DE3490022T1

DE3490022T1 - Legierungen auf Cobaltbasis für Motorventile und Ventilsitze

Info

Publication number: DE3490022T1
Application number: DE19843490022
Authority: DE
Inventors: Junya Urawa Saitama Ohe; Sadao Ohmiya Saitama Saitoh; Ritsue Iwatsuki Saitama Yabuki
Original assignee: Mitsubishi Kinzoku K.K., Tokio/Tokyo
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1985-01-24
Also published as: KR850005509A; CH662130A5; US4765955A; KR890002282B1; JPS6221063B2; JPS59129746A; WO1984002928A1

Description

Legierungen auf Cobaltbasis für Motorventile und Ventilsitze

Die Erfindung betrifft Legierungen auf Co-Basis mit hoher Härte bei hoher Temperatur/hoher Wärmestoßfestigkeit und hoher Beständigkeit gegen Bleioxid-Korrosion, die für die Verwendung beim Gießen und Auftragschweißen bei der Herstellung von Motorventilen und Ventilsitzen für Verbrennungsmaschinen geeignet sind, bei denen insbesondere diese Eigenschaften erforderlich sind.

Stand der Technik

In der Vergangenheit wurden Legierungen auf Co-Basis mit den technischen Daten der American Welding Society 5.13 RCoCr-A, 5.13 RCoCr-B usw. (hier im folgenden als "her-

kömmliche Legierungen auf Co-Basis" bezeichnet) zum Auftragschweißen bei der Herstellung von Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren verwendet, wobei die Zusammensetzung 5.13 RCoCr-A die folgende ist: 0,9-1,4 % C, 2,0 % oder weniger Si, 1,0 % oder weniger Mn, 3,0-6,0 % W, 26-32 % Cr, 3,0 % oder weniger Ni, 3,0% oder weniger Fe, 1,0 % oder weniger Mo, und der Rest besteht aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, und die Zusammensetzung 5.13 RCoCr-B die folgende ist: 1,2-1,7 % C, 2,0% oder weniger Si, 1,0 % oder weniger Mn, 7,0-9,5 % W, 26-32 % Cr, 3,0 % oder weniger Ni, 3,0% oder weniger Fe, 1,0 % oder weniger Mo, und der Rest besteht aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei diese Angaben jeweils Gewichtsprozent sind.

Mittlerweile ist in jüngster Zeit die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Verbrennungsmotoren zum Ziel gesetzt worden, und dies führt dazu, daß Motorventile und Ventilsitze von Verbrennungsmotoren mit besseren Eigenschaften geschaffen werden müssen. Auf diese Weise wird es sich ergeben, daß sie alle unter Auftragschweißbedingungen ganz allgemein solche Eigenschaften haben müssen wie Hochtemperaturhärte von 285 oder höher in Vickers Härtezahl bei der Temperatur von 800⁰C, eine Wärmestoßbeständigkeit, die 7 oder mehr wiederholte Heiz- und -abschreckzyklen aushält, bevor sich irgendwelche Risse in Auftragschweißnähten bilden, wobei ein Zyklus darin besteht, daß die Temperatur von 700°C über 15 Minuten gehalten wird und danach in Wasser abgekühlt wird, und

2 eine Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit von 0,09 g/cm /h oder weniger Gewichtsverringerung nach dem Eintauchen über 1 Stunde in geschmolzenes Bleioxid, das auf die Temperatur von 915°C erhitzt ist. Natürlich sind solche

Eigenschaften auch für Gußstücke für Motorventile und Ventilsitze von Verbrennungsmotoren erforderlich, die durch Gießverfahren hergestellt werden.

Aber obgleich die vorstehenden herkömmlichen Legierungen auf Co-Basis das angegebene Erfordernis der Hochtemperaturhärte erfüllen, besitzen sie nicht die Eigenschaften, um die vorstehenden Erfordernisse der Warmestoßbeständigkeit und der Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen.« und deshalb haben zur Zeit die herkömmlichen Legierungen auf Co-Basis keine ausreichende Lebensdauer zum Gebrauch für Auftragschweißung und Guß bei der Herstellung von Motorventilen und Ventilsitzen von Hochleistungsmotoren.

Beschreibung der Erfindung

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Tatsachen haben die Erfinder Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, Materialien zu entwickeln, die hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Hochtemperaturhärte, Wärmestoßbeständigkeit und Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit aufweisen, die für Motorventile und Ventilsitze von Verbrennungsmotoren, insbesondere Hochleistungsmotoren, erforderlich sind, und die für Auftragschweißung und Guß dieser Produkte einsetzbar sind, und,sie gewannen schließlich die Erkenntnisse, die nachfolgend beschrieben werden.

Legierungen auf Co-Basis mit der Zusammensetzung in Gewichtsprozent von 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus, wenn es erforderlich ist, einem, zwei oder mehr Elementen aus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni, 1-16 % Fe,

0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen (vorzugsweise 40 % oder mehr Co) zeigen nämlich äußerst erhöhte Hochtemperaturhärte von 310 oder mehr für die Vickershärtezahl bei der Temperatur 800°C, hervorragende Wärmestoßbeständigkeit von 8 oder mehr Zyklen, bevor sich irgendwelche Risse bilden, wobei ein Zyklus aus dem Erhitzen auf 700°C für 15 Minuten und nachfolgendem Abschrecken in Wasser besteht, und hervorragende Blei-

oxid-Korrosionsbeständigkeit von 0,039 g/cm /h oder

weniger Gewichtsverringerung nach Eintauchen für 1 Stunde in geschmolzenes Bleioxid, das auf 915°C erhitzt ist, und sind auch für Auftragschweißung und Guß einsetzbar. Deshalb zeigen diese Legierungen auf Co-Basis hervorragende Leistungsfähigkeit über eine lange Zeitdauer, wenn sie bei der Herstellung von Motorventilen und Ventilsitzen für Hochleistungsmaschinen verwendet werden.

Die Erfindung wurde aufgrund der vorstehend beschriebenen Erkenntnisse durchgeführt, und die Gründe für eine derartige Beschränkung der Legierungszusammensetzung, wie sie vorstehend angegeben wurde, wird nachfolgend erläutert.

(a). C

Der Kohlenstoff-(C)-bestandteil wirkt in der Kombination mit Cr, W, Mo, Ti und Nb usw., um Carbide zu bilden, und verbessert die Härte von Legierungen unter Raumtemperatur und hohen Temperaturen. Ein Gehalt von weniger als 0,5 % kann jedoch nicht die gewünschte hohe Härte liefern, während ein Gehalt, der 3,5 % übersteigt, die Neigung hervorruft, daß die Wärmestoßbeständigkeit

- jr -

verschlechtert wird/ und deshalb wird der Gehalt so festgelegt, daß er 0,5-3,5 % sein soll.

(b) Si

Der Silizium-(Si)-bestandteil wirkt so, daß er die Gießfähigkeit, die Auftragschweißbarkeit und die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalles verbessert. Ein Gehalt^ der kleiner als 0,1 % ist, kann jedoch die gewünschte Wirkung der Verbesserung nicht liefern, während von einem Gehalt, der 3,0 % übersteigt, keine höhere Wirkung der Verbesserung erwartet werden kann, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,1-3,0 % sein soll.

(c) Cr

Der Chrom-(Cr)-bestandteil wirkt so, daß er feste Lösung mit Grundmetallen zum Teil erzeugt und das Carbid in dem Rest bildet, was so wirkt, daß insbesondere die Hochtemperaturhärte verbessert wird, wodurch die Hochtemperaturabriebbeständigkeit verbessert wird, und daß zusätzlich die Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit verbessert wird. Ein Gehalt von weniger als 10 % kann jedoch den gewünschten Effekt der vorstehenden Wirkung nicht hervorrufen, während ein Gehalt über 37 % die Neigung hervorruft, daß die Wärmestoßbeständigkeit verringert wird, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 10-37 % sein soll.

(d) W

Der Wolfram-(W)-bestandteil wirkt so, daß er Carbide

fein macht, auch selbst das Carbid macht, und feste Lösung mit Grundmetallen bildet, was ein Verstärken der Grundmetalle bewirkt, wodurch die Hochtemperaturhärte und die Hochtemperaturfestigkeit von Legierungen verbessert wird. Aber ein Gehalt von weniger als 0,1 % kann den gewünschten Effekt dieser Wirkung nicht hervorbringen, während ein Gehalt, der 17,0 % übersteigt, die Neigung zur Verschlechterung der Auftragverschweißbarkeit und Verarbeitbarkeit hervorruft, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,1-17,0 % sein soll.

(e) Mo

Der Molybdän-(Mo)-bestandteil wirkt so, daß er feste Lösung mit Grundmetallen bei dem gleichzeitigen Vorhandensein von W bildet, um sie zu verstärken, und bildet das Carbid, wodurch die Hochtemperaturhärte (Hochtemperaturabriebbeständigkeit) und Hochtemperaturfestigkeit verbessert werden. Ein Gehalt, der kleiner als 0,1 % ist, liefert jedoch nicht den gewünschten Effekt dieser Wirkung, während ein Gehalt, der höher als 10,0 % ist, die Neigung zur Verschlechterung der Wärmestoßbeständigkeit und Zähigkeit hervorruft, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,1-10,0% sein soll.

(f) Ti

Der Titan-(Ti)-bestandteil wirkt so, daß er nicht nur das Wachstum von Kristallkörnern in Grundmetallen unterdrückt, sondern die Kristallkörner fein macht, und bildet Carbide und Nitride vom MC-Typ und weiterhin

zwischenmetallische Verbindungen von Ni-(Al, Ti) durch Verbindung mit Ni und Al, wodurch die Hochtemperaturhärte, die Wärmestoßbeständigkeit, die Hochtemperaturfestigkeit und Zähigkeit verbessert werden. Ein Gehalt, der kleiner als 0,01 % ist, liefert jedoch nicht den gewünschten Effekt der vorstehenden Wirkung, während ein Gehalt über 4,50 % die Neigung hervorruft, zu viele Carbide zu bilden und die Wärmestoßbeständigkeit und Zähigkeit zu verschlechtern, und er zeigt auch die Tendenz zur Verschlechterung der Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,01-4,50 % sein soll.

(g) Al

Der Aluminium-(Al)-bestandteil wirkt so, daß er die Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit zusammen mit Cr verbessert, zwischenmetallische Verbindungen von Ni₃(Al, Ti) durch Verbindung mit Ni und Ti, wie vorstehend beschrieben, bildet und auch das Carbid bildet, wodurch die Härte bei Raumtemperatur und hoher Temperatur erhöht wird, um die Abriebbeständigkeit weiter zu verbessern, und auch die WärmeStoßbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit verbessert wird. Ein Gehalt, der kleiner als 0,01 % ist, liefert jedoch nicht den gewünschten Effekt der vorstehenden Wirkung, während ein Gehalt oberhalb 5,50 % die Neigung hervorruft, daß nicht nur die Fließfähigkeit und Gießfähigkeit des geschmolzenen Metalles verringert wird, sondern auch die Schweißbarkeit und Zähigkeit verschlechtert wird, wodurch praktische Anwendbarkeit verlorengeht, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,01-5,50% sein soll.

-JV-

(h) Mn

Der Mangan-(Mn)-bestandteil wirkt so, daß er die Auftragschweißbarkeit verbessert, so daß er, wenn es nötig ist, hinzugegeben wird, wenn insbesondere die Auftragschweißbarkeit gefordert wird. Ein Gehalt, der kleiner als 0,01 % ist, liefert jedoch nicht den gewünschten Effekt der Verbesserung in der Auftragschweißbarkeit, während ein Gehalt oberhalb 2,0 % keine weitere Wirkung der Verbesserung liefert, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 0,01-2,0 % sein soll.

(i) Ni

Der Nickel-(Ni)-bestandteil wirkt so, daß er nicht nur die austenitischen Grundmetalle stabilisiert, um die Wärmestoßbeständigkeit und Zähigkeit zu erhöhen, sondern auch zwischenmetallische Verbindungen Ni₃(Al, Ti) durch Verbinden mit Al und Ti bildet, um die Hochtemperaturhärte (Hochtemperaturabriebbeständigkeit) und Hochtemperaturfestigkeit zu verbessern, und weiterhin die Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit bei dem gleichzeitigen Vorhandensein von Cr verbessert, so daß er, wenn nötig, hinzugegeben wird, wenn insbesondere diese Eigenschaften gefordert werden. Ein Gehalt, der kleiner als 8 % ist, liefert jedoch nicht den gewünschten Effekt dieser Wirkung, während ein Gehalt oberhalb 32 % keinen weiteren Effekt der Verbesserung liefert, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 8-32 % sein soll.

-Jr-

(j) Fe

Der Eisen-(Fe)-bestandteil wirkt so, daß er die Wärmestoßbeständigkeit von Legierungen weiter verbessert, so daß er, wenn nötig, hinzugegeben wird, wenn insbesondere diese Eigenschaft gefordert wird. Aber ein Gehalt, der kleiner als 1 % ist, liefert nicht den gewünschten Effekt der Verbesserung für die Wärmestoßbeständigkeit, während ein Gehalt über 16 % die Neigung hervorruft, daß die Hochtemperaturhärte verringert wird, und deshalb wurde der Gehalt so festgelegt, daß er 1-16 % sein soll.

(k) Nb und B

Diese Bestandteile wirken so, daß sie die Hochtemperaturhärte (Hochtemperaturabriebbeständigkeit) und Hochtemperaturfestigkeit verbessern, und deshalb werden sie, wenn es nötig ist, hinzugegeben, wenn insbesondere diese Eigenschaften gefordert werden. Aber wenn der Gehalt eines jeden dieser Bestandteile kleiner als 0,001 % ist, wird der gewünschte Effekt der Verbesserung in dieser Wirkung nicht hervorgerufen, während bei einem Gehalt der einzelnen Bestandteile über 1,50 % die Neigung besteht, daß die Wärmestoßbeständigkeit verschlechtert wird, und deshalb wurden diese Gehalte so festgelegt, daß der Gehalt von Nb 0,01-1,50 % und der Gehalt von B 0,001-1,50 % sein soll.

Beste Ausfuhrungsform zur Durchführung der Erfindung.

Die Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung werden nun spezieller durch Beispiele beschrieben, bei denen

auch auf andere Beispiele zum Vergleich Bezug genommen wird.

Beispiele

Die Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung No. 1 bis 52, die Vergleichslegierungen auf Co-Basis No. 1 bis 10 und die herkömmlichen Legierungen No. 1 und No. mit einer Zusammensetzung, die äquivalent den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Legierungen auf Co-Basis war, besaßen jeweils die in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen und wurden durch Schmelzen und anschließendes Gießen, um Schweißstäbe mit 4,8 mm Durchmesser zu bilden, durch kontinuierliches Gießen unter Normalbedingung hergestellt. Die zum Vergleich angegebenen Legierungen auf Co-Basis No. 1 bis 10 haben solche, Zusammensetzungen, daß die Gehalte von einigen Bestandteilen (diese sind in der Tabelle 1 mit Sternchen versehen) außerhalb der Grenzen liegen, die durch die Erfindung festgelegt werden.

Zunächst wurde eine Schweißraupe mit einer kreisringförmigen Gestalt mit 100 mm Durchmesser, 20 nun Breite und 5 mm Dicke durch Zweilagen-Auftragschweißung auf einer Oberfläche eines Trägers aus rostfreiem Stahl (SUS 316) von 120 mm Durchmesser und 20 mm Dicke mit einer TIG automatischen Schweißmaschine aufgebaut, wobei jeweils einer der Schweißstäbe aus den Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung No. 1 bis 52, der Vergleichslegierungen auf Co-Basis No. 1 bis 10 und der herkömmlichen Legierungen auf Co-Basis No. 1 und 2 verwendet wurde, die auf diese Weise hergestellt worden waren.

Dann wurde jede Schweißraupe, die auf dem Träger ausgebildet war» in Messungen der Härte bei Raumtemperatur in Rockwellhärte (C-Skala) und Härte bei 8OO°C in Vickershärte und danach dem Wärmestoßbeständigkeitstest unterworfen, wobei der Träger mit der ausgebildeten Schweißraupe mit kreisringförmiger Gestalt auf 7OO°C erhitzt und 15 Minuten gehalten und danach in Wasser abgeschreckt wurde, was einen Zyklus bildete, der Zyklus wurde wiederholt, und die Anzahl der erreichten Zyklen, bevor die Bildung von Rissen in der Schweißraupe eintraten, wurde gezählt. In ähnlicher Weise wurde unter Verwendung jeweils eines der Stäbe aus Legierung auf Co-Basis eine Schweißurig mit 5 mm Dicke durch Zweilagen-Auftragschweißung auf einer Endoberfläche eines Stabes aus rostfreiem Stahl (SUS 316) mit 15 mm Durchmesser und 100 mm Länge aufgebaut, und eine Testprobe mit 12 mm Durchmesser und 12 mm Dicke wurde von diesem Auftragschweißstück hergestellt. Die Probe wurde einem Test auf Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit unterworfen, wobei die Probe in 40 g auf 915°C erhitztes geschmolzenes Bleioxid 1 Stunde lang eingetaucht wurde und die Verringerung des Gewichtes des Auftragschweiß-Materials nach dem Eintauchen gemessen wurde. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 1 zusammengestellt und angegeben.

-β-

Typen von Legierun gen	1 2	O 1	C	Si	Cr	O 1	Zusammensetzung (Gew.-%)	1 O	Mo	3 3	Ti	10 13	Al Mn Ni	CN CN	_f50 - ,49 -
	3	2	,53 ,26	O, O	15, 15,	2	W	2	3	1, 1,	12	2	,51
	4	2	,13	ο	15,	O	5, 5,	1	3	1,	11	2	,50 -
	5	3	,78	O	15,	O	5,	O	3	1,	10	2	,49
	6	1	,46	O	15,	1	5,	2	5	1,	81	1	,21
	7	1	,50	O	35,	O	5,	1	5	o,	80	1	,22 -
	8	1	,48	2	35,	3	3,	6	5	o,	01	1	,02 -
Cn Ci	9	1	,03	O	10,	2	3,	5	5	2,	00	1	,01
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är Erfi	12 13	O O	,90 ,91	1 1	28, 28,	O 1	2,	84 9	0 0	o, o,	75 56	0 0	,27 - ,63 -
ω •Η tn	14 15	O 1	,92 ,95	1 O	28, 30,	4 1	O, 10,	06 1	9 3	o, o,	54 011	0 3	,65 - ,06 - . -
uf Co-I	16	1	,96 ,51	O O	30, 25,	O	VO OO	1	3	O, o,	35	1	,51
(O	17	1	,50	O	25	,1	1. 6,	rO	3	2,	26	1	,03 -
I	18 19	1 1	,52	O	25	,4 ,7	6,	9 ,8	3 5	3,	47 56	0 0	, 08 — — ,012 -
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	22	1	,52	O	25	,2	2	,7	5	1,	05	5	,41
			,50	O	25	3	,2 ,1	0,
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	r69			,1
,67	,0
,66	,1
,12	,0
,91	,9
,43-	,7
,40	,0 ,10
,51 ,50	,16 ,12
,47 ,97	,78 ,1
,98 ,21	,2
,22	,0
,21	,1 ,6
,20 ,30	,8
,31	,5
,31	,4
,30

Tabelle 1, No. 1 von 3 Blättern

	_	_	Rest	Raumtemp. Härte ^(HR^C)	-M-	-	Wärmestoß beständig keit (Zyklen)	'3490022
		Rest	44	Hochtemp. Härte <H_V>		38	Bleioxid-Korro sionsbeständig keit (g/cnr/h)
	_	Rest	45	310	29	0,007
	- -	Rest	48	320	24	0,007
Zusammensetzung (Gew.-%) Fe Nb B Co	_	Rest	54	337	19	0,008
_	_	Rest	59	350	9	0,009
_	_	Rest	46	374	30	0,011
■ ~	_	Rest	48	322	23	0,016
	- -	Rest	44	330	28	0,012
-	Rest	55	320	13	0,014
- -	Rest	47	351	26	0,004
_	Rest	52	330	21	0,018
	Rest	64	349	9	0,014
_	Rest	46	387	24	0,011
_	Rest	57	328	11	0,009
	Rest	48	362	28	0,016
_	Rest	50	328	24	0,009
Rest	57	335	17	0,012
Rest	62	360	10	0,023
Rest	47	375	22	0,039
Rest	51	332	18	0,026
Rest	60	347	14	0,014
	64	365	8	0,009
378		0,004

Tabelle 1, No. 1 von 3 Blättern (Fortsetzung)

Legierungen auf Co-Basis der Erfindung

U)

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CO

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Zusammensetzung

(Gew.-%)
Fe Nb B Co

Raumtempv Hochtemp. Wärmestoß- Bleioxid-Korro-Härte■ Härte beständig- sionsbeständig-(H ) keit keit

(Zyklen) (g/cm²/h)

1,2 - -

15,6 - -

0,012 -

0,77 -

1,46 -

Rest 46

Rest 49

Rest 51

Rest 45

Rest 50

Rest 52

Rest 51

Rest 47

Rest 46

Rest 50

Rest 54

- 0,011 Rest 45

- 0,6 9 Rest 4 8

- 1,46 Rest 53

- 0,83 0,062 Rest 49

- Rest 50 14,9 - - Rest 48

1,27 - Rest 49

- 1,261 Rest 51

10,2 - - Rest 49

0,76 - Rest 51

0,08 0,802 Rest 53

326	29	0,011
338	24	0,014
342	20	0,016
329	31	0,010
347	26	0,012
353	22	0,013
346	18	0,008
32 8	32	0,015
330	26	0,012
349	20	0,014
360	12	0,015
328	31	0,016
339	22	0,013
355	11	0,010
336	24	0,006
341	28	0,008
327	33	0,016
335	24	0,015
341	18	0,011
344	29	0,013
350	26	0,013
357	22	0,011

Tabelle 1, No. 2 von 3 Blättern (Fortsetzung)

Typen	von	Ul	45	8	1	C	Si	65	Cr	Zusammensetzung	,2	W	,1	MO	,1	Ti	(Gew	, —	%)	Mn	02	Ni	7
Legierun	•Η		9		,24	ο,		15			5		3		1,				_	51	_	4
gen	Ul (Ö CQ	46	10	1			62			,1		,0		,2
I O CD U ß	47	1	1	,25	ο,	63	15		,3	5	,1	3	,2	1,		Al		-		-	7
3 ß	48		1	,27	0,	61	15	,1	5	,3	3	,1	1,	20	2,	51	1,	68	9,
(O -H				,27	0,		15		5		3		1,				0,	11	20,
m ^* It Φ W	49	2	1			61		,0		,1		,1		18	2,	50		09		1
Cn C Ij 3 Φ M Ό	50		1	,26	0,	62	15	,1	5	,0	3	,0	1,	16	2,	52			22,
Φ -H Cn	51		1	,27	0'	60	15	,2	5	,1	3	,0	1,	17	2,	53	0,		-
Φ	52		1	,24	ο,	61	15	,1	5	,0	3	,1	1,				0,
	1		0	,25	ο,	68	15	,1	5	,0	3	,3	1,	20	2,	51	ο,		15,
	2		3	,36*	0,	67	15	,2	5	,1	3	'1	1,	16	2,	53
auf	3		1	,69*	0,	45	15	,6*	5	,7	3	,8	1,	15	2,	50
ß	4	1	,04	ο,	42	8	,1*	2	,6	5	,6	2,	12	²f	51
B 3 M ui	5	0	,05	ο,	51	39	,3	2	_*	5	,01	2,	09	2,	51
φ (O •Η CQ Cn I	6	0	,91	1,	97	28	,1		,8	9	_*	ο,	10	2,	48
Φ O			,96	ο,		30		9				O₁	02	1,	03
-π U Ul	7	O			96		,3		,10		1 ,2*		01	1,	01
			,95	ο,		30		1		1		O₁	76	o,	31
eic	1			22		,3		,1		3,0		58	O,	62		,78
irgl	1	,50	ο,	21	25	,5	6	,0		3,2					-
ω	1	,51	0	, 31	25	,9	6	,7		5,7	4₍	60	O₁	64	-
φ Ul	1	,54	O₁	,47	25	,1	2	,03		_	3,				-	,79
Λ β -H		,01	1		28		4					_*	3,	OO	O
υ Φ υι												71*	O₁	09
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köiru ieri Co		,37	1		29		8					_		_	ο
φ φ α _Γ*\| ^J] (Ö

Tabelle 1, No. 3 von 3 Blättern

- yi -

Zusammensetzung (Gew.-%)

Fe Nb B Co

Raumtemp, Härte

Hοcntemp.
Härte

Warmestoßbeständig-

keit
(Zyklen)

Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit (g/cm?/h)

9	,8	1	- 0,503 Rest	50	336	30	0,012
10	,2		_?07 - Rest	49	334	31	0,016
3		O	Rest	50	347	29	0,014
-			,56 O,OO9Rest	52	350	24	0,012
5	,8	1	- 0,011 Rest	52	353	28	0,012
4	,9		,40 - Rest	51	340	30	0,017
7	»2	O,	1,02 Rest	53	348	28	0,011
9,	9		54 0,031 Rest	54	351	26	0,012
	~		Rest	42	299	45	0,007
	-		— ■" R.O S t	62	380	1	0,012
	-		Rest	43	305	30	0,019
			Rest	59	360	4	0,002
	-		Rest	43	304	28	0,024
	-		Rest	44	306	23	0,008
	-		Rest	59	370	4	0,02 3
	-		Rest	45	305	8	0,007
	-		Rest	64	378	3	0,046
	_		Rest	45	302	20	0,040
	_		- Rest	44	280	5	0,109
	_	Rest	47	291	3	0.10 3

Tabelle 1, No. 3 von 3 Blättern (Fortsetzung)

- ye -

Aus den in Tabelle 1 dargestellten Ergebnissen ist offensichtlich, daß jede der Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung No. 1 bis 52 überlegene Eigenschaften in der Hochtemperaturhärte, der Wärmestoßbeständigkeit und der Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen auf Co-Basis besitzt. Wie andererseits durch die Vergleichslegierungen auf Co-Basis No. 1 bis 10 gezeigt wird, besteht die Neigung, daß dann, wenn der Gehalt von irgendeinem der Bestandteile aus den Grenzen gemäß der Erfindung herausfällt, wenigstens eine Eigenschaft von den vorstehend angegebenen Eigenschaften schlechter als bei den Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung wird.

Obgleich die Ergebnisse der Legierungen auf Co-Basis gemäß der Erfindung beim Einsatz zur Auftragschweißung gezeigt wurden, ergibt sich natürlich, daß diese Legierungen weiterhin auch hervorragende Eigenschaften bei der Gußverwendung besitzen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, haben die Legierungen auf Co-Basis der Erfindung hervorragende Hochtemperaturhärte, Wärmestoßbeständigkeit und Bleioxid-Korrosionsbeständigkeit, die ausreichend genug sind, um die schweren Anforderungen an Motorventile und Ventilsitze für Hochleistungsmaschinen zu erfüllen, so daß sich zeigt, daß diese Teile hervorragende Leistungsfähigkeit über sehr lange Zeitdauer aufweisen, wenn die Legierungen auf Co-Basis der Erfindung für Auftragschweißung und Guß bei der Herstellung von solchen Teilen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die folgende Zusammensetzung besitzen: 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al und der Rest besteht aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben Gewichtsprozent sind.

2. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,5 % Sl, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus, wenn erforderlich, ein Element oder zwei oder mehr Elemente ausgewählt aus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni, 1-16 % Fe, 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben Gewichtsprozent sind, besitzen.

3. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legie-

-Sp

die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben Gewichtsprozent sind, besitzen.

Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0% Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 1-16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Legie-

rungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 18-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus einem EIement oder zwei Elementen, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B, und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn und 8-32 % Ni und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn und 1-16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

9. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn und ein Element oder zwei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,01-1,50 % B, und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

10. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 10-37 % Cr,0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni und 1-16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

11. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 18-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni und ein Element oder zwei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B,

und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Ge-, wichtsprozent sind, besitzen.

12. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si,10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 1-30 % Fe und ein Element oder awei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B, und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

13. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legie rungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 18-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-3,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni und 1-16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreini gungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

14. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbren nungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legie-

rungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-3,50 % Ti, 0,01-5,50% Al plus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni und ein Element oder zwei Elemente von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

15. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni, 1-16 % Fe und ein Element oder zwei Elemente von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

16. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn, 1-30 % Fe und einem Element oder zwei Elementen von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

17. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusaitmensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni, 1-16 % Fe und ein Element oder zwei Elemente von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

-ZT-ÜBERSETZUNG

( Eine Eingabe an WIPO) (Änderung der Ansprüche gemäß Artikel 19 (1) Regel 46)

World Intellectual Property Organization PCT Division 34 cheitiin des Colombettes

1211 Genf 20, Schweiz

Datum: 6.Juni 19 84

Betrifft: Internationale Anmeldung No. PCT/JP84/OOOO6 Anmelder: MITSUBISHI KINZOKU KABUSHIKI KAISHA Vertreter: Wakabayashi, Tadashi Internationaler Anmeldetag: 17.Januar 1984 Referenz des Anmelders oder Vertreters: FBK-506

Sehr geehrte Herren,

Die Anmelderin, die den internationalen Recherchenbericht für die oben angegebene internationale Anmeldung vom 9. April 1984 erhalten hat, reicht hiermit eine Änderung gemäß Artikel 19(1), wie aus den anliegenden drei Blatt ersichtlich ist, ein. Weiterhin ersetzt die Anmelderin hierdurch

■v

3 Blätter (Seiten No. 20, 21 und 22) vollständig, da die gewünschte Änderung auf diesen 3 Blättern enthalten ist. Es werden die Ansprüche 11, 12, 13 und 16 geändert, während die anderen Ansprüche unverändert bleiben.

+) Anmerkung: im deutschsprachigen Text sind es die Seiten 22, 23 und 24.

Die Anmelderin reicht ebenfalls hiermit eine kurze Erklärung zur Erläuterung der Änderung und zur Angabe, inwieweit die Änderungen Einfluß auf die Beschreibung haben, ein.

Unterschrift

Anlagen:

(1) Änderung gemäß Artikel 19(1) (3 Blätter)

(2) Kurze Erklärung

ÜBERSETZUNG

Kurze Erklärung zur Erläuterung der Änderung gemäß Artikel 19 des Patent Cooperation Treaty.

In den Ansprüchen 11 und 13 soll Cr: 18 - 37 % in Cr: 10 - 37 % und in den Ansprüchen 12 und 16 Fe: 1 - 30 % in Fe: 1 - 16 % geändert werden.

Diese Änderungen sind nur Korrekturen von Schreibfehlern und der Inhalt der Erfindung ist nicht verändert worden.

9. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn und ein Element oder zwei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,01-1,50 % B, und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

10. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 ,dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0% Si, 10-37 % Cr,0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni und 1—16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

11«, Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni und ein Element oder zwei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B,

und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

12. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si,10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 1-16 % Fe und ein Element oder awei Elemente, ausgewählt aus 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B, und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

13. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-3,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni und 1-16 % Fe und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

14. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legie-

rungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-3,50 % Ti, 0,01-5,50% Al plus 0,01-2,0 % Mn, 8-32 % Ni und ein Element oder zwei Elemente von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

15. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 8-32 % Ni, 1-16 % Fe und ein Element oder zwei Elemente von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Gewichtsprozent sind, besitzen.

16. Legierungen auf Cobaltbasis für die Verwendung in Motorventilen und Ventilsitzen von Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß diese Legierungen die Zusammensetzung 0,5-3,5 % C, 0,1-3,0 % Si, 10-37 % Cr, 0,1-17,0 % W, 0,1-10,0 % Mo, 0,01-4,50 % Ti, 0,01-5,50 % Al plus 0,01-2,0 % Mn, 1-16 % Fe und einem Element oder zwei Elementen von 0,01-1,50 % Nb und 0,001-1,50 % B und der Rest bestehend aus Co und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Angaben in Ge wichtsprozent sind, besitzen.