DE2243196A1

DE2243196A1 - Waermebestaendige und abriebfeste gesinterte legierung.

Info

Publication number: DE2243196A1
Application number: DE2243196A
Authority: DE
Inventors: Minoru Hasegawa; Kaoru Nara; Kentaro Takahashi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-09-01
Publication date: 1973-03-08
Also published as: JPS4832708A; US3795961A

Description

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DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 22 A3 DR. M. KOHLER DIPL.-ING. C GERNHARDT MÖNCHEN HAMIURO

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W.25 411/72 Wr/8/bl

Nippon Piston Ring Co.,Ltd, Tokyo (Japan)

Wärmebeständige und abriebfeste gesinterte Legierung.

Bekannte Metalle, wie Chrom, Kobalt, Wolfram u. dgl.^ haben nicht nur eine hohe Abriebfestigkeit, sondern auch ausgezeichnete Eigenschaften bei hohen Temperaturen, und sie werden daher auf verschiedenen Gebieten angewendet. Jedoch sind bei einem solchen Metall vie^Le Probleme zu lösen, wenn es als gesintertes Maschinenteil benutzt werden soll. Das bedeutet, daß, da das Metall einen hohen Schmelzpunkt hat, die Sinterteraperatur zwangsläufig hoch sein muß und die Sinterzeit verlängert werden muß, was deshalb natürlich kostenmäßig unvorteilhaft ist.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine gesinterte Legierung zu schaffen, die eine hohe Värmebeständigkeit und eine hohe Abriebfestigkeit aufweist und für gleitende Teile geeignet ist, wie beispielsweise Ventilplatten, bei denen eine hohe Wärmebeständigkeit und eine hohe Abriebfestigkeit erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung ist eine gesinterte wärme-

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beständige und abriebfeste Legierung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmigen Zusammensetzung besteht, die O₁6 bis 2 Gew.* Kohlenstoff, 0,5 bis 4 Gew.* Nickel, 0,5 bis 5 Gew.* Molybdän, 6 bis 11 Gew.* Kobalt und ~ als Rest Eisen enthält.

Die Vorteile der Erfindung gehen aus dem Nachstehenden in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Abriebfestigkeit von Beispielen gesinterter Legierungen gemäß der Erfindung, einer herkömmlichen Gußeisenlegierung und einer herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung, die in einer Ventilplattenabriebprüfmaschine geprüft worden sind.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung· der Härte der der Prüfung unterworfenen Legierungen bei erhöhten Temperaturen.

bei

Wenn der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,6 Gew.* beträgt, erhält die Legierung ein*, übermäßig Ferrit enthaltendes Gefüge, so daß eine große Härte nicht erwartet werden kann, während die Legierung, wenn der Kohlenstoffgehalt mehr als 2 Gew.^ beträgt, ein übermäßig Zementit enthaltendes Gtefüge erhält, das sehr stark dahin wirkt, die Legierung spröde zu machen.

Nickel verstärkt das Grundgefüge der Legierung und verbessert die Wärmebeständigkeit und die Abriebfestigkeit, jedoch ist diese Wirkung bei einem Nickelgehalt von weniger als 1 Gew.* gering, während, wenn der Nickelgehalt mehr als 4 Gew,% beträgt, das Gefüge örtlich martensitisch wird, so daß sich die Härte unnötig erhöht.

Molybdän erhöht die Zähigkeit einer Legierung

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sowie die Schlagfestigkeit und die Ermüdungsgrenze, und andererseits verbessert es die Wärmebehandlungs— eigenschaften und stabilisiert das GefUge nach dem Sintern. Jedoch ist die Wirkung geringer, wenn weniger als 0,5 % Molybdän vorhanden sind, und selbst wenn mehr als 5 % vorhanden sind, ist eine einer Verbesserung entsprechende höhere Wirkung nicht erzielbar.

Kobalt wird verwendet, unreine wesentliche Verbesserung der Wärmebeständigkeit und der Abriebfestigkeit bei erhöhten Temperaturen zu erzielen, und es ist zu 6 bis 11 % auf der Basis der synergetischen Wirkung mit anderen Elementen ermittelt worden.

Bei der gesinterten Legierung gemäß der Erfindung ist es sehr vorteilhaft, die Legierung nach dem Formen und Sintern mit geschmolzenem Blei zu imprägnieren, um dem Material eine hohe Dichte und verbesserte Schmiereigenschaften zu verleihen.

Für diesen Fall hat sich experimentell gezeigt, daß die Bleimenge vorteilhaft innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 5 % liegt} bei weniger als 0,Q5% ist die rfirkung der Imprägnierung nicht bemerkenswert, und die Imprägnierung mit mehr als 5 % Blei bedingt ein Problem hinsichtlich der Festigkeit in Bezug auf die Dichte des Materials vor dem Imprägnieren.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert, in denen die angegebenen prozentualen Mengen Gewichtsprozente bedeuten.

Beispiel 1

1,2 % Graphitpulver (Teilchengröße entsprechend -325 US-Siebmaschen, d.h. die Teilchen gehen durch ein Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite hindurch), 2 % Carbonylnickelpulver ( Teilchengröße entsprechend

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-250 US-Siebmaschen bzw· einem Sieb mit 0,058 mm lichter Maschenweite), 2 % (als Molybdän). Ferromolybdänpulver (Teilchengröße entsprechend -150 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite), 10 % Kobaltpulver (Teilchengröße entsprechend -150 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,100 mm lichter Maschenweite), und 1,0 % Zinkstearat als Schmiermittel wurden Eisenpulver (Teilchengröße entsprechend -100 US-Siebmaschen bzw. einem Sieb mit 0,149 mm lichter Maschenweite) als Rest zugesetzt. Die Mischung wurde unter einem Druck von etwa 4,5 to/cm geformt und in einer Atmosphäre von zerfallenem Ammoniumgas bei 1120 bis 1170 ° C während 30 bis 60 Minuten gesintert. Das so erhaltene gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,6g/cm Und eine Rockwell B-Härte von 92.

Das Ergebnis des Abriebtests mit diesem gesinterten Material auf einer Ventilplattenabriebprtifmaschine (Drehzahl 3000 U/min, Federdruck 35 kg, Ventilgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils 0,5 m/sec, Ventilspalt 1 mm, Testwiderholung s zahl 8 χ 10⁵, Material SUH 31 B) ist in Fig. 1 dargestellt, und das Ergebnis der Härtemessungen bei erhöhten Temperaturen ist in Fig. 2 gezeigt.

Beispiel 2

Ein 0,68 ^Kohlenstoff, 0,71 % Nickel, 0,66 % Molybdän, 6,92 % Kobalt und als Rest Elsen enthaltendes gesintertes Material wurde unter den im Beispiel 1 -erläuterten Bedingungen hergestellt und mit geschmolzenem Blei imprägniert. Das so erhaltene gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,4g/cnr und eine Rockwell B-Härte von 90, Der Bleigehalt betrug 0,07 %.

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Beispiel 3

Ein 1,83 % Kohlenstoff, 3,88 % Nickel, 4,79 % Molybdän, 10,62 % Kobalt und als Rest Eisen enthaltendes gesintertes Material wurde unter den im Beispiel 1 erläuterten Bedingungen hergestellt und mit Blei imprägniert. Das so erhaltene gesinterte Material hatte eine Dichte von 6,7 g/cm und eine Rockwell B-Härte von 94. Der Bleigehalt betrug 4,7 %.

Die Ergebnisse der AbriebprUfungen der Materialien gemäß den Beispielen 1, 2 und 3 auf einer Ventilplattenabriebprüfmaschine sind in Fig, 1 und die Ergebnisse der Härteprüfungen bei erhöhten Temperaturen &i»<ä in Fig.2 wiedergegeben«, Zum Vergleich wurden diese Prüfungen mit herkömmlichem Gußeisen und mit einea? herkömmlichen gesinterten Eisenlegierung durchgeführt. Dabei war die Zusammensetzung des Gußeisens und der Eisenlegierung wie folgt:

Eisenlegierung: Kohlenstoff 1 %, Chrom 3 %$

Rest Eisen« Gußeisen : Kohlenstoff 3»02 %, Silizium

2,01 %, Mangan 0,48 %, Chrom

0,81 %, Rest Eisen.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmebeständige und abriebfeste gesinterte Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geformten und gesinterten pulverförmigen Zusammensetzung besteht, die 0,6 bis 2 Gew.% Kohlenstoff, 0,5 bis 4 Gew.$ä Nickel, 0,5 bis 5 Gew.% Molybdän, 6 bis 11 Gew.5o Kobalt und als Rest Eisen enthält.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nach dem Formen und Sintern erfolgte Imprägnierung mit geschmolzenem Blei aufweist.

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