
ΣΓL· UUClI	Prüfbedingungen A"	650	Prüfbedingungen B
Gl		700
(Vergleichs	450	750	700
proben)		900
G2		800
(Vergleichs	500	700
proben)
G3	700
G4	700
G5	700
G6	700
G7	650
G8	650

Beispiel 53

Proben mit einem Gehalt an Mangan und dergl. von 8 % wurden den gleichen Versuchen unterzogen wie diejenigen in Beispiel 51 und die in den Tabellen 58 (1) und 58 (2) angegebenen Ergebnisse wurden erhalten. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 51.

•H 01 4-1 C

Cp

CU Ό

Cn C 3

	C
*—'	3
CO	C
IO	. Φ
QJ	O
r-4	U
f~\	a,
OJ
	Cn
<α	C
	3
	φ
	Öl
	CU
	r—{ ε
	■ 3
	■Η
	C
	■Η
	P.
	3 r-H
	QJ
	Ό
	N
	-P
	Φ
	K
	CIi
	Ej
	O)
	3

C

I

<

°~

•Ρ

,

O

φ

ο

O

ο

■"3"

ο

°

S

ιη

U)

C

in

.Q . /-λ

ιη

in

ιη

σ

ιη

in .

U Φ O

qV~

φ

Φ

ο

LJ J-I

ο

ο

ο

m

ο

O

ι

I β i CJ

C

Λ

α,

ο

%·

ι

φ

^j,

' I

\J U

τ

*3"

^~

tr ■

Φ

cn

Qa

^r

O

Pj Φ

O

Λ

„Η

■ ο

U

υ

—'

ν ε

CU

ο

■<~Γ

ο

ο

ο

ο

r-H

O

<Τι φ

CN

r-l

C

ο ο

O -*

Φ

Cn

υ , I

ν ε

Φ

ο

σ

O

O

ro

φ

C

CN

CM

co

■Ρ

O O

η

[ 1

^H CN

O

CN

ιη

CN

ιη

in

in

ε C2 Π.

η

CQ

ι—i

00

φ

m ο

Ό

ι~|

A

ε

—^

1

I

ι

I

I

I

I

N

ι

C

V

4J

+j

-P

P

■P

.*-

W

■ ω

cn

cn

.μ

cn

O)'

ClJ

Φ

φ

φ

!Λ

φ

Φ

Pi

K

OS

Φ

Pi

K

I

Oi

U)

C*,

υ

O -H

CN

ro

U")

VO

r—( φ

r-l

r-(

^j*

ι—I

ι—I

O

O

&!

O

φ

Tabelle 58 (2) Prüfergebnisse

Proben	Festfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen P."	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüfbedingungen B
G9 ■ (Vergleichs'- proben)	600	650
GlO (Vergleichs proben)	600	650
GIl	700	600
G12	750	600
G13	800	600
G14	850	550
G15	900	500
G16	850	550

Beispiel 54

Proben mit einem Gehalt an Mangan und dergl. von 11 % wurden den gleichen Versuchen unterzogen wie diejenigen in Beispiel 52. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 59 (1) und 59 (2) angegeben. Die Ergebnisse waren praktisch die gleichen wie diejenigen in Beispiel 52.

Tabelle 59 (1)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierur.gsproben und Verteilung der

lanaanteilehen

	Al	Anzahl der (11 Gew	Hartteilchen. .-% Mn)	20 <^ 40 pm	Pb Gew.-%	Cu Gew.-%	Cr Gew.-%
Proben	Rest	' 5 % <5 pm ,n 10 pm	10 < o. 20 pm	0	4	0f5	0,4
G17 (Vergleichs proben)	Rest	0	0		4	0,5	V
GI8 XVergleichs- proben)	Rest	3	0	0	4	O7S	0T4
G19	Rest	5	0	0	4	0r5	0,4
G20	Rest	58	0	0	4	0?5	0,4
G21	Rest	123	0	0	4	0,5	0,4
G22	Rest	98	7	2	4	0,5	0,4
G23	Rest	- 95	19	18	4	0,5	0,4
G24	45	21

CO CO -

10

15

Tabelle 59 (2)
Prüfergebnisse

	Festfreßbelastung (kg/cm2)	Dauerbelastung (kg/cm2)
Proben	Prüfbedingungen A"	Prüfbedingungen B
G17
	600	500
(Vergleichs-
proben)
G18
(Vergleichs	600	500
proben)
G19	700	500
G20	750	500
G21	800	450
G22	850	450
G23	900	400
G24	950	350

20 25 30

Beispiel 55

Wie in Tabelle 60 gezeigt, wurde die Verteilung der Hartteilchen der Proben konstant gehalten und der Gehalt an jedem Element der Gruppe Mangan und dergl. wurde geändert Die Festfreßbelastung der Proben wurde unter Bedingung A" gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 49 gezeigt. In Figur 49 ist auch die Festfreßbelastung der Vergleichsbeispiele gezeigt.

35

Die Aluminiumlegierungen der Vergleichsbeispiele, die 4 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 % Cr und verschiedene Gehalte an Mangan und dergl. enthielten, wurden einem Lagerherstellungsschritt unterzogen, wurden aber bei 35O⁰C geglüht, bevor sie durckverschweißt wurden und so wurde die Größe der Hartteilchen nicht gesteuert. Die Festfreßbelastung

J-

35

der Vergleichsproben wurde unter Bedingung A¹ gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 49 gezeigt. Wie aus Figur 49 hervorgeht, war die Festfreßbelastung der Proben gemäß vorliegender Erfindung beträchtlich höher als diejenige der Vergleichsproben.

Wie aus Figur 49 hervorgeht, erreicht die Festfreßbelastung einen Sättigungswert, wenn der Gehalt an Mangan und dergl. etwa 4 % beträgt. Wie vorstehend angegeben wurde, wird die Festfreßbelastung durch die Anzahl und Dimension der größten Hartteilchen beeinflußt, wenn der Gehalt an Mangan und dergl. in den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt. Im vorliegenden Beispiel, in dem die Verteilung der Teilchen mit einer Größe von 5 Mikron oder mehr konstant ge halten wurde, übte der Gehalt an Mangan und dergl. einigen Einfluß auf die Festfreßbelastung aus. Vermutlich ist das auf die feinen Hartteilchen mit einer Größer von weniger als 5 Mikron zurückzuführen.

Die Dauerfestigkeit wurde unter Bedingung B gemessen und die Ergebnisse sind in Figur 50 gezeigt.

Wie aus Figur 50 hervorgeht, ist die Dauerfestigkeit gering, wenn der Gehalt an Mangan und dergl. 4 % überschreitet. Auch dies ist vermutlich auf die feinen Hartteilchen mit einer Größe von weniger als 5 Mikron zurückzuführen.

Tabelle 60

Zusammensetzung der Aluminiuinlegierungsproben und
Verteilung der Siliciumteilchen

	Al	Gehalt an Mangan und dgl. und Kartteilchen	0.	5 <\. 10 -cv, 10 um 20 pm	20 <% Pb 40 \im GeW.-	4	Cu % Gew.-%	Cr Gew.-%
Proben		Größe der <5 um Teilchen	1	30 11	3	4
	Rest	Anzahl _ Rest	3	5 Gew.-%	4	075	V
G25	Rest	5	II	4	0,5	074
G26	Rest	7	Tt	4	0J5	074
G27	Rest	9	Il	4	075	0,4
G28	Rest	11.	ti	4	0,5
G29	Rest	13	11	4	V	0,4
G30	Rest	15	Il	4	0,5	0,4
G31	Rest	(1		0,5	V
G32	Rest	M	0,5	O74
G33

15 20 25 30 35

Beispiel 56

Proben., in denen unterschiedliche Arten von Blei und dergl. und Kupfer und dergl. geändert wurden, wurden den gleichen Versuchen wie diejenigen in den Beispielen 51, 52, 53 und 54 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 61 (1) und 61 (2) angegeben. Wie aus diesen Tabellen hervorgeht, wurden eine befriedigende Festfreßbelastung und Dauerfestigkeit erreicht, wenn verschiedene gegebenenfalls vorhandene Elemente eingesetzt wurden. 10

Tabelle 61 "(I)

Zusammensetzung der Aluminiumlegierungsproben und Verteilung der

Hartteilchen

Probe 36 enthält 0,2 % Co und 0,3 VZr und Probe "42 enthält 0,54 % Ti und 1,5 % Mo.
*Mangan

Proben	Al	Zusätzliche Elemente	Gew..-% <5 y	Hartteilchen	10 < -x, 20 ym	20 < ^ 40 ym	Pb Cd In	Tl Bi Cu Mg	Cr Mn.
G34	Rest	Mn	0,5 -	m 10 ym	21	0	4 - -	- - -	-
G35	Rest	Fe	0,5	62	22	11	3 - -	- - 1	-
G36	Rest	Co Zr	0f5	43	35	0	3 — —	_ _ ι _	0?5*
G37	Rest	Cr	°f5 -	92	13	5	_ _	- 4 2	-
G38	Rest	Sb	2	42	0	0 ·	2 . - -	- - -	0f8
G39	Rest	Ni	2	5	3	Ό —	— — — ■	- 8 -	—
G40	Rest	Mo		45	0	0	4 - -	- - 0,5 -	O7S
G41	Rest	Co	2 ,	136	25	3	-	3 - -	0,3
G42	Rest	Ti Nb	2	82	0	0	2-2	_ _ _ _	-
	46

Proben

Zusammensetzung der Aluminivmlegierung-sproben und Verteilung der

Hartteilchen

Zusätzliche ^]_ Elemente - Gew.

Hartteilchen
(1 Gew.-% Mr. X Nb)

<5 um

5 <\, 10 <■

20

G43	Rest	Mn	5
G44	Rest	Cr	5
G45	Rest	Zr	5
G46	Rest	Ti	5
G47	Rest	Mn, Fe Sb	5
G48	Rest	Ni	7
G49	Rest	Mo	7
G50	Rest	Co	7
G51	Rest	Nb	7

10 _um 20 pm 40 pm

42 15 4

169 0 0

5 0 0

89 35

113

69	34	13
45	31	18
51	25	0
16	0	Ü

0.1 -

2

Probe G47 enthält 1 % Mn, 1 % Fe und 3 % Sb.

Pb	Cd	In	Tl	Bi	Cu	Mg	Cr Mn	-
4	-	-	-	-	0,5	-	1	—
-	5	-	-	-	0,5	-
—	_	0v5	_	_	-	—

Zusammensetzung der Aluininiumlegierungsproben und Verteilung der

Hartteilchen

	Al	Zusätzliche Elemente ;	Gew.-S	<5 ym	Hartteilchen (3 Gew.-% Mn	10 < Λ, 20 iirr	λ, Nb)	Pb	Cd In	-	4	Tl Bi Cu	Mg	2	-	Cr Mn
Proben	Rest	.Mn	7	Rest	10 y.m	0	20 <% 40 \im	4	-	3 -		_		-	-
G52	Rest	Fe	9	Rest	32	27	0	3	- 1	_	-	-	-
G53	Rest	Zr	9	Rest	93	35	0	-	_	-	-		"0,4
G54	Rest	Nb, Zr Ti	9	Rest	118	5	2	4	1 _	- - 0?8	-
G55	Rest	Sb	9	Rest	63	0	0	2	- . -	- - 0f8	-	0f2
G56	Rest	Ni	9	Rest	85	35	0	3	_	- - - -	-
G57	Rest	Mo	11	Rest	58	0	18	0r5	- - O1I	0,1
G58	Rest	Cr	11	Rest	183	45	0	1	_	-
G59	Rest	Nb-	11	Rest	96	31	0	-	- - 1I5	-
G60				43	15

Probe G55 enthält 6 % Mb, 1 % Zr₁ und 2 % Ti

CjD

CO CO

10

15

Tabelle Gl (2)-l

Proben

Festfreßbclastung (kg/cm²) Dauerbelastung, (kg/cm²) Prüfbedingungen Λ" Prüfbedingungen B

G34 G35 G36 G37 G38 G39 G40 G41 G42

500
600
550
600
600
700
700
900
650

600 600 800 600 750 500 700 650 500

20

Tabelle 61 (2)-2

25

30

35

Proben	Fesfcfreßbelastung (kg/cm2) Prüfbedincmngen A"	Dauerbelastung (kg/cm2) Prüf bedingungen- B
G43	950	700
G44	700	500
G45	650	500
G46	800	550
G47	750	400
G48	850	350
G49	950	350
G50	850	550
G51	700	600

133

Tabelle 61 (2)-3

	Festfreßbelastung (kg/cnr ) Prüfbedingungen A"	Dauerbelastung (kg/cnr ) Prüfbedingungen B
Proben	750	350
G52	800	300
G53	900	400
G54	800	300
G55	750	400
G56	950	300
G57	750	350
G58	850	300
G59	900	300
G60

Beispie1 57

Die in Tabelle 56 angegebenen Proben werden den folgenden Versuchen unterzogen:

(1) Einfluß der Temperatur des Schmieröls.

Die Festfreßbelastung der Probe GC2 wurde unter Bedingung A" gemessen, in der die Temperatur des Schmieröls 80⁰C und 140⁰C betrug. Zum Zweck des Vergleichs wurde die Fest-.. freßbelastung einer 4 % Pb - 1 % Cu-Al-Legierung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 62 angegeben.

Aus Tabelle 62 geht hervor, daß ein sehr starker Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen dem Werkstoff der vorliegenden Erfindung und dem Werkstoff des Vergleichsbeispiels bei hoher Temperatur besteht.

Tabelle 62 Festfreßbelastung (kg/cm²)

	Öltemperatur	(0C
Probe	80	160
GC2 Vergleichs beispiel	1 100 1 000	800 200

(2) Einfluß des Gegenstücks (eine geschmiedete Welle

und eine Welle aus Kugelgraphit-Gußeisen) bei einer

Öltemperatur von 140⁰C.

Die Festfreßbelastung der Probe GC2 und einer 20 % Sn -

1 % Cu-Al-Legierung als Vergleichsbeispiel wurde unter Be-15

dingung A" gemessen, in der die öltemperatur 140⁰C betrug.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 63 angegeben.

Es bestand kein großer Unterschied in der Festfreßbelastung zwischen den Werkstoffen der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsbeispiels, wenn das Gegenstück eine geschmiedete VielIe war. Der Unterschied war jedoch groß, wenn das Gegenstück aus Kugelgraphit-Gußeisen (FCD 70) bestand.

Tabelle 63

25 · :

Festfreßbelastung (kg/cm²)

Vergleichsbeispiel

geschmiedete etwa etwa

³⁰ Welle 1 000 1 000

GCD7 0 etwa . etwa

850 300

. . ^:· ^- > ■ .32 Α9 133

-4η-

1 (3) Verschleißfestigkeit

Das Ausmaß des Verschleißes der Probe GC2 wurde unter der Bedingung C gemessen.

Zum Zweck des Vergleichs wurde das Ausmaß des Verschleißes einer 6 % Pb - 1 % Cu - Al-Legierung ohne Si unter Bedingung C gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 51 gezeigt. Der Verschleiß des Vergleichsmaterials stieg mit dem Verlauf der Zeit an, während der Verschleiß des Werkstoffs gemäß vorliegender Erfindung praktisch nach 1 Stunde aufhörte. Die gegenwärtigen Erfinder erklären diesen Unterschied wie folgt. Der Vergleichswerkstoff, hauptsächlich die weiche Zinnphase davon, wird ununterbrochen durch das Gegenstück, d.h. die Welle, abgerieben und der Vergleichswerkstoff verschleißt deshalb ununterbrochen. Andererseits wird im Werkstoff der vorliegenden Erfindung die konvexe Oberflächenrauhheit des Gegenstücks,d.h.· einer Welle,und die Ränder, Kanten und dergl., die um den auf der Oberfläche des Gegenstücks anwesenden Kugelgraphit entstehen, während einer ersteh Gleitperiode durch grobe Hartteilchen abgerieben oder abgeschliffen, die auf der Oberfläche des Lagers vorhanden sind. Als ein Ergebnis erleidet die Welle eine derartige Veränderung, daß ihre Oberfläche eine vorteilhafte Gleitbedingung zwischen der VJeHe und dem Lager erfährt, wo- bei diese Bedingung praktisch Flüssigschmierung ist, die direkten Kontakt zwischen der Welle und dem Lager verhindert und somit deren Verschleiß beendet.

Beispiel 58

Aluminiumlegierungen von Vergleichsproben mit einem Gehalt von 4 % Pb, 0,5 % Cu, 0,4 % Cr und verschiedenen Siliciumgehalten wurden einem Lagerherstellungsschritt unterzogen, jedoch bei 350⁰C geglüht, bevor sie druckverschweißt wurden. Das Ausmaß des Verschleißes der Vergleichs-

35 proben wurde unter Bedingung G¹ gemessen.

· ί":.3?49133

■) Bedingung G'
Prüfgerät:

Mischschmierungsprüfgerät Bedingungen:
5 Gegenstück (eine Welle): FCD70

Oberflächenrauhheit der Welle: 0,8 bis 0,9 um Rz Schmieröl: Flüssiges Paraffin Umdrehung der Welle: 100 U.p.M-Durchmesser der Welle: 40 mm φ Härte der Welle: 200 bis 300 Hv

Belastung: 25 kg Dauer der Prüfung: 5 Stunden.

Die Ergebnisse sind in Figur 52 gezeigt. 15

Das Ausmaß des Verschleißes der Proben G25 bis G33 ist auch in Figur 52 gezeigt. Wie aus Figur 52 hervorgeht, wurde die Verschleißfestigkeit der zinnhaltigen Legierung erhöht, wenn die Größe der Hartteilchen der Proben durch die Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung gesteuert wurde.

Beispiel 59

Eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 5 % Mn, 4 % Pb, 0,5 % Cu und 0,4 % Cr wurde bei den nachstehend angegebenen Temperaturen einem Glühen unterzogen, bevor sie druckverschweißt wurde. Die Mikrostrukturen in einer horizontalen Ebene wurden erforscht und es wurde festgestellt, daß die flachen Hartteilchen infolge der Hochtemperatur-Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung in kugelförmige Gestalt überführt wurden.

270⁰C (Vergleichsbeispiel, eine Wärmebehandlung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur) 500⁰C (langsames Abkühlen wurde nach dem Erwärmen durchgeführt) .

L J

1 Gewerbliche Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung kann in der Automobilindustrie auf die Lager eines Innenverbrennungsmotors angewendet werden. Die Legierung der vorliegenden Erfindung wird in Form eines Halbkreises, einer Druckscheibe, einer Büchse, einer Führung oder dergl. bearbeitet und wird als ein Lager verwendet, in dem die Legierung an ein Stützmetall gebunden ist oder als eine feste Form, in der es nicht an ein Stützmetall gebunden ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis, in dem die Aluminiumlegierung 0,5 bis 11 Gewichtsprozent min-"-destens eines Hartelements aus der Gruppe Silicium, Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob enthält, und Teilchen, die aus dem Hartelement bestehen oder es enthalten, und die eine Größe von mindestens 5 Mikron und höchstens 40 Mikron aufweisen, wenn ihr Durchmesser in Längsrichtung gemes

   sen wird./ in einer Anzahl von mindestens 5 pro 3,56 χ 10~²mm²
   haridcn sind.

   -2 2

   3,56 κ 10 mm in jedem beliebigen Teil der Legierung vor-

   2. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem das Hartelement 0,5 bis 5 % Silicium

   ist.

   3. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 2, in dem außerdem 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent

   L . . J

   mindestens eines der Elemente Kupfer oder Magnesium enthalten ist.

   4. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 2, in dem außerdem 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Chrom und Mangan enthalten sind.

   5. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 % Silicium ist und außerdem T bis 35 Gewichtsprozent Zinn enthalten ist.

   6. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bir; 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 % Si-

   20 licium ist.

   7. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 % Silicium ist.

   8. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn, 0,1 bis

   ^ 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut und 0,1 bis 2,0 % mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 %

   Silicium ist.

   9. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem

   der Ansprüche 5 bis 8, in dom der Zinngehalt 5 bis 2 5 % und der Siliciumgehalt 2 bis weniger als 5 % betragen.

   10. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 % Silicium ist. 10

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1 , in dem außerdem 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium,Thallium und Wismut und 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis weniger als 5 % Silicium ist.

   12. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 10 oder 11, in dem der Gehalt an mindestens einem der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut 1 bis 6 % und der Siliciumgehalt nicht weniger als 2 %

   beträgt.

   3. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn enthalten ist und

   das Hartelement 5 bis 11 % Silicium ist.

   14. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 5 bis 11 % Silicium ist.

   15. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem ferner 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 5

   1 bis 11 % Silicium ist.

   6. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1 ,

   in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut und 0,1 bis 2 % mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 5 bis 1 1 % Silicium ist.
   10

   17. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 14 bis 16, in dem der Gehalt an Zinn 3 bis 20 % und der Gehalt an Silicium 5 bis 11 % beträgt.

   18. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 5 bis 1T % Silicium ist.

   19. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut und 0,1 bis 2 Gewichtsprozent mindestens eines der EIemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 5 bis 11 % Silicium ist.

   0 . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 18 oder 19, in dem der Gehalt an mindestens einem der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut 1 bis 6 % und der Siliciurngehalt 5 bis 9 % beträgt.

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob ist.
   -J

   22. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-liasis nach Anspruch 1, in dem außerdem 1 bis 35 % Zinn, 0,1 bis 10 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 % mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob ist.

   23. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem 1 bis 35 Gewichtsprozent Zinn und 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 % mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zii-konium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob ist.

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem 1 bis 35 % Kupfer, 0,1 bis 10 % mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut und 0,1 bis 2 % mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 % mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob ist.

   25. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 21 bis 24, in dem der Gehalt an Zinn 3 bis 20 % und der Gehalt an dem Hartelement 1 bis 9 % beträgt.

   26. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem 0,1 bis 10 % mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 % mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium,

   ³⁵ Kobalt, Titan, Antimon, Chrom und Niob ist.

   27. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 1, in dem 0,1 bis 10 % mindestens eines der Elemente Blei, Cadmium, Indium, Thallium und Wismut und 0,1 bis2,0 % mindestens eines der Elemente Kupfer und Magnesium enthalten sind und das Hartelement 0,5 bis 11 % mindestens eines der Elemente Mangan, Eisen, Molybdän, Nickel, Zirkonium, Kobalt, Titarji, Antimon, Chrom und Niob ist.

   28. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 27, in dem Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 10 Mikron und höchstens 40 Mikron in einer Anzahl von mindestens 2 pro 3,56 χ 10 ram

   in jedem beliebigen Teil der Legierung vorhanden sind. 15

   29. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach Anspruch 28, in dem Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 10 Mikron und höchstens 40 Mikron in einer Anzahl von

   ~2 2 mindestens 5 pro 3,56 χ 10 mm in jedem beliebigen

   Teil der Legierung vorhanden sind.

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 13 bis 20, in dem Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 17- Mikron und höchstens 40 Mikron, vorzugsweise mindestens 20 Mikron und höchstens 40 Mikron

   -2 2 in einer Anzahl von mindestens 2 pro 3,56 χ 10 mm in jedem beliebigen Teil der Legierung vorhanden sind.

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 2 bis 12, in dem Hartteilchen mit einer Größe von mindestens 20 Mikron und höchstens 40 Mikron in

   -2 2 einer Anzahl von mindestens 2 pro 3,56 χ 10 mm in jedem beliebigen Teil der Legierung vorhanden sind.

   . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 27, in dem Hartteilchen mit einer Größe von

   mindestens 20 Mikron und höchstens 40 Mikron in einer

   _ 2 ο Anzahl von mindestens 5 pro 3,56 χ 10 mm in jedem

   beliebigen Teil der Legierung vorhanden sind.

   33. Lager aus einer Legierung auf Muminiurn-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 27, in dem außerdem 0,1 bis 1 Gewichtsprozent mindestens eines der Elemente Chrom und Mangan enthalten sind.

   34 . Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 27, in dem eine Welle, die das Gegenstück des Lagers ist, aus Kugelgraphit-Gußeisen oder Flockengraphit-Gußeisen besteht.

   35. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 27, in dem die Hartteilchen kugelig sind, gesehen in einer horizontalen Ebene, d.h. in einer Ebene, die parallel zu einer Ebene ist, die' in Berührung mit einem Gegenstück ist, vorzugsweise gesehen in der horizontalen Ebene und einer dazu vertikalen Ebene.

   36. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 35, in dem die Alurninium-

   25 legierung an ein Stützmetall gebunden ist.

   37. Lager aus einer Legierung auf Aluminium-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 35, in dem der Rest der Aluminiumlegierung aus Aluminium und unvermeidbaren Ver-

   30 unreinigungen besteht.