DE833132C

DE833132C - Verwendung von Legierungen als Werkstoff zur Panzerung von Ventilsitzen

Info

Publication number: DE833132C
Application number: DED755A
Authority: DE
Inventors: Heinz Haite; Dr Ernst Kurt Offermann
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1944-11-14
Filing date: 1944-11-14
Publication date: 1952-03-03

Description

Verwendung von Legierungen als Werkstoff zur Panzerung von Ventilsitzen In Brennkraftmaschinen sind die Sitzflächen der Ventile und Ventilsitzringe besonders hoch auf Verzunderung, Korrosion und Verschleiß bei erhöhten Temperaturen beansprucht. Diesen Anforderungen, sind nur Werkstoffe gewachsen, die hoch legiert sind: Um nicht das gesamte Ventil aus einem derartigen Werkstoff herstellen zu müssen, der meist schwierig oder gar nicht verformbar ist, ist man schon seit langem dazu übergegangen, den Ventilteller und den Ventilsitzring an den auf Verschleiß beanspruchten Flächen durch autogenes oder elektrisches Aufschweißen eines hochlegierten Werkstoffes zu panzern. Für diesen Zweck haben sich stellitartige Legierungen bewährt, z. B. eine Legierung mit 25% Chrom, 5% Wolfram, 65% Kobalt und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. Versuche, bei diesen Legierungen Kobalt und Wolfram einzusparen, sind im wesentlichen fehlgeschlagen, da die :gepanzerten Sitze eine zu geringe Lebensdauer aufweisen.
An Stelle der erwähnten Legierungen sind solche vorgeschlagen worden, die etwa o,2 % Kohlenstoff, etwa i % Mangan, etwa i % Silicium, 15 bis 2o% Chrom, 7o bis 8o% Nickel und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthalten, denen außerdem zur Erhöhung des Fließvermögens beim Schweißen etwa 2% Bor zulegiert sind. Derartige Legierungen haben sich zur Panzerung von Ventilen für Brennkraftmaschinen selbst bei stärksten Beanspruchungen bewährt. Sie haben jedoch den Nachteil, daß für ihre Verwendung eine erhebliche Menge Bor benötigt wird, das schwer erhältlich ist. Außerdem hat die Verwendung einer borhaltigen Legierung den Nachteil, daß infolge der Oxydierbarkeit des Bors schmelztechnische Schwierigkeiten auftreten. Beim Schweißen scheidet sich ferner Boroxyd ab, das zu fehlerhaften Schweißauflagen Veranlassung gibt.
Es 'hat sich gezeigt, daß die von dem Panzerwerkstoff verlangten Eigenschaften, wie gute Schweißbarkeit, hohe chemische und mechanische Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen auch mit Legierungen dieser Artunter Verzicht auf den Borzusatz erreicht werden können, wenn genügend hohe Siliciumgehalte bei ausreichenden Kohlenstoffgehalten angewendet werden.
Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, als Werkstoff zur Panzerung von Ventilsitzen in Brennkraftmaschinen durch Aufschweißen eine Legierung zu verwenden mit o,io bis i % Kohlenstoff, 2 bis 6% Silicium, o,io bis 2% Mangan, io bis 20% Chrom, 5o bis 8o% Nickel kund Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen an Phosphor und Schwefel. Vorzugsweise soll der Sfliciumgehalt 3 bis 40/0 :betragen, wobei es zweckmäßig ist, für Kohlenstoffgehalte von 0,4 :bis o,6% zu sorgen. Infolge des verhältnismäßig hohen Siliciumgehaltes bei genügend hohem Kohlenstoffgehalt haben die Legierungen die Eigenschaft, beim Schweißen außerordentlich dünmflüssig zu sein, so daß sie ebensogut verarbeitet werden können wie eine borhaltige Legierung, ohne jedoch deren Nachteile zu zeigen. Den Chrom-Wolfram-Kobalt-Legierungen, die für diese Zwecke verwendet worden sind, sind die Legierungen in jeder Beziehung überlegen.
Es ist zwar an sich bekannt, beispielsweise zum Schweißen von Chromnickelstahlblechen, aus denen Zementationsgefäße hergestellt werden, einen Werkstoff mit 0,3% Kohlenstoff, etwa 170/0 Chrom, o,6% Mangan, 3,5% .Silicium, 54% Nickel und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen zu verwenden. Es konnte aber nicht geschlossen werden, daß eine solche Legierung an Stelle der stellitartigen Werkstoffe m-it hohen Chrom-, Wolfram-und Kobaltgeh alten ,den Beanspruchungen standhalten würde, denen die durch Aufschweißen hergestellte Panzerung eines Ventilsitzes in Brennkraftmaschinen ausgesetzt ist. Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Legierungen können neben den erwähnten Bestandteilen noch Karbidbildner bis zu insgesamt 5 0/0 oder auch seltene Erden einzeln oder zu mehreren in Höhe bis zu i % enthalten. So können z. B. Wolfram, Molybdän, Titan, Tantal, Zirkon, Thorium o. dgl. in den angegebenen Mengen in den Legierungen vorhanden sein.
Die Legierungen können sowohl für das autogene als auch für das elektrische Auftragsschweißen benutzt werden. Im letzten Falle ist es in an sich bekannter Weise besonders zweckmäßig, mit Umhüllungen vu arbeiten, wobei die Zusammensetzung des Schweißstabes im Verhältnis zur Zusammensetzung der Hülle so eingestellt werden kann, daß ,im Hinblick auf die endgültige Zusammensetzung der aufgeschweißten Schicht ein gewisser Prozentsatz an Legierungselementen aus der Umhüllung zubrennt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung von Legierungen mit o,io bis 1 0%, vorzugsweise 0,4 'bis o,6% Kohlenstoff, 2 bis 6%, vorzugsweise 3 bis 4% Silicium, 0,10 bis 2% Mangan, io bis 20% Chrom, 5o bis 8o% Nickel, Rest Eisen als Werkstoff zur Panzerung von Ventilsitzflächen in Brennkraftmaschinen durch Aufschweißen.
2. Verwendung von Legierungen, die neben den in Anspruch i genannten Bestandteilen noch Zusätze an Karbidbildnern in einer Gesamtmenge bis zu 5 % oder seltenen Erden in Mengen bis zu i % einzeln oder zu mehreren enthalten, für den in Anspruch i angegebenen Zweck.