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Gußeisen für hoch beanspruchte Kolbenringe Es ist bereits bekannt,
daß Kolbenringe aus grauem Gußeisen mit martensitischem Gefüge hohe 'Verschleißfestigkeit
aufweisen. Das martensitische Gefüge wurde bei den bekannten Kolbenringen entweder
durch Abschreckung, gegebenenfalls in Verbindung mit entsprechender Legierung des
Werkstoffs, oder dadurch erzielt, daß dem Eisen Legierungselemente in solcher Menge
bei-' gegeben wurden, daß es schon bei normaler Ab-
kühlung martensitisch
wird. Als solche Legierungselemente verwendet man neben Molybdän und Chrom vor allem
Nickel, gegebenenfalls in Verbindung mit Mangan. Auf den Nickelgehalt glaubte man
trotz der Kosten und Beschafftingsschwierigkeiten nicht verzichten zu können, um
zu verhindern, daß das Eisen weiß erstarrte und dadurch für den genannten Verwendungszweck
unbrauchbar wurde.
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Es ist auch die Verwendung von Mangan in höheren Gehalten beim Stahl
zur Herstellung eines verschleißfesten Werkstoffs bekannt. Durch den geringen Kohlenstoffgehalt
des Stahles tritt die bei höher gekohlten Eisen gefürchtete Karbidbildung nicht
auf, so daß hier ein Nickelzusatz nicht in Frage kommt.
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Es hat sich nun 'gezeigt, daß man auf das Zulegieren von Nickel völlig
verzichten kann, wenn man das Eisen in an sich bekannter Weise aufkohlt, mit einem
entsprechend gesteigerten Siliciumgehalt
versieht und außerdem den
Mangangehalt über die bisher üblichen Grenzen steigert.
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Erfindungsgemäß soll der Kolbenring, der insbesondere in schnell laufenden
Verbrennungskraftmaschinen, wie Flugmotoren- od. dgl., hohen Beanspruchungen durch
Wäxme und Verschleißz ausgesetzt ist und dabei gute Gleiteigenschaften haben muß,
aus einem im Einzelguß vergossenen grauen Gußeisen bestehen, das einen solchen hohen
Gehalt an Kohlenstoff und Mangan, jedoch kein Nickel enthält. Insbesondere eignet
sich für diesen Zweck gemäß der Erfindung ein Grauguß der Zusammensetzung
3,5 und mehr, vorzugsweise 3,6 bis 40/0 Kohlenstoff, 3 bis
40/0 Silicium, 3 bis ii% Mangan mit den üblichen Gehalten an Phosphor und
Schwefel und den üblichen Verunreinigungen.
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Es hat sich gezeigt,daß schon ein Mangangehalt von 3'/o genügt, um
das Gußeisen mit dem genannten hohen Kohlenstoffgehalt ohne Weißerstarrung martensitisch
zu gießen, auch wenn dem Eisen kein Nickel beigegeben ist. Voraussetzung dafür ist
ein entsprechend geringerQuerschnitt des Kolbenrings, wie er bei Einzelguß und bei
den üblichen Dichtungsringen im Kolben von schnell laufenden. Verbrennungskraftmaschinen
vorliegt. Natürlich ist es möglich, das Gefüge bis zur vollständigen Austenitbildung
zu verändern, wenn man bei solchen Kolbenringen den Mangangehalt über etwa 61/&
steigeit. Gegebenenfalls erweist sich je
nach dem Querschnitt des GußstÜcks
auch ein Mangangehalt von mehr als i i lio, als vorteilhaft.
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. Der hohe Kohlenstoffgehalt des Werkstoffs gemäß der Erfindung,
der mit einer entsprechend starken Ausscheidung'von Graphit in nichteutektischer
Ausbildungsform verbunden ist, sichert durch höhere Oladsorption dem Kolbenring
sehr guteLaufeigenschaften,während das martensitische bis austenitische Grundgefüge
ihm höchste Verschleißfestigkeit, Wärmebeständigkeit und Maßhaltigkeit auch bei
sehr hoher Beanspruchung verleiht. Diese guten Laufeigenschaften des Kolbenrings
gemäß der Erfindung wirken sich vor allem dann aus, wenn die Zylinderlauffläche
aus Stahl oder Leichtmetall besteht. Die hohe Verschleißfestigkeit macht den Werkstoff
aber auch für Dichtungsringe und andere Teile mit Vorteil verwendbar, die keiner
gleitenden Reibung unterworfen sind, wie Ventilsitzringe u. d 1.
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t' -9 Natürlich ist das Eisen auch für Gleitteile anderer Art mit
entsprechendem Querschnitt gut geeignet.
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Als Beispiel eines Kolbenrings gemäß der Erfindung sei ein solcher
mit den Abmessungen von 103 X 90 X 5 mm angegeben, der aus
einem grauen Gußeisen aus 3,6i"/o Kohlenstoff, 3,300/0 Silicium,
0,75010 Phosphor, o,o5o,1/o Schwefel, 3,000/0 Mangan, Rest Eisen und Verunreinigungen
besteht.