DE4437565A1

DE4437565A1 - Bearing material having good sliding properties

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Publication number: DE4437565A1
Application number: DE19944437565
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Laschimke; Maria Burger
Original assignee: FUERSTLICH HOHENZOLLERNSCHE WE
Current assignee: FUERSTLICH HOHENZOLLERNSCHE WE
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-04-25

Abstract

A bearing material is made of a Cu based alloy contg. 0.15-25% Pb and 0.5-4.5 Ni. The novelty is that the alloy additionally contains 0.1-1.5% Si. Also claimed is a process for producing a steel composite cast material comprising a bearing material. The process comprises: (i) producing a Cu-Ni-Si melt and heating this to 1200-1300, pref. 1250 deg C; (ii) adding finely cut Pb and stirring these in as quickly as possible; and (iii) casting the resulting melt on a preheated steel body. Further claimed is a steel composite cast material mfd. as above, novel in that the joint region between the bearing material and the steel has no metallographically recognisable iron silicide layer.

Description

Die Erfindung betrifft einen neuen Lagerwerkstoff aus einer Cu-Pb-Ni-Si-Legierung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlverbundgußwerkstoffes, welcher diese Legierung umfaßt.The invention relates to a new bearing material made of a Cu-Pb-Ni-Si alloy and a process for the production of a steel composite casting material, which this alloy includes.

Kupferlegierungen mit Bleigehalten bis zu 25% gelten bereits seit langem als eine wichtige Gruppe der Lagerwerkstoffe, die allgemein als Bleibronzen bezeichnet werden. Im einfach sten Falle stellen die Bleibronzen binäre Legierungen von Kupfer und Blei dar.Copper alloys with lead contents up to 25% have long been considered an important one Group of bearing materials commonly referred to as lead bronzes. Im simple At best, the lead bronzes are binary alloys of copper and lead.

In einer Kupfer-Blei-Schmelze ist Blei bis zu einem Gehalt von 36 Massen-% löslich. Im festen Zustand verringert sich mit sinkender Temperatur die gegenseitige Löslichkeit sehr stark, und unterhalb von 327°C, dem Schmelzpunkt von Blei, besteht völlige Unlöslichkeit. Bei der Erstarrung einer Kupfer-Blei-Legierung erfolgt deshalb eine gleichzeitige Kristalli sation von Kupferkristalliten in dentritischer Form und die Ausscheidung von noch flüssigem Blei mit einem geringen Kupfergehalt. Diese Bleischmelze verbleibt in den interdendritischen Hohlräumen des Kupfersekelettes bis zu ihrer vollständigen Erstarrung bei 327°C.In a copper-lead melt, lead is soluble up to a content of 36% by mass. in the solid state, the mutual solubility decreases with falling temperature strong, and below 327 ° C, the melting point of lead, there is complete insolubility. When a copper-lead alloy solidifies, there is therefore a simultaneous crystallization station of copper crystallites in dentritic form and the excretion of still liquid lead with a low copper content. This lead melt remains in the interdendritic Cavities of the copper skeleton until they completely solidify at 327 ° C.

Für einen Lagerwerkstoff ist eine möglichst feine und gleichmäßige Verteilung der Bleiausscheidungen erwünscht. Unter den gießtechnischen Bedingungen der Herstellung von Bleibronzelagern gelingt dies einigermaßen befriedigend nur bis zu einem Legierungsgehalt von ca. 23% Blei, insbesondere dann, wenn die Bleibronze im Schleuderguß vergossen wird und die spezifisch schwerere Bleirestschmelze unter Zentrifugalwirkung gegen die von außen nach innen fortschreitende Erstarrungsfront gepreßt wird.For a bearing material, the distribution should be as fine and uniform as possible Lead excretion desirable. Under the casting conditions of manufacturing Lead bronze stores are able to do this somewhat satisfactorily only up to an alloy content of about 23% lead, especially if the lead bronze is spilled in a centrifugal casting is and the specifically heavier lead melt under centrifugal action against that of solidification front progressing from the inside to the outside is pressed.

Da das Kupferskelett der binären Bleibronzen sehr weich ist, besitzen solche Lagerlegierun gen nur eine geringe Tragfähigkeit und eine geringe Dauerfestigkeit. Außerdem lassen sich diese binären Kupfer-Blei-Legierungen wegen ihrer Neigung zur Wasserstoffaufnahme während des Schmelzens nur mit großen Schwierigkeiten vergießen. Zur Verbesserung der Lagereigenschaften und der Vergießbarkeit werden die Bleibronzen zusätzlich mit bis zu 11 % Zinn und bis zu 2,5% Nickel legiert. Da Bleibronzen fast ausschließlich im Verbundguß mit Stahl vergossen werden, ist es erforderlich, daß die zinnlegierten Bleibronzen eine genügende Warmdehnung besitzen, um die bei der Erstarrung des Bimetall-Verbundkörpers auftretenden Schrumpfspannungen ohne Rißbildung zu ertragen. Es gilt die Regel, daß der Zinngehalt umso niedriger sein muß, je höher der Bleigehalt ist. Durch das Zulegieren von Nickel wird die Warmdehnung etwas verbessert.Since the copper skeleton of the binary lead bronzes is very soft, such bearing alloys have only a low load-bearing capacity and low fatigue strength. In addition, these binary copper-lead alloys because of their tendency to absorb hydrogen shed with great difficulty during melting. To improve the The lead bronze is additionally stored with up to 11 storage properties and castability % Tin and up to 2.5% nickel alloyed. Because lead bronze is almost exclusively used in composite casting be cast with steel, it is necessary that the tin-alloyed lead bronzes have sufficient thermal expansion to prevent the solidification of the bimetallic composite body endure shrinkage stresses occurring without cracking. The rule is that the The higher the lead content, the lower the tin content must be. By alloying Nickel improves the thermal expansion somewhat.

So dürfen Zinn-Bleibronzen mit Bleigehalten von ca. 22% nur 0,5 bis 3% Zinn und ca. 2% Nickel enthalten. Bleibronzen mit ca. 10% Blei können ca. 10% Zinn und ca. 2% Nickel enthalten.Tin-lead bronzes with lead contents of approx. 22% may only contain 0.5 to 3% tin and approx. Contain 2% nickel. Lead bronzes with approx. 10% lead can contain approx. 10% tin and approx. 2% Contain nickel.

Die notwendige Begrenzung des Zinngehaltes bei den hochbleihaltigen Bleibronzen führt dazu, daß mit den bekannten Legierungen die Kombination eines Dendritenskelettes hoher Festigkeit mit dem für gute Gleiteigenschaften und gute Schmutzeinbettfähigkeit erforderli chen hohen Bleianteil nicht zu erreichen ist.The necessary limitation of the tin content in the lead bronze containing high lead leads to the fact that the combination of a dendrite skeleton is higher with the known alloys Strength with the necessary for good sliding properties and good dirt embedding ability Chen high lead content is not attainable.

Die Art der Bleiverteilung in Zinn-Bleibronzen wird gegenüber den binären Bleibronzen nicht wesentlich verändert. Auch die Zinn-Bleibronzen zeigen eine ausgeprägte dendriti sche Erstarrung mit insbesondere in der Nähe der Bindungszone zwischen dem Stahl und der Bleibronze in Richtung des Wärmegefälles ausgerichteten Dendriten und teilweise miteinander in Verbindung stehenden interdendritischen Hohlräumen, die mit Blei gefüllt sind. Ein unerwünschtes Mikrogefüge dieser Art kann nur vermieden werden, wenn die Dendritenbildung in der Legierungsgrundmasse ausgeschlossen wird.The type of lead distribution in tin-lead bronze is compared to the binary lead bronze not changed significantly. The tin-lead bronzes also show a pronounced dendriti solidification, especially in the vicinity of the bond zone between the steel and the lead bronze in the direction of the heat gradient and partially dendrites interconnected interdendritic cavities filled with lead are. An undesirable microstructure of this type can only be avoided if the Dendrite formation in the basic alloy is excluded.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Lagerwerkstoff aus einer hochbleihaltigen Bleibronze mit feiner Bleiverteilung und hoher Härte der Legierungsgrundmasse zu schaffen, die gleichzeitig eine gute Eignung für den Verbundguß mit Stahl aufweist und somit die erörterten und weitere Nachteile des Standes der Technik überwindet.It is therefore an object of the invention to make a bearing material from a high lead content Lead bronze with fine lead distribution and high hardness of the alloy base create, which also has a good suitability for composite casting with steel and thus overcomes the discussed and other disadvantages of the prior art.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine Bleibronze verwendet, bei der das Zinn durch Silizium ersetzt und dieses in ein bestimmtes Verhältnis zum Nickelgehalt gebracht wird, wie es im Anspruch 1 definiert wird.To achieve this goal, a lead bronze is used according to the invention, in which the Tin replaced by silicon and this in a certain ratio to the nickel content brought as it is defined in claim 1.

Durch die Zugabe von Silizium ändert sich der Erstarrungstyp im Vergleich sowohl zu binären Kupfer-Bleibronzen wie auch zu Kupfer-Zinn-Bleibronzen mit oder ohne Nickelge halt. Die erfindungsgemäßen siliziumhaltigen Legierungen erstarren nur schwach den dritisch, aber relativ stark globulitisch. Aufgrund dieser weitgehend globulitischen Er starrung bilden sich nur kleine, wenig miteinander in Verbindung stehende Hohlräume zwischen den Kristalliten. Hierdurch ergibt sich eine feinere, gleichmäßiger Bleiverteilung als bei den herkömmlichen Bleibronzen.The addition of silicon changes the type of solidification compared to both binary copper-lead bronze as well as copper-tin-lead bronze with or without nickel stop. The silicon-containing alloys according to the invention solidify only weakly third, but relatively globulitic. Because of this largely globulitic Er Rigidity only forms small cavities that are not very closely connected between the crystallites. This results in a finer, more even distribution of lead than with conventional lead bronze.

Der erfindungsgemäße Lagerwerkstoff aus einer Legierung auf Kupferbasis enthält 0,15- 25% Blei, 0,5 bis 4,5% Nickel und eine Restmenge an Kupfer mit unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Prozentangaben auf das Gesamtgewicht der Legierung bezogen sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich 0,1 bis 1,5% Silizium enthält. Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Lagerwerkstoff 10 bis 20% Pb, 2 bis 4,5% Ni sowie 0,5 bis 1,2% Si, wobei die Restmenge Cu und unvermeidbare Verunreini gung darstellt. Am meisten bevorzugt enthält die Legierung 15 bis 18% Pb, 3 bis 4,5% Ni, 1% Si und eine Restmenge an Cu.The bearing material according to the invention made of a copper-based alloy contains 0.15 25% lead, 0.5 to 4.5% nickel and a residual amount of copper with unavoidable Impurities, the percentages based on the total weight of the alloy are related, and is characterized in that it additionally 0.1 to 1.5% silicon contains. The bearing material according to the invention preferably contains 10 to 20% Pb, 2 to 4.5% Ni and 0.5 to 1.2% Si, with the remaining amount Cu and unavoidable impurities represents. Most preferably, the alloy contains 15 to 18% Pb, 3 to 4.5% Ni, 1% Si and a residual amount of Cu.

Bevorzugterweise beträgt das Gewichtsverhältnis von Ni zu Si in dem Lagerwerkstoff 3 : 1 bis 4,5 : 1, insbesondere 4,2 : 1.The weight ratio of Ni to Si in the bearing material is preferably 3: 1 up to 4.5: 1, in particular 4.2: 1.

Silizium galt bisher als schädliche Beimengung in Bleibronzen, da es Bleisilikat bildet. Der Siliziumgehalt von Bleibronzen wird deshalb oft auf 0,003% begrenzt ("Lagerwerkstoffe auf Kupferbasis", Herausgeber: Deutsches Kupferinstitut e.V., 1961). Es mußte deshalb zur Realisierung der Erfindung zugleich auch ein Weg gefunden werden, um die Bleisilikatbil dung zu vermeiden. Der Siliziumgehalt der erfindungsgemaßen Bleibronze wurde so bemessen, daß das Silizium im festen Zustand der Legierung vollständig in Form der intermetallischen Verbindung Ni₂Si gebunden ist. Da das Blei auch in der Kupfer-Nickel- Silizium-Grundmasse unlöslich ist- verhält sich die Grundmasse bei ihrer Abkühlung wie das quasibinäre Zweistoff-System Cu-Ni₂Si. Dieses System zeigt eine mit abnehmender Temperatur abnehmende Löslichkeit des Nickelsilizides Ni₂Si im Kupfer ("Niedriglegierte Kupferlegierungen", Seite 193, Herausgeber: Deutsches Kupfer-Institut e.V., 1966) und damit auch Aushärtungsfähigkeit. Die Aushärtung der Legierung kann bereits im Rahmen des Gießprozesses erfolgen, indem unmittelbar nach Beendigung der Erstarrung der auf den Stahlrohling aufgegossenen Schmelze die äußere Kühlung abgebrochen wird und der Ver bundkörper langsam abkühlt. Der Aushärtungseffekt kann durch unterschiedlichen prozen tualen Anteil des Nickelsilizides an der Gesamtlegierung beeinflußt werden.Silicon was previously considered a harmful admixture in lead bronzes because it forms lead silicate. Of the The silicon content of lead bronze is therefore often limited to 0.003% ("bearing materials based on copper ", publisher: Deutsches Kupferinstitut e.V., 1961) Realizing the invention at the same time also found a way to make the lead silicate to avoid dung. The silicon content of the lead bronze according to the invention was so dimensioned that the silicon in the solid state of the alloy completely in the form of intermetallic compound Ni₂Si is bound. Since the lead is also used in the copper-nickel Silicon base is insoluble - the base behaves like when cooled the quasi-binary binary system Cu-Ni₂Si. This system shows one with decreasing Temperature-decreasing solubility of the nickel silicide Ni₂Si in copper ("low-alloy Copper Alloys ", page 193, publisher: Deutsches Kupfer-Institut e.V., 1966) and thus also curing ability. The hardening of the alloy can take place within the framework of the casting process take place by immediately after the solidification on the Steel blank infused melt the external cooling is canceled and the Ver body slowly cools. The curing effect can be achieved by different processes tual proportion of nickel silicide in the total alloy can be influenced.

Der erfindungsgemäße Lagerwerkstoff aus einer Cu-Pb-Ni-Si-Legierung kann vorteilhaft im Gußverbund mit Stahl eingesetzt und ausgehärtet werden. The bearing material according to the invention made of a Cu-Pb-Ni-Si alloy can advantageously be used in Cast composite with steel can be used and cured.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlver bundgußwerkstoffes zu schaffen, der an der Bindungszone keine Rißbildung aufweist und sich durch hohe Tragfähigkeit der Gleitschicht und gute Gleiteigenschaften auszeichnet.It is a further object of the invention to provide a method for producing a steel ver to create cast iron material which has no cracking at the bond zone and is characterized by a high load-bearing capacity of the sliding layer and good sliding properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird zunächst eine Cu-Ni-Si-Schmelze unter Holzkohleabdec kung erschmolzen und mit 0,02% Li desoxidiert. In die auf 1.200 bis 1.300°C, vor zugsweise 1.250 °C, erhitzte Cu-Ni-Si-Schmelze wird kleinstückig zugegebenes Blei so schnell wie möglich eingerührt. Hierdurch erfolgt eine Abkühlung der Schmelze auf 1.100 bis 1.200°C, vorzugsweise 1.150°C. Bei dieser Temperatur wird direkt aus dem Schmelz tiegel auf den vorgewärmten Stahlkörper gegossen. Als Vorwärmtemperatur bewährt sich 940 bis 980°C für Rohlinge mit mehr als 20 mm Wanddicke und 1.000 bis 1.050°C für Stahlkörper mit weniger als 20 mm Wanddicke.To solve this problem, a Cu-Ni-Si melt is first covered with charcoal melting and deoxidized with 0.02% Li. In the to 1200 to 1300 ° C, before preferably 1,250 ° C, heated Cu-Ni-Si melt becomes lead added in small pieces stirred in as quickly as possible. This causes the melt to cool down to 1,100 up to 1,200 ° C, preferably 1,150 ° C. At this temperature, the enamel is made directly crucible poured onto the preheated steel body. Has proven itself as a preheating temperature 940 to 980 ° C for blanks with a wall thickness of more than 20 mm and 1,000 to 1,050 ° C for Steel body with a wall thickness of less than 20 mm.

Diese im Vergleich zu herkömmlichen, siliziumfreien Bleibronzen relativ niedrige Vor wärmtemperatur des Stahlkörpers ist erforderlich, um die Bildung von sprödem Eisensilizid an der Grenzfläche Stahl/Bronze zu vermeiden bzw. zu vermindern.This is relatively low compared to conventional silicon-free lead bronzes Heat temperature of the steel body is required to prevent the formation of brittle iron silicide to avoid or reduce at the steel / bronze interface.

Eine weitere Voraussetzung für die Unterdrückung der Eisensilizidbildung ist neben der niedrigen Vorwärmtemperatur des Stahlkörpers eine möglichst kurze Kontaktzeit der schmelzflüssigen Bronze mit dem vorgewärmten Stahlkörper.Another requirement for the suppression of iron silicide formation is in addition to low preheating temperature of the steel body, the shortest possible contact time molten bronze with the preheated steel body.

Damit trotz niedriger Vorwärmtemperatur und kurzer Kontaktzeit eine gute Bindung zwischen Stahl und Bronze zustandekommt, ist es zweckmäßig, den Stahlkörper nicht außerhalb der Gießmaschine zu erwärmen und dann zum Aufgießen der Bronze in die Gießmaschine zu übertragen, sondern den Stahlkörper in der Gießmaschine selbst zu erwärmen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Erwärmung von derjenigen Oberfläche des Stahles aus, die anschließend begossen werden soll. Dies kann z. B. durch elektrische Induktionserwärmung geschehen. A good bond despite the low preheating temperature and short contact time between steel and bronze, it is advisable not to use the steel body heat outside the casting machine and then pour the bronze into the Casting machine to transfer, but the steel body in the casting machine itself too heat. According to a preferred embodiment, the heating of the surface of the steel that is subsequently to be cast. This can e.g. B. done by electrical induction heating.

Auf diese Weise wird ein Temperaturgradient in dem Stahlkörper erzeugt mit hoher Temperatur an der Aufgußseite und niedrigerer Temperatur an der Gegenseite. Die Ab kühlung und Erstarrung der Schmelze erfolgt deshalb wesentlich schneller als bei einem gleichmäßig durchgewärmten oder bei einem von der Gegenseite aus erwärmten Stahlkör per.In this way, a temperature gradient is generated in the steel body with high Temperature on the infusion side and lower temperature on the opposite side. The Ab The cooling and solidification of the melt is therefore much faster than with one evenly warmed or with a steel body heated from the opposite side by.

Nach erfolgter Erstarrung kann die weitere Abkühlung durch Wasserkühlung auf solche Weise gesteuert werden, daß ein beliebiger Grad der Aushärtung der Bronze erreicht wird.After solidification, the further cooling can be reduced to such by water cooling Controlled in such a way that any degree of hardening of the bronze is achieved.

Vorteilhafterweise erfolgt die Induktionserwärmung dabei durch eine Flußmittelabdeckung hindurch, um jegliche Oxidation des Stahles zu vermeiden. Nach erfolgtem Aufgießen erstarrt die Bronze sehr schnell und mit guter Bindung. Da die Diffusionsgeschwindigkeit des Siliziums in der festen Bronze wesentlich geringer ist als in der Schmelze, findet auch keine nennenswerte Eisensilizidbildung mehr statt. An einem metallographischen Schliff kann bei 500-facher Vergrößerung keine Silizidschicht mehr nachgewiesen werden.The induction heating is advantageously carried out by a flux cover through to avoid any oxidation of the steel. After pouring the bronze solidifies very quickly and with a good bond. Because the diffusion rate of silicon in the solid bronze is significantly lower than in the melt, also finds no significant iron silicide formation takes place. On a metallographic cut a silicide layer can no longer be detected at a magnification of 500 times.

Auf diese Weise hergestellte Stahlverbundgußwerkstoffe, insbesondere Stahlverbundguß lager, zeigen bei einem Siliziumgehalt von 1,1%, einem Nickelgehalt von 4,45% und einem Bleigehalt von 15% nach langsamer Abkühlung in der Gießmaschine eine Brinell härte von 130 in der Bleibronzeschicht (siehe Tabelle 1). Die Härte der Kupfer-Nickel- Silizium-Grundmasse beträgt hierbei 190 HV.Steel composite casting materials produced in this way, in particular steel composite casting bearings, show a silicon content of 1.1%, a nickel content of 4.45% and a Brinell content of 15% after slow cooling in the casting machine hardness of 130 in the lead bronze layer (see Table 1). The hardness of the copper-nickel The basic silicon mass is 190 HV.

Bei sehr dünnwandigen Verbundgußkörpern ist eine langsame Abkühlung oft nicht mög lich. In einem solchen Falle kann die Aushärtung der Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung durch eine nachträgliche Wärmebehandlung bei 450 bis 600°C, vorzugsweise 470°C, für 30 bis 90 min, insbesondere 60 min. durchgeführt werden.With very thin-walled composite castings, slow cooling is often not possible Lich. In such a case, the hardening of the copper-nickel-silicon alloy by a subsequent heat treatment at 450 to 600 ° C, preferably 470 ° C, for 30 to 90 min, especially 60 min. be performed.

Die durch Aushärtung erzielte maximale Härte fällt durch eine im Anschluß an die Glühung bei 450 bis 500°C erfolgende zusätzliche Temperatureinwirkung nur sehr langsam ab. Deshalb ist es z. B. möglich, an den bereits ausgehärteten Verbundgußkörpern eine Nitrierbehandlung des Stahles durchzuführen, ohne daß die Härte der Bleibronze wesentlich sinkt.The maximum hardness achieved by curing falls through one following the Annealing at 450 to 500 ° C is very slow from. Therefore it is e.g. B. possible, a on the already cured composite castings Nitriding treatment of the steel to be carried out without significantly reducing the hardness of the lead bronze sinks.

example 1 Bearing material

Ein Lagerwerkstoff, der die in Tabelle 1 angegebenen Mengen an Cu, Pb, Ni und Si enthält, wird hergestellt, indem inan zunächst eine Cu-Ni-Si-Schmelze in einem Induktions tiegelofen unter Holzkohlenabdeckung erschmilzt und mit 0,02% Li desoxidiert. Die Schmelze wird auf 1.250°C erhitzt, kleinstückiges Blei zugegeben und anschließend so schnell wie möglich eingerührt. Die so erhaltene Legierung wird langsam in der Gießma schine abkühlen gelassen.A bearing material that contains the amounts of Cu, Pb, Ni and Si specified in Table 1 contains, is produced by firstly a Cu-Ni-Si melt in an induction crucible furnace melts under charcoal cover and deoxidized with 0.02% Li. The The melt is heated to 1,250 ° C, small pieces of lead are added and then like this stirred in as quickly as possible. The alloy obtained in this way is slowly poured let cool down.

Anschließend wird gemäß üblicher Verfahren die Brinellhärte des erkalteten Lagerwerk stoffes bestimmt.The Brinell hardness of the cooled bearing is then determined according to customary methods determined.

Example 2 Production of a steel composite casting material

Die in Beispiel 1 erhaltenen Lagerwerkstoffe wurden auf Stahlkörper gegossen, die durch Induktionserwärmung auf der Aufgußseite auf 960°C vorgewärmt waren, und langsam in der Gießmaschine abkühlen gelassen. Danach wurden die Körper einer üblichen Nitrierbe handlung des Stahls bei 530°C für 3 Stunden unterworfen. Die Härte der Bronzeschicht fiel dabei nicht ab, sondern stieg sogar auf 205 HB an.The bearing materials obtained in Example 1 were cast on steel bodies, which by Induction heating on the infusion side were preheated to 960 ° C, and slowly in let the casting machine cool down. After that, the bodies became a common nitriding steel treatment at 530 ° C for 3 hours. The hardness of the bronze layer did not drop, but actually rose to 205 HB.

Example 3 Production of a bearing material

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Lagerwerkstoff hergestellt, jedoch mit einem geringeren Bleigehalt. Dadurch bedingt, liegt die Härte nach der Abkühlung aus der Gießwärme etwas höher als in Beispiel 1. A bearing material was produced in the same way as in Example 1, but with a lower lead content. Because of this, the hardness lies after cooling from the Casting heat slightly higher than in example 1.

Example 4 Production of a steel composite casting material

In gleicher Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Stahlverbundgußwerkstoff hergestellt, jedoch mit einem Bleigehalt von nur 5%. Die Härte der Bronze nach dem Nitrieren lag bei 210 HB.A steel composite casting material was produced in the same way as in Example 2, however with a lead content of only 5%. The bronze hardness after nitriding was 210 HB.

Example 5 Manufacture of a composite bearing material

In gleicher Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Lagerverbundwerkstoff mit einem Bleigehalt von nur 0,5% hergestellt. Die Härte der Bronze lag nach der Abkühlung und ohne zusätzliche Wärmebehandlung bei 208 HB.In the same way as in Example 2, a composite bearing material with a lead content of only 0.5%. The hardness of the bronze was after cooling and without additional heat treatment at 208 HB.

Tabelle 1 Table 1

Die Vorteile einer hochbleihaltigen Bleibronze mit aushärtbarer Grundmasse bestehen in einer mit gewöhnlichen Bleibronzen nicht erreichbaren Tragfähigkeit der Gleitschicht bei unverändert guten Gleiteigenschaften. Da Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen auch bereits ohne Bleianteil relativ gute Gleiteigenschaften besitzen, stellt der erfindungsgemäße Legierungstyp eine sehr vorteilhafte Kombination zwischen harter Grundmasse und weichen Einlagerungen dar.The advantages of a lead bronze with a high lead content and a hardenable base material are a load-bearing capacity of the sliding layer that cannot be achieved with ordinary lead bronzes unchanged good sliding properties. Because copper-nickel-silicon alloys already exist have relatively good sliding properties without lead, the invention provides Alloy type a very advantageous combination between hard base and soft Representations.

Obwohl das Erschmelzen der erfindungsgemäßen Bleibronze höhere schmelzmetallurgische Anforderungen stellt als bei den herkömmlichen Bleibronzen, eignen sich diese ebenso zinnfreien, siliziumhaltigen Bleibronzen sehr gut für den Verbundguß mit Stahl, da durch den Siliziumgehalt die Benetzbarkeit der Stahloberfläche durch die Schmelze erhöht und die Dünnflüssigkeit der Schmelze gefördert wird.Although the melting of the lead bronze according to the invention has higher melting metallurgical As with conventional lead bronzes, these are equally suitable tin-free, silicon-containing lead bronze very good for composite casting with steel, because of the silicon content increases the wettability of the steel surface by the melt and the Thin liquid of the melt is conveyed.

Claims

1. Bearing material made of a copper-based alloy, containing 0.15 to 25% Pb, 0.5 to 4.5% Ni and a residual amount of Cu and unavoidable impurities, characterized in that the alloy additionally 0.1 to 1 , 5% Si, based on the total mass of the alloy.

2. Bearing material according to claim 1, characterized in that that the alloy 10 to 20% Pb, 2 to 4.5% Ni and 0.5 up to 1.2% Si, in particular 15 to 18% Pb, 3 to 4.5% Ni and 1% Si and a residual amount of Cu and unavoidable Contains impurities.

3. Bearing material according to claim 1, characterized in that the weight ratio nis from nickel to silicon is 4 to 4.5.

4. Bearing material according to claim 3, characterized in that the weight ratio nis from nickel to silicon is 4.2.

5. A method for producing a steel composite casting material, comprising a bearing material according to one of claims 1 to 4, in which

i) produces a Cu-Ni-Si melt and heats it to 1,200 to 1,300 ° C., preferably 1,250 ° C.,
(ii) add finely chopped lead and stir in as quickly as possible; and
iii) pouring the resulting melt onto a preheated steel body.

6. The method according to claim 5, characterized in that the steel body in the Casting machine is preheated.

7. The method according to claim 5 and 6, characterized in that the steel body in step iii) to temperatures of 940 to 980 ° C for blanks with a wall thickness of over 20 mm and from 1,000 to 1,050 ° C for blanks with a wall thickness below 20 mm is heated.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that in the steel body by heating the surface that subsequently fumigated sen, a temperature gradient with high temperature on the infusion side is produced.

9. The method according to claim 6 to 8, characterized in that the steel body of the infusion side to the required casting temperature by induction heating is brought.

10. The method according to claim 9, characterized in that to achieve a high Temperature gradient a heating depth of only 4 to 8 mm is maintained.

11. The method according to claim 9 and 10, characterized in that the to be watered Surface of steel covered by flux during induction heating is.

12. The method according to claim 5 to 11, characterized in that the pouring of Steel is cast in the stand.

13. The method according to claim 5 to 11, characterized in that the pouring of Stanles is done by centrifugal casting.

14. The method according to claim 5 to 13, characterized in that the cooling of the Cast body takes place so slowly that the bearing material hardens.

15. The method according to claim 5 to 13, characterized in that the cast body by heat treatment for 30 to 90 min, preferably 60 min, at 450 to 600 ° C, preferably 470 ° C, is cured.

16. A method for producing a steel composite casting material according to claim 5 to 15, characterized in that the cast body is subjected to a nitriding treatment becomes the nitriding hardening of the steel support body and simultaneous hardening its bronze layer.

17. A method for producing a steel composite casting material according to claim 5 to 15, characterized in that the bearing material solidifies so quickly is brought about that the formation of iron silicide at the interface between steel and alloy is prevented.

18. Steel composite casting material, produced according to one of the methods according to claim 5 to 17, characterized in that the connecting zone between the storage plant material and steel has no metallographically recognizable iron silicide layer.