DE2114160B2

DE2114160B2 - Verfahren zur herstellung von ventilsitzringenx auf pulver metallurgischem wege

Info

Publication number: DE2114160B2
Application number: DE19712114160
Authority: DE
Inventors: der Anmelder C22c 39 26 ist
Original assignee: Koehter, Max, Dt Ing , 5802 Wetter
Priority date: 1971-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1972-03-16
Also published as: SE384040B; US3810756A; IT952193B; CH549427A; DE2114160A1; AT324382B; FR2130489A1; LU65022A1; GB1338182A; CA966703A; BE780761A; FR2130489B1

Description

Dieses Ergebnis wurde sowohl bei Verwendung von bleihaltigem als auch bleifreiem Kraftstoff erzielt und Ist deswegen vor. besonderer Bedeutung, weil bleifreie Kraftstoffe in immer größerem Umfang verwendet werden und die bisher eingesetzten Gußringe bei Verwendung von bleifreiem Kraftstoff keine ausreichende Lebensdauer hatten.

Es wurde ferner festgestellt, daß bei Verwendung von Vorlegierungen mii den bisher für erforderlich gehaltenen Mengen von 12% Kobal,' keine Verbesserung der Eigenschaften gegenüber solchen Ringen erzielt wurde, die gemäß der Erfindung mit Vorfcgierungen mit einem Gehalt von 6 bis 7% Kobalt hergestellt wurden. Eine Verringerung des Kobaltgehaltes von 12¹Vo auf 6 bis 7% Kobalt bei den bekannten Ventilsitzringen führte dagegen zu einer so starken Veränderung der Eigenschaften, daß diese Ringe für boch beanspruchte Motoren nicht benutzt werden konnten. Dieses Ergebnis ist überraschend und hat zur Folge, daß Ventilsitzrings gemäß vorliegender Erfindung mit einem Gehalt von nur 6 bis 7% Kobalt in den Fällen eingesetzt werden können, in denen bisher ausschließlich Ringe mit 12°/o Kobalt aus nicht vorlegiertem Pulver benutzt werden konnten. Die Verwendung von vorlegiertem Stahlpulver mit einem erheblich geringeren Kobaltgehalt führt außerdem zu oiner gleichmäßigeren Verteilung der einzelnen Legierungskompor'jnten und zu einer besseren Diffusion des Kohlenstoffs und damit zu einer Erhöhung der Wärmeleitf higkeit, sowie zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit und Erosionsfestigkeit.

Ausführungsbeispiel

Als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Venülsitzringen diente eine pulverisierte Vorlegierung folgender Zusammensetzung:

1,5% Ni,
1,4% Mo₁
6,5% Co,
91,6% Fe.

Mit diesem vorlegierten Stahlpulver wurden 0,8% Kohlenstoff und 1,2% Blei vermischt und das Gemisch bei einem Druck von 3,5 t/cm² zu Ringen verpreßt und dann bei einer Temperatur von UOO⁰C in einer neutralen Atmosphäre etwa 3 Stunden lang gesintert.

Die gesinterten Ringe wurden nach dem Abkühlen bei einem Druck von 12 t/cm^a kalt nachverdichtet, 15 Minuten lang auf eine Temperatur oberhalb des AC3-Punktes erhitzt und dann schnell abgekühlt. Im Anschluß daran wurden die Ringe bei einer Temperatur von 650° C 30 Minuten lang angelassen.

Die so hergestellten Ringe zeigten eine unerwartete Verbesserung hinsichtlich der Korrosion, Erosion und Warmfestigkeit gegenüber Ventilsitzringen, die in üblicher Weise aus einem Pulvergemisch mit einem Kobaltgehalt von 12°/o hergestellt waren.

Beim Einsatz in Motoren wurde ein ausgezeichnetes Laufverhalten festgestellt; nach einer Laufzeit von 500 Stunden unter Vollast waren die Ringe auch bei Verwendung von bleifreiem Kraftstoff noch nicht ausgefallen.

Claims

ρ ... Bleipu'ver, 3,5«/β Nickelpulver, 1,5»/η Molybdän- ratentansprucne: pulv£r md12o/o Koba!tpuiver zugesetzt werden. Die

1. Pulvermetallurgisches Verfahren zur Her- einzelnen Pulver werden gemischt und dann bei einem stellung von Ventilsitzringen mit erhöhter Warm- Druck von 3,5 t/cm-' brikettiert und anschließend bei festigkeit unter Verwendung eines Metallpulvers, 5 einer Temperatur von 1100° in neutraler Atmosphäre das außer Eisen 0,5 bis 1 % Kohlenstoff, 0,7 bis etwa 3 Stunden gesintert. Die gesinterten Werkstücke 1,5% Blei, 1,0 bis 2,0% Nickel, Kobalt und 1,0 werden dann abgekühlt und einer Kaltverdichtung bei bis 2% Molybdän enthält, dadurch gekenn- einem Druck von etwa 12 t/cm- unterworfen, 15 Mizeichnet, daß einer pulverisierten Vorlegie- nuten lang auf eine Temperatur oberhalb des AC 3-rung, die aus 1,0 bis 2% Nickel, 6,0 bis 7,0% io Punktes erwärmt, dann schnell abgekühlt und bei Kobalt, 1,0 bis 2% Molybdän, Rest Eisen und einer Temperatur von 580° C 30 Minuten lang angeübliche Stahlbegleiter besteht, 0,5 bis 1% Kohlen- lassen. Die Brinellfestigkeit des Materials liegt bei stoff und 0,7 bis 1,5% Blei zugesetzt werden, etwa 320 kg/mm² bei Raumtemperatur und bei worauf das Gemisch in an sich bekannter Weise 205 kg/mm² bei einer Temperatur vor 600° C. Nach brikettiert gesintert, kalt oder heiß nachverdichtet 15 diesem Verfahren hergestellte Ventilsit7ringe haben und gegebenenfalls vergütet wird. demnach eine erhöhte Warmfestigkeit und können

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- als Auslaßventile für Kraftfahrzeuge benutzt werden, kennzeichnet, daß die pulverisierte Vorlegierung Bei der praktischen Erprobung der Ringe, die sich außer den erwähnten Legierungsbestandteilen, ausgezeichnet bewährt haben, wurde bei Laufver-1,0 bis 2,0⁰O Chrom und 0,3 bis 0,5% Titan ao suchen auf dem Prüfstand unter Vollast eine Laufzeit enthalt. von 250 Stunden ermittelt.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die Eigenschaften der bekannten Ventil-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- sitzringe mit erhöhter Warmfestigkeit, also der lung von Ventilsitzringen auf pulvermetallurgischem 25 Nickel, Molybdän und Kobalt enthaltenden Ventil-Wege, bei dem ein Eisenpulver, dem Kohlenstoff und sitzringe, hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit, Blei sowie andere Legierungsbestandteile zugesetzt der Erosionsfestigkeit und des Laufverhaltens zu versind, brikettiert, gesintert und einer Nachbehandlung bessern.

urterworfen wird. Diese Nachbehandlung kann ent- Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß weder in einer Heißverdichtung oder in einer Kalt- 30 dies dann möglich ist, wenn die erwähnten Legieverdichtung bei einem Druck bestehen, der den Briket- rungsbestandteile dem Ausgangsgemisch nicht einzeln tierdruck übersteigt. Sowohl an die Heißverdichtung als Pulver zugesetzt werden, sondern wenn als Ausais auch an die Kaltverdichtung kann sich eine Ver- gangsgemisch eine pulverisierte Vorlegierung vergütung anschlichen, bei der das Werkstück auf eine wendet wird, d.h. ein Stahlpulver, das die Legierungstiber dem AC3-Punkt liegende Temperatur kurzzeitig 35 bestandteile enthält.

erhitzt, dann rasch abgekühlt und darauf bei Tempe- Bei einem pulvermetallurgischen Verfahren zur

raturen bis zu 650" C angelassen wird. Man kann vor Herstellung von Ventilsitzringen mit erhöhter Warm-

der Kaltverdichtung auch noch eine zusätzliche festigkeit unter Verwendung eines Metallpulvers, das

Warmbehandlung durchführen. außer Eisen 0,5 bis 1% Kohlenstoff, 0,7 bis 1,5%

Zum Stand der Technik gehört ein Gleit- und Ver- 40 Blei, 1,0 bis 2,0% Nickel, Kobalt und 1,0 bis 2,0%

schleißwerkstoff für Zylinderlaufbüchsen und Ventil- Molybdän enthält, besteht die Erfindung darin, daß

sitzringe, der nach dem erwähnten Verfahren herge- einer pulverisierten Vorlegierung, die aus 1,0 bis

stellt ist und der zur Erhöhung seiner Festigkeit außer 2% Nickel, 6,0 bis 7% Kobalt, 1,0 bis 2% MoIy b-

Eisen und Kohlenstoff, der in dem fertigen Erzeugnis dän, Rest Eisen und übliche Stahlbegleiter besteht,

in Mengen vor. 0,5 bis I⁰O vorliegt, 1 bis 4% Blei 45 0,5 bis 1,0% Kohlenstoff und 0,7 bis 1,5% Blei zu·

und Nickel in Mengen von 0,5 bis 5% enthält. gesetzt werden, worauf das Gemisch in an sich be-

Für bestimmte Anwendungsgebiete, beispielsweise kannter Weise brikettiert gesintert, kalt oder heiß

zur Herstellung von Ventilsitzringen für die Auslaß- nachverdichtet und gegebenenfalls vergütet wird,

ventile von Kraftfahrzeugen, ist es erforderlich, daß Die Erfindung sieht ferner vor, daß die pulverisierte

der Werkstoff neben den erwähnten Festigkeitseigen- so Vorlegierung außer den erwähnten Legierungs-

schaften eine erhöhte Warmfestigkeit, d.h. ausrei- bestandteilen, 1,0 bis 2,0% Chrom und 0,3 bis 0,5%

chende Festigkeitswerte bei Temperaturen bis zu Titan enthält.

650° aufweist. Für die Auslaßventile von Kraftfahr- Wie Versuche mit nach dem Verfahren gemäß vorzeugen sind aus dem USA.-Patent 3 471 343 Ventil- liegender Erfindung hergestellten Ventilsitzringen ersitzringe mit erhöhter Warmfestigkeit bekannt, die 55 geben haben, führt die Verwendung einer Vorlegieaus einem Pulvergemisch hergestellt sind, das vor rung an Stelle einzelner Pulver der Legierungsbestand· der oben beschriebenen Behandlung folgende Zu- teile zu Ringen, die hinsichtlich der Warmfestigkeit, sammensetzung hat: der Korrosionsbeständigkeit sowie der Erosionsfestig· η η Wo 1 ς 0/ n,„«t,;> keit ein wesentlich besseres Laufverhalten zeigen; in μ* Au η? ' ⁶° es konnte ferner eine merkliche Steigerung der Warm· ifi SI ?n./!£5-i ableitung festgestellt werden. Während bei unter 1 3 M. 1 «// £2'riun ^Vollast durchgeführten Lauf versuchen die bekannten iiSSSi ^untef Verwendung eines Gemischpulvers mit 12%

^Kobalt hergestellten Ventilsitzringe bei einer Laufzeit

_{fis yon etwa 25Q Stuflde}„_{( die an} „j_{ch sehr} hrjch ist, aus·

Die Herstellung von derartigen Ventilsitzringen er- fielen, arbeiten Motoren, die mit Ventilsitzringen gefolgt nach dem bekannten Verfahren in der Weise, maß vorliegender Erfindung ausgestattet waren, nach daß 78% eines Sintereisenpulvers, 1% Graphit, 4% einer Laufzeit von 500 Stunden noch einwandfrei.