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Herstellung von Gegenständen n-it fluten Gleiteigenschaften durch
graphitisierendes Glühen Es ist bekannt, Gußeisen mit weißem Bruchgefüge zu vergießen
und durch ein bestimmtes Glühverfahren (Tempern) seine Kohlenstoffform so umzuwandeln
(Bildung von Temperkohle), daß es zäh, hämmerbar, leicht bearbeitbar und in beschränktem
Maße schmiedbar wird.
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Nach diesem älteren Verfahren muß das nichtschmiedbare weiße Gußeisen
zur Bildung von Temperkohle und damit zur Erzielung einet gewissen Warmbildsamkeit
zunächst einer ersten Warmbehandlung unterworfen werden, worauf die so vorbehandelten
Werkstücke in warmem Zustand durch Schmieden oder Hämmern in die gewünschte Form
überführt werden können, vorausgesetzt allerdings, daß es sich hierbei nur um eine
verhältnisschwache Formänderung handelt. n 'ißig Außer dieser nur beschränkten Warmbildsamkeit
des vorbehandelten Gusses--besteht bei dem Temperverfahren auch noch die Gefahr,
daß während des Schmiedens oder Hämmerns ein Teil der Temperkohle in P.erlit übergeht
und der Guß damit wieder hart und spröde wird. Dies hat gleichzeitig auch ein starkes
absinken der Gleiteigenschaften bzw. der Eigeiischmierfälti(Tlccit des Gusses zur
Folge.
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Weiter ist noch bekannt, daß unter der Voraussetzung einer richtigen
Behandlung die Warmbildsamkeit oder Schmiedbarkeit von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen
erst bei einem Kohlenstoffgehalt von etwa a bis 2,50/0 verlorengeht.
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Es ist ferner bereits bekannt, Gegenstände aus Gußeisen so zu graphitisieren,
daß der gesamte Kohlenstoff in die ungebundene graphitische . Form umgewandelt wird;
derartige Gegenstände-wurden jedoch nicht warm verformt, da graphitisches Gußeisen
als nicht schmiedbar galt: Derartige Gegenstände enthielten vor der Graphitisierung
stets-neben freiem Kohlenstoff auch gebundenen Kohlenstoff, was einen weiteren Grund
dafür darstellte, daß diese Gegenstände als nicht warm verformbar galten.
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Nach der Erfindung werden nun bei der Herstellung von Gegenständen
der genannten Art folgende Maßnahmen angewendet: a) Verwendung einer Eisenlegierung
mit 1,5 bis -2;o% Kohlenstoff und o,9 bis. o,Go'o Silicium, bei der der Kohlenstoffgehalt
nahezu vollständig in gebundener Form vorliegt, b) Herstellung der Ausgangsform
für die Fertigbearbeitung der Gegenstände durch Warmwalzen oder Warmscinnieden der
Eisen-Legierung mit der Maßgabe, daß der Kohlenstoff während des Warmwalzens oder
des NVarmschnliedens nicht als Graphit oder Temperkohle ausfällt, c) Überführung
des gebundenen Kohlenstoites durch Glühen oberhalb des kritischen Punktes in Graphit.
Nach
dem neuen Verfahren kann also das Ausgangswerkstück anstandslos in jede gewünschte
Form überführt werden. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, daß der Kohlen-Stoff
während des Walzens oder Schmiedens nicht als Graphit bzw. Tcmperkohle ausfällt.
Außerdem ist durch das Vorverlegen des Walzens oder Schmiedens vor das Überführen
des gebundenen Kohlenstoffes in Graphit auch die Gefahr einer Rückverwandlung der
graphitischen hohle in I'erlit vermieden. Mit anderen Worten: Die nach dem neuen
Verfahren hergestellten Gegenstände werden Selbst für drehende Bewegungen gute Gleiteigenschiften
aufweisen. Sie eignen sich daher insbesondere für die Herstellung von Brennkräftmaschinenteilen,
wie z. B. Kolbenringen; Gleithülsen und Zylindereinsätzen, die während ihrer Beanspruchung
einer starken Hitze ausgesetzt sind und daher ausgezeichnete Gleiteigenschaften
haben müssen. Schließlich wirkt sich ein hoher Gehaltan graphitischer hohle außer
der erwähnten Verbesserung der Gleiteigenschaften bzw: Eigengchinicrfähigkeit auch
noch in einer Erhöhung der allgemeinen Bearbeitbarkeit der fertigen Werkstücke aus.
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Die Legierung, aus der der Gußblock hergestellt wird, enthält zweckmäßig
etwa 0,750/0 Silicium und etwa 1,700'o Kohlenstoff. Der aus dieser Legierung gewonnene
Gußblock, in welchem der Kohlenstoff .nahezu vollständig in gebundener Form vorliegt,
wird durch Warmverarbeitung in Bleche, Stangen, Stäbe; Röhren oder andere Formen
überführt. Die Stangen «-erden dann zu Kolbenringen, die Stäbe und Röhren zu Futterstücken
für Zylinder, Wellen oder zu anderen Gegenständen verarbeitet. Ebenfalls können
auch die Bleche zu den gewünschten Gegenständen umgeformt werden. Die fertiggeformten
Erzeugnisse oder auch die Bleche, Stangen, Stäbe, Röhren o. dgl., aus denen die
Gegenstände hergestellt werden, werden sodann über den kritischen Punkt der Eisenlegierung
derart erhitzt, daß eine überführung des gebundenen Kohlenstoffes in freien Graphit
eintritt. . Der prozentuale Anteil der Eisenlegierung an Silicium und Kohlenstoff
kann innerhalb der im Anspruch angegebenen Grenzen geändert werden. Es ist bekannt,
daß durch Erhöhung des prozentualen Anteils eines oder beider Elemente die Neigung
des Kohlenstoffies zur graphitischen Ausscheidung ver--größert wird. Wird nun der
Kohlenstofanteil der Eisenlegierung erhöht, so ist es nveckmäßig, den Anteil an
Silicium zu verringern, so daß der gesamte Kohlenstoff oder nahezu die ganze Kohlcnstöffmenge
in dem Gußhlock in gebundener Form vorliegt. Denn wenn ein großer Prozentsatz der
gesamten in dein Gußblock als Graphit vorbanden ist, wie es hcispielsweise bei gewöhnlichem
Gußciscn der Fall ist, so kann der Gußblock nicht so leicht durch Warmverarbeitung
verformt werden. Wein anderseits entweder der Anteil des Siliciums oder derjenige
des Kohlenstoffes oder beide Anteile zu niedrig gewählt sind, so ist es unmöglich,
den' gebundenen Kohlenstoff der aus dem Gußblock gewonnenen Erzeugnisse durch Glühen
in den graphitischen Zustand zu überführen: -Ein Teil des Siliciums kann gegebenenfalls
durch andere die Graphitausscheidung- fürderide Elemente, beispielsweise Nickel,
ersetzt werden. Auch die Zusammensetzung der Eisenlegierung wird sich entsprechend
der Größe des hergestellten Gußblockes und je nach der Geschwindigkeit, mit welcher
der Gußblock gekühlt wird, innerhalb der angegebenen Grenzen ändern. Bei Herstellung
eines Gußblockes; der sehr rasch gekühlt wird, wird der Anteil an Silicium und Kohlen-Stoff
größer au wählen sein als bei langsamerer Abkühlung. -Bei einer besonders zm-eckmäßigen
Ausführungsform der Erfindung wird eine kohlenstoffreiche, etwa 0,75% Silicium und
etwa 1,70% Kohlenstoff enthaltendeEisenlegierun zu einem Block --vergossen. Sollen
beispielsweise Kolbenringe hergestellt werden, so wird dieser Gußblock erhitzt und
zu Stangen ausgewalzt. Die Stangen werden etwa 2 Stunden lang bis auf eine-Temperatur
von etwa 900`' C erhitzt und dann langsam in dem Ofen bis auf etwa 65o° C abgekühlt.
Danach werden die Stangen aus dem Ofen entfernt und entweder in Luft abgekühlt oder
in einen Behälter gelegt, wenn die Luft zu kalt sein sollte oder wenn die Möglichkeit
besteht; daß sie der Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Alsdann werden sie weiter zu
Kolbenringen verarbeitet.
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Achsen oder Wellen, können gemäß der Erfindung aus einem Gußblock
hergestellt werden, der in Stäbe oder Stangen warm gewalzt wird, worauf diese Stäbe
oder Stangen geglüht werden, um den vorher gebundenen Kohlenstoff als Graphit aäszuscheiden.
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Der graphitische Kohlenstoff wirkt nicht nur als Schmiermittel, für
den Fall, daß das Erzeugnis in gleitende oder. drehende Berührung mit einem anderen
Teil gelangt, sondern es erleichtert auch die Bearbeitung der Eisenlegiertuig: Die
Erfindung bietet den Vorteil, Gegenstände, bei denen die Anwesenheit eines :erheblichen
Teiles graphitischen Kohlenstoffes erwünscht ist, dadurch herzustellen, daß sie
aus einem Gußblock aus 1cohlenstorireichem Stahl durch eine verformt und danach
graphitisicrcnd geglüht werden. Mit dein Verfahren gcmiiß der Erfindung können
Gegenstände
hergestellt werden, die eine höchste Zugfestigkeit von etwa 63,36 kg/mm° und eine
Dehnung von i8% oder mehr besitzen; sowohl die Zugfestigkeit als auch die Dehnung
sind erheblich größer als die entsprechenden Werte von gewöhnlichem Gußeisen.
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Wenn die erzeugten Gegenstände außerdem noch einer zusätzlichen Warmbehandlung
unterworfen werden, so können die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes geändert,
d. h. es kann größte Härte oder größte Weichheit des Werkstoffes dadurch erzielt
werden, daß er iii öl, Wasser oder einer sonstigen Flüssig-Iwit oder Luft abgeschreckt
wird.