DE3708035A1 - Verschleissfeste, gesinterte legierung auf eisen-basis - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine gesinterte Legierung auf Eisen-Basis zur Verwendung als Material für mechanische Teile und insbesondere auf eine auf Eisen-Basis gesinterte Legierung, welche eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Übereinstimmung mit einem Kontaktteil in dem Fall aufweist, wo die Legierung als Material für einen gleitenden Kontaktabschnitt, z. B. Steuerhebel und Stößel eines Ventilbetätigungsmechanismus eines Verbrennungsmotors, verwendet wird.

Es ist bekannt, daß Teile eines Ventilbetätigungsmechanismus eines Verbrennungsmotors bei steigender Motordrehzahl und Motorleistung einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind, so daß eine große Haltbarkeit von Steuerhebel und Ventilstößel an ihrem gleitenden Kontaktabschnitt, mit dem eine Nockenwelle in Gleitkontakt steht, besonders dringend erforderlich ist. Der gleitende Kontaktabschnitt zwischen Steuerhebel und Ventilstößel ist normalerweise einem erhöhten Anpreßdruck ausgesetzt, so daß deshalb eine hervorragende Verschleißfestigkeit, Abriebbeständigkeit, ein guter Widerstand gegen Lochfraß und eine gute Übereinstimmung mit dem Nockenwellenmaterial erforderlich ist.

In bezug auf diese Erfordernisse wurde bislang ein Steuerhebel verwendet, welcher z. B. aus Schalenhartguß mit einer Oberflächenbehandlung wie Cr-Beschichtung und überziehen der selbstgängigen oder autogenen Legierung durch Heißnebeln und in einem anderen Fall aus einem flüssigphasengesinterten, druckverformten Körper aus einem Fe-Cr-C bestehenden Legierungspulver hergestellt ist.

Bei diesen so hergestellten Steuerhebeln ist derjenige aus Schalenhartguß insofern nachteilig, als er einen geringeren Widerstand gegen Lochfraß und eine geringere Verschleißfestigkeit aufweist. Der Cr-beschichtete Steuerhebel ist wegen der Ablösetendenz der Beschichtung nachteilig. Der mit dem Heißnebelüberzug versehene Steuerhebel ist wegen der Erhöhung der Abnutzung und wegen des sich daraus ergebenden Verschleißes der Kurbelwelle als einem gegenüberliegenden Teil und dgl. unvorteilhaft. Der Steuerhebel, welcher aus der Fe-Cr-C-gesinterten Legierung geformt ist, zeigt normalerweise im Vergleich zu den zuvor erwähnten Steuerhebeln recht gute Eigenschaften; jedoch ist nicht nur seine Verschleißfestigkeit unzureichend, sondern außerdem die Abriebmenge der Kurbelwelle in dem Fall erhöht, wo ein erhöhter Anpreßdruck auf den Steuerhebel und die Nockenwelle aufgebracht wird, so daß die erforderlichen Eigenschaften eines Materials für mechanische Teile eines Ventilbetätigungsmechanismus nicht erfüllt werden.

Eine verschleißfeste, auf Eisen-Basis gesinterte Legierung besteht erfindungsgemäß aus wenigstens einem Bestandteil aus einer Gruppe, welche Molybdän und Wolfram mit einem Anteil von 5-20 Gew.-% umfaßt, und aus Chrom mit einem Anteil von 2-10 Gew.-%, Silicium mit einem Anteil von 0,1-0,9 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 0,7 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,1-0,8 Gew.-%, Bor mit einem Anteil von 0,5-2 Gew.-% und einem aus Eisen und gegebenenfalls Verunreinigungen bestehenden Restanteil.

Bei solch einer gesinterten Legierung kann ein reines Mehrfachkarbid, Mehrfachborid und/oder Mehrfachkarbid-Borid als harte Körner in dem Gefüge einer Matrix homogen dispergiert sein. Demgemäß ist in dem Fall, wo die gesinterte Legierung als ein Material für ein mechanisches Bauteil verwendet wird, auf das ein hoher Anpreßdruck aufgebracht wird, dieser wirksam auf die Anordnung der obenerwähnten harten Körner verteilt, so daß die gesinterte Legierung eine hervorragende Verschleißfestigkeit, Abriebfestigkeit und einen hohen Widerstand gegen Lochfraß aufweist.

Eine verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis besteht erfindungsgemäß im wesentlichen aus wenigstens einem Bestandteil aus der Gruppe, welche Molybdän und Wolfram mit einem Anteil von 5-20 Gew.-% umfaßt, und aus Chrom mit einem Anteil von 2-10 Gew.-%, Silicium mit einem Anteil von 0,1-0,9 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 0,7 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,1-0,8 Gew.-%, Bor mit einem Anteil von 0,5-2 Gew.-% und einem Eisen und gegebenenfalls Verunreinigungen umfassenden Restanteil.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis der folgenden neuen, von den Erfindern gefundenen Information ausgeführt: Von verschiedenen verschleißfesten Legierungen auf Eisen-Basis weist eine, worin feines Karbid, Borid und/oder Karbid-Borid homogen in dem Gefüge einer Matrix verteilt sind, im Gleitkontakt eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf, so daß sie ein ganz hervorragendes Betriebsverhalten, insbesondere bei Verwendung als ein gleitendes Kontaktteil eines Steuerhebels, zeigt. Das Karbid-Borid besteht aus einer Karbid-Borid-Feststofflösung, wobei ein Teil des Karbids durch das Borid oder ein Teil des Borids durch das Karbid substituiert ist.

Die Gründe zum genauen Festlegen der Zusammensetzungen der obenerläuterten erfindungsgemäßen verschleißfesten, gesinterten Legierung auf Eisen-Basis werden nachfolgend erläutert.

Mo und W:

Mo (Molybdän) und W (Wolfram) sind mit C (Kohlenstoff) und B (Bor) verbunden, um ein Mehrfachkarbid, Mehrfachborid und Mehrfachkarbid-Borid zu bilden. Fe (Eisen) und Cr (Chrom) sind ebenso mit C und B verbunden, um ein Mehrfachkarbid, Mehrfachborid und Mehrfachkarbid-Borid zu bilden. Ein solches Mehrfachkarbid, Mehrfachborid und Mehrfachkarbid-Borid gibt der gesinterten Legierung die Verschleißfestigkeit, indem ein Teil von innen in der Matrix in Form einer festen Lösung bzw. Feststofflösung existiert, um dadurch die Matrix zu versteifen und die Anlaßhärtefägigkeit zu verbessern. Wenn jedoch der Anteil von Mo und W weniger als 5 Gew.-% beträgt, kann ein solcher vorteilhafter Effekt nicht in einem wünschenswerten Ausmaß erzielt werden. Wenn der Anteil andererseits 20 Gew.-% übersteigt, kann eine weitere Verbesserung dieses Effekts nicht festgestellt werden; statt dessen ergeben sich in wirtschaftlicher Hinsicht Nachteile. Demgemäß wird der Anteil von wenigstens einer der Mo- und W-Komponenten innerhalb des Bereiches von 5-20 Gew.-% festgelegt.

Cr:

Cr (Chrom) bildet zusammen mit Mo, W und dgl. Mehrfachkarbide und Mehrfachboride, wodurch die Verschleißfestigkeit der gesinterten Legierung, die Härtbarkeit durch ein Bestehen in der Matrix in Form einer festen Lösung, die Anlaßhärtefähigkeit bei erhöhter Temperatur und die Korrosionswiderstandsfähigkeit der Matrix verbessert werden. Wenn der Cr-Anteil geringer als 2% ist, kann ein solcher vorteilhafter Einfluß nicht festgestellt werden. Wenn der Anteil 10% übersteigt, kann nicht nur eine weitere Verbesserung dieses vorteilhaften Einflusses nicht mehr, sondern auch eine Verringerung der mechanischen Festigkeit der gesinterten Legierung festgestellt werden, womit unausweichlich ein Anstieg der Korrosionsangriffsfähigkeit gegenüber einem Teil verbunden ist, das mit der gesinterten Legierung in Eingriff steht. Deshalb wird der Cr-Anteil innerhalb eines Bereiches von 2-10 Gew.-% festgelegt.

Si:

Wenn der Anteil von Si (Silicium) geringer als 0,1 Gew.-% ist, verringert sich der Desoxidationseffekt, wodurch der Sauerstoffgehalt in dem zu sinternen Pulver ansteigt, die Sinterfähigkeit jedoch abnimmt, während das grobe, plattenförmige Karbid M₂C zum Kristallisieren neigt, wodurch die Übereinstimmung bzw. Konkordanz mit dem gegenüberliegenden Teil verringert wird. Auch wenn der Anteil 0,9 Gew.-% übersteigt, kann auf der einen Seite der Desxodationseffekt nicht verbessert werden, auf der anderen Seite verringert sich die Kompaktheit infolge der runden Pulverpartikel. Der Si-Anteil liegt deshalb in einem Bereich von 0,1-0,9 Gew.-%.

M:

Mn (Mangan) hat einen ähnlichen Desoxidationseffekt wie das zuvor erwähnte Si und verringert deshalb den Sauerstoffanteil in dem zu sinternden Pulver, wodurch dessen Sinterfähigkeit verbessert wird. Wenn der Mn-Anteil 0,7 Gew.-% übersteigt, wird die Pulverform rund, wodurch sich dessen Kompaktheit verringert und Kantenabschnitte eines kompakten oder gesinterten Körpers abbrechen können. Deshalb wird der Mn-Anteil auf nicht mehr als 0,7 Gew.-% festgelegt.

P:

Im allgemeinen wurde im Fall der verschleißfesten gesinterten Legierungen ein Verfahren verwendet, bei dem etwa 0,2-0,8 Gew.-% P (Phosphor) als ein Mittel zum Fördern des Sintervorgangs hinzugefügt wird. Erfindungsgemäß beträgt der P-Anteil jedoch aus den folgenden Gründen nicht mehr als 0,05 Gew.-%: Wenn der P-Anteil 0,05 Gew.-% übersteigt, werden das Mehrfachborid oder Mehrfachkarbid-Borid vergröbert, wodurch die Übereinstimmung mit dem gegenüberliegenden Teil verringert wird; außerdem kristallisieren zusätzliche Mehrfachboride oder Mehrfachkarbide-Boride unausweichlich in Form eines Netzwerks an der Korngrenze, wodurch die Festigkeit der Legierung und der Widerstand der Legierung gegenüber Lochfraß verringert werden.

C:

Ein Teil von C (Kohlenstoff) verbindet sich mit den karbidbildenden Elementen, so z. B. Mo, W, Cr und V, um ein Mehrfachkarbid zu bilden, wodurch die Verschleißfestigkeit der Legierung verbessert wird. Der verbleibende Rest von C existiert in Form einer festen Lösung in der Matrix, wodurch eine hohe Raumtemperaturhärte und -festigkeit erzielt wird. Wenn der C-Anteil jedoch geringer als 0,1 Gew.-% ist, kann ein solcher vorteilhafter Effekt nicht mehr festgestellt werden. Wenn der Anteil 0,8 Gew.-% übersteigt, vergrößert sich das Mehrfachborid in kristallisierter Form und wird vergrößert, wodurch sich die Übereinstimmung mit dem gegenüberliegenden Teil verringert. Der C-Anteil wird deshalb auf einen Bereich zwischen 0,1 und 0,8 Gew.-% festgelegt.

Dieses C wird vorzugsweise in Form eines Fe-Mo-W-Cr-V-Si-(Mn)-(Co)-C-zerstäubten Legierungspulver zugefügt, welches einem Vakuumausglühen unterworfen wird. Wenn C einzeln in Form von Graphitpulver zugegeben wird, verbindet es sich mit Fe-B und Fe-Cr-B, welche als ein Ausgangsmaterial von B (Bor) zugegeben werden, wie später erläutert wird, so daß entlang der Korngrenze während des Sinterns ein grobkörniges Karbid-Borid auskristallisiert, wodurch die Angriffsfähigkeit gegenüber dem anderen Teil vergrößert wird. Im Gegensatz dazu verbindet sich in dem Fall, wo C in Form eines vakuumgeglühten Fe-Mo-W-Cr-V-Si-(Mn)-(Co)-C-zerstäubten Pulvers zugegeben wird, der größte Teil von C mit Mo, W, Cr, V, Fe und dgl., wodurch er als feinkörniges Mehrfachkarbid in dem zerstäubten Legierungspulver während des Vakuumausglühens nach der Zerstäubung auskristallisiert.

Demgemäß verbinden sich diese, auch wenn Fe-B und Fe-Cr-B zugefügt werden, mit dem während des Sinterns an oder nahe der Korngrenze befindlichen Mehrfachkarbid, wodurch nur ein Mehrfachkarbid-Borid gebildet wird, welches geringfügig größer als das vorherige Mehrfachkarbid ist, so daß ein feinkörniges Mehrfachkarbid im Korn auch nach dem Sintern erhalten bleibt. Das so verbleibende feinkörnige Mehrfachkarbid ist gleichmäßig zusammen mit dem feinkörnigen Mehrfachborid verteilt, welches infolge des Zerfalls und der zwischen Fe-B, Fe-Cr-B und Mo, W in dem zerstäubten Legierungspulver erfolgten Kristallisation auskristallisiert, so daß ein Gefüge ähnlich zu der erfindungsgemäß gesinterten Legierung erhalten wird.

B:

B (Bor) bildet nach der Verbindung mit Mo, W, V, Cr und Fe ein Mehrfachborid, wodurch eine Verschleißfestigkeit erzeugt wird, in dem ein Teil von B in Form einer festen Lösung in der Matrix existiert, wodurch die Härtefähigkeit der Legierung verbessert wird. Zusätzlich verbindet sich ein Teil des obenerwähnten Mehrfachborids mit C, um ein Mehrfachkarbid-Borid zu bilden, wodurch die Verschleißfestigkeit der Legierung verbessert wird.

Außerdem ist B ein wichtiges Element, um ein feinkörniges Mehrfachborid oder Mehrfachkarbid-Borid zu bilden, wodurch die Verschleißfestigkeit und die Übereinstimmung der erfindungsgemäß gesinterten Legierung verbessert werden. Wenn der B-Anteil jedoch geringer als 0,5 Gew.-% ist, kann ein solcher vorteilhafter Effekt nicht mehr beobachtet werden. Auch wenn der Anteil 2 Gew.-% übersteigt, kann eine weitere Verbesserung des vorteilhaften Effekts nicht mehr beobachtet werden; außerdem ist das Mehrfachborid dann vergröbert, wodurch die Übereinstimmung mit dem gegenüberliegenden Teil verringert wird. Der B-Anteil wird deshalb auf einen Bereich zwischen 0,5 und 2 Gew.-% festgelegt.

Obwohl der B-Anteil erfindungsgemäß in dem Bereich zwischen 0,5 und 2 Gew.-% liegen soll, ist es vorteilhaft, ein Verhältnis (Mo + W-Anteil (in Atomgewicht)) / (B-Anteil (in Atomgewicht) = 0,8-1,5 zwischen dem B-Anteil und dem Mo + W-Anteil festzulegen, um besonders hervorragende Eigenschaften zu erhalten.

Da die Produktionsmenge des Mehrfachborids verringert ist, wenn das obenerwähnte Verhältnis der Atomgewichte 1,5 übersteigt, ist deshalb die Übereinstimmung als ein erfindungswesentlicher Gesichtspunkt verringert. Wenn das Verhältnis der Atomgewichte kleiner als 0,8 ist, ist das Mehrfachborid vergröbert und kristallisiert in Form eines Netzwerks an der Korngrenze aus, so daß eine Übereinstimmung der Legierung mit dem gegenüberliegenden Teil ebenso wie der Widerstand gegen Lochfraß der Legierung abnehmen. Außerdem ist es vorteilhaft, B in Form von Fe-B oder Fe-Cr-B-Legierungspulver zuzugeben.

V, Nb, Ta:

V (Vanadium), Nb (Niob) und Ta (Tantal) verbinden sich mit C zusammen mit Fe und Cr, wodurch ein sehr hartes Mehrfachkarbid und ein Mehrfachborid derart gebildet werden, daß ein Teil des Mo und W durch diese zum Erzielen einer Verschleißfestigkeit substituiert werden, in dem ein Teil von diesen in Form einer festen Lösung in der Matrix existieren, wodurch die Matrix gefestigt und die Temperhärtefähigkeit verbessert wird. Außerdem verhindern V, NB, und Ta ein Vergrößern des Kristallkorns während des Sinterns und ein Vergröbern des Karbids. Wenn wenigstens ein Anteil von V, Nb und Ta geringer als 0,5 Gew.-% ist, wird ein solcher vorteilhafter Effekt kaum beobachtet, so daß die Verschleißfestigkeit und Härte der Legierung verringert sind. Auch wenn der Anteil 8 Gew.-% übersteigt, kann eine weitere Verbesserung auch wegen der auftretenden wirtschaftlichen Nachteile nicht beobachtet werden. Deshalb wird in dem Fall, wo wenigstens eins der V, Nb und Ta vorzugsweise zugegeben wird, der Anteil von wenigstens einem von ihnen im Bereich zwischen 0,5 und 8 Gew.-% festgelegt.

Zusätzlich zu den zuvor erläuterten Elementen kann wenigstens eines der Ti (Titan), Zr (Zirkonium), Hf (Hafnium), Co (Kobalt) oder dgl. als boridbildende Elemente in einer Menge oder einem Anteil von nicht mehr als 12 Gew.-%, falls nötig, zugegeben werden. Eines dieser Elemente, insbesondere Co, bildet nicht nur ein Mehrfachborid wenn es durch einen Teil von Mo, W und dgl. substituiert wird, sondern es existiert in der Matrix in Form einer festen Lösung, wodurch die Rotwarmhärte der Legierung verbessert wird. Demgemäß ist die Zugabe von Co in dem Fall besonders wirksam, wo eine Verschleißfestigkeit nach erfolgtem Erwärmen notwendig ist.

Ferner kann Ni (Nickel) mit einem Anteil zugegeben werden, bei dem die Matrix nicht austenitisiert. Da eine Zugabe von Ni die Korrosionsbeständigkeit der Matrix verbessert, ist es deshalb besonders geeignet für Teile, die einem starken Korrosionsverschleiß ausgesetzt sind, wie z. B. Steuerhebel und hydraulische Heber eines Ventilbetätigungsmechanismus einer mit einem EGR-(Abgasrückführung)System ausgestatteten Dieselkraftmaschine. Wenn jedoch der zugefügte Ni-Anteil so groß ist, daß die Matrix austenitisiert ist, verringert sich nicht nur die Härte der Legierung sondern vergrößert sich auch die Haftfähigkeit mit dem gegenüberliegenden Teil. Vorzugsweise wird deshalb wenigstens ein Element von V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Co und Ni mit einem Anteil von insgesamt nicht mehr als 20 Gew.-% zugegeben.

Es ist außerdem vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße gesinterte Legierung eine Härtezahl auf der Rockwell C-Skala im Bereich von 50-65 aufweist. Wenn die Härtezahl einen Wert unter 50 annimmt, ist die Verschleißfestigkeit der gesinterten Legierung nicht ausreichend. Übersteigt die Härtezahl 65, verringert sich die Übereinstimmung der gesinterten Legierung mit dem gegenüberliegenden Teil in einem unerwünschten Ausmaß.

Es ist außerdem bevorzugt, daß die erfindungsgemäße, gesinterte Legierung ein theoretisches Dichteverhältnis von mehr als 90% aufweist. Wenn das theoretische Dichteverhältnis 90% unterschreitet, weist die Matrix eine geringere Festigkeit und große Poren auf, so daß die Matrix infolge der Kerbwirkung der Poren dazu neigt, aufzubrechen, wodurch ein erhöhter Lochfraß verursacht wird.

Um die erfindungsgemäße, verschleißfeste und auf Eisen-Basis gesinterte Legierung zu bestimmen, werden Beispiele der vorliegenden Erfindung nachfolgend in Gegenüberstellung mit Vergleichsbeispielen erläutert, die außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Als Rohmaterialpulver wurden verwendet ein vakuumgeglühtes Fe-Cr-Mo-W-Si-C-zerstäubtes Pulver (wenn nötig werden V, Nb, Ta und Co hinzugefügt) mit einer Partikelgröße von -100 mesh, ein Fe-Mo-Pulver oder reines Mo-Pulver mit einer jeweiligen Partikelgröße von -325 mesh, ein Fe-W-Pulver oder reines W-Pulver mit einer jeweiligen Partikelgröße von -325 mesh, ein Fe-B-Legierungspulver (mit einem B-Anteil von 20 Gew.-%) mit einer Partikelgröße von -250 mesh, ein Fe-26%P-Legierungspulver mit einer Partikelgröße von -250 mesh, Ferrotitan-, Ferrozirkonium-, Ferrohafnium-Legierungspulvern mit einer jeweiligen Partikelgröße von -250 mesh, ein Carbonyl-Nickel-Pulver mit einer Partikelgröße von -325 mesh und dgl. Diese Rohmaterialpulver wurden in geeigneter Weise vermischt, um eine Vielzahl von Probenpulvern, entsprechend den gesinterten Legierungen, mit in den Tabellen 1A und 1B gezeigten Zusammensetzungen zu erhalten. Zinkstearat wurde zu dem Probenpulver als Schmiermittel zugegeben und damit vermischt, um ein gemsichtes Pulver zu erhalten. Dieses vermischte Pulver wurde in einer bestimmten Form unter einem Druck von 7000 kg/cm² (7 tonf/cm²) druckverformt. Der so erhaltene, gepreßte Pulverkörper wurde dann unter Vakuum bei 1150-1250°C für 60 Min. gesintert, um eine gesinterte Legierung zu erhalten. Die gesinterte Legierung wurde anschließend Abkühl- und Temperbehandlungen unterzogen, um so die erfindungsgemäßen beispielhaften Legierungen (wie die Beispiele) Nr. 1-16 und Vergleichsbeispiellegierungen (wie die Vergleichsbeispiele) Nr. 1-10 zu erhalten, wie die Tabellen 1A und 1B zeigen.

Nachfolgend wurde jedes der so erhaltenen Beispiellegierungen Nr. 1-16 und Vergleichsbeispiellegierungen Nr. 1-10 als ein gleitender Kontaktteil (in Eingriff mit einer Nockenwelle) eines Steuerhebels verwendet, worin eine Befestigungsjustierung einer ventilgetriebenen Vorrichtung eines Vierzylinder OHC benzingetriebenen Verbrennungsmotors untergebracht ist. Ein Verschleißtest wurde durchgeführt, bei dem der vorerwähnte Verbrennungsmotor unter folgenden Bedingungen betrieben wurde: Die Kubelwelle wurde aus Schalenhartguß herstellt, die Motordrehzahl betrug 650 Upm, das Schmieröl war eines (für benzingetriebene Verbrennungsmotoren), das für eine Strecke von 10 000 km verwendet worden war, die Betriebsdauer betrug 600 Std. Andere Testbedingungen waren die gleichen wie bei einer tatsächlichen, mit dem Fahrzeug zurückgelegten Strecke. Nach Abschluß des Tests wurde der Abnutzugsgrad des gleitenden Kontaktabschnitts des Steuerhebels und der Kurbelwelle als gegenüberliegendes Teil gemessen und das Ausmaß des Abriebs sowie des Lochfraßes an dem gleitenden Kontaktabschnitt festgestellt. Die so erhaltenen gemessenen und festgestellten Ergebnisse sind in den Tabellen 1A und 1B dargestellt. Zu Vergleichszwecken zeigt Tabelle 1B zusätzlich ähnliche Ergebnisse, wie sie nach dem Durchführen des Verschleißtestes unter den gleichen Bedingungen wie im Fall der Beispiellegierungen und vergleichenden Beispiellegierungen im Hinblick auf ein herkömmliches Material Nr. 1, bei dem ein Steuerhebel aus einem Schalenhartgußstück hergestellt wurde, ein herkömmliches Material Nr. 2, bei dem ein Steuerhebel mit Cr beschichtet wurde und ein herkömmliches Material Nr. 3 erhalten wurde, bei dem ein Steuerhebel aus Fe-12Cr-C-gesinterter Legierung hergestellt wurde.

Wie die Tabellen 1A und 1B verdeutlichen, wurde beträchtlicher Verschleiß in den Fällen des aus Schalenhartguß hergestellten Steuerhebels, des Cr-beschichteten Steuerhebels und des aus Fe-12Cr-C-gesinterten Legierung hergestellten Steuerhebels, wie Tabelle 1B zeigt, beobachtet, welcher an dem gleitenden Kontaktabschnitt und ebenso an der Nockenwelle als dem gegenüberliegenden Teil aufgetreten ist, da der Verschleißtest unter sehr harten Bedingungen durchgeführt wurde. Außerdem wurden Abnutzung und Lochfraß an ihren Oberflächen festgestellt.

In den Fällen, wo die Steuerhebel aus den gesinterten Legierungen mit Zusammensetzungen außerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche, wie in Tabelle 1A gezeigt, hergestellt wurden, war ein beträchtlicher Verschleiß sowohl an jedem Steuerhebel als auch an dem gleitenden Kontaktabschnitt zu beobachten, während in ihnen Abnutzung und Lochfraß festgestellt wurden. Die aus den herkömmlichen Materialien und den vergleichenden Beispiellegierungen hergestellten Steuerhebel zeigten deshalb keine ausreichende Beständigkeit, um den Erfordernissen zu genügen.

Im Gegensatz dazu zeigten alle aus den erfindungsgemäßen Beispiellegierungen hergestellten Steuerhebel eine hervorragende Verschleißfestigkeit und wiesen keinerlei Beeinträchtigung der Nockenoberfläche der Nockenwelle als gegenüberliegendes Teil auf. Außerdem wurde festgestellt, daß sie eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und Lochfraß besitzen.

Da die gezeigten und beschriebenen Beispiellegierungen eine aus einem getemperten, martensitischen Gefüge und durch Wärmebehandlung hergestellte Matrix aufweisen, ist es augenblicklich, daß die Matrix aus einem Gefüge von Bainit, Perlit, Bainit-Perlit oder dgl. bei geeigneter Auswahl der Bedingungen für die Wärmebehandlung gebildet werden kann.

Obgleich die erfindungsgemäßen Legierungen beispielhaft bei einem gleitenden Kontaktabschnitt eines Steuerhebels verwendet wurden, ist es klar, daß sie bei allen Teilen Verwendung finden können, die einem hohen Anpreßdruck ausgesetzt sind, wie z. B. Ventilstößel, Nocken für Steuerwellen, Ventilbuchsen oder -führungen und Ventilsitze, welche dann eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen.

Tabelle 1A

Tabelle 1B

Claims (8)

1. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, gekennzeichnet durch wenigstens einen Bestandteil aus einer Gruppe, welche aus Molybdän und Wolfram mit einem Anteil von 5-20 Gew.-% besteht, durch Chrom mit einem Anteil von 2-10 Gew.-%, Silicium mit einem Anteil von 0,1 bis 0,9 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 0,7 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,1-0,8 Gew.-%, Bor mit einem Anteil von 0,5-2 Gew.-% und durch einen aus Eisen und gegebenenfalls Verunreinigungen bestehenden Restanteil.

2. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen zusätzlichen Bestandteil aus einer Gruppe, welche aus Vanadium, Niob, Tantal, Titan, Zirkonium, Hafnium, Kobalt und Nickel mit einem Anteil von nicht mehr als 20 Gew.-% besteht.

3. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen zusätzlichen Bestandteil aus einer Gruppe, welche aus Vanadium, Niob und Tantal mit einem Anteil von 0,5-8 Gew.-% besteht.

4. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens einen zusätzlichen Bestandteil aus der Gruppe, welche aus Titan, Zirkonium, Hafnium und Kobalt mit einem Anteil von nicht mehr als 12 Gew.-% besteht.

5. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Atomgewichtsverhältnis zwischen dem Gesamtanteil von Molybdän und Wolfram und Bor 8 : 10 bis 15 : 10 beträgt.

6. Verschleißfeste, gesinterte Legierung auf Eisen-Basis, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesinterte Legierung eine Härtezahl auf der Rockwell C-Skala im Bereich von 50-65 aufweist.

7. Ventilbetätigungsmechanismus eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil aus einer gesinterten Legierung auf Eisen-Basis hergestellt ist, welche im wesentlichen aus wenigstens einem Bestandteil aus einer Gruppe besteht, die Molybdän und Wolfram mit einem Anteil von 5-20 Gew.-% umfaßt und welche Chrom mit einem Anteil von 2-10 Gew.-%, Silicium mit einem Anteil von 0,1-0,9 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 0,7 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,1-0,8 Gew.-%, Bor mit einem Anteil von 0,5-2 Gew.-% und einen aus Eisen und gegebenenfalls Verunreinigungen bestehenden Restanteil aufweist.

8. Steuerhebel eines Ventilbetätigungsmechanismus eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Steuerhebels aus einer gesinterten Legierung auf Eisen-Basis hergestellt ist und in Gleitkontakt mit einer Nockenwelle steht, wobei die gesinterte Legierung im wesentlichen aus wenigstens einem Bestandteil aus einer Gruppe besteht, die Molybdän und Wolfram mit einem Anteil von 5-20 Gew.-% umfaßt, und wobei die gesinterte Legierung Chrom mit einem Anteil von 2-10 Gew.-%, Silicium mit einem Anteil von 0,1-0,9 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 0,7 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,1-0,8 Gew.-%, Bor mit einem Anteil von 0,5-2 Gew.-% und einen aus Eisen und gegebenenfalls Verunreinigungen bestehenden Restanteil aufweist.