DE19917213A1

DE19917213A1 - Verschleißfeste Legierung auf Nickel-Eisen-Basis

Info

Publication number: DE19917213A1
Application number: DE19917213A
Authority: DE
Inventors: Xuecheng Liang; Gary R Strong
Original assignee: Winsert Inc
Current assignee: Winsert Inc
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2019-04-17
Also published as: GB2336599B; GB9902530D0; DE19917213B4; US6200688B1; GB2336599A

Abstract

Es wird eine verschleißfeste Legierung geschaffen, die eine Zusammensetzung, nach Gewicht, von 1,0-2,5 C, 1,5-4,5 Si, 8,0-20,0 Cr, 9,0-20,0 W und/oder Mo, 0,5-2,0 Nb und 20,0-40,0 Fe hat, wobei der Rest Nickel (> 25,0) ist. Diese Legierung zeigt eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eine gute Warmhärte bei relativ geringen Kosten auf, verglichen mit Legierungen auf Nickelbasis gemäß dem Stand der Technik. Die Legierung wird insbesondere als Material für Ventilsitzeinsätze für Dieselkraftstoff-Verbrennungskraftmaschinen genutzt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verschleißfeste Legierungen auf Nickel-Eisen-Basis. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Legierungen auf Nickel-Eisen-Basis, die besonders für Bauteile für Verbrennungskraftmaschinen wie zum Beispiel Ventilsitzeinsätze usw. brauchbar sind.

Legierungen auf Nickelbasis mit hohem Kohlenstoff- und ho hem Chromgehalt (d. h. etwa 20 Gew.-% oder mehr) finden auf grund der guten Verschleißfestigkeit, der ausgezeichneten Oxidationsbeständigkeit sowie der ausgezeichneten Warmhär teeigenschaften breite Anwendung als Materialien für Aus laßventilsitzeinsätze in Verbrennungskraftmaschinen. Das Feingefüge dieser Legierungen auf Nickelbasis kann als Fraktion hohen Volumens aus schweren Karbiden des M₇C₃- und M₂₃C₆-Typs charakterisiert werden, die in eine nickelreiche Mischkristallmatrix eingebettet sind, verstärkt durch ge löste Atome wie Chrom-, Wolfram- oder Molybdänelemente. Diese Legierungen benötigen oftmals einen hohen Prozentsatz an teuren Nickelelementen (d. h. etwa 45 Gew.-% oder mehr) und sogar eine bestimmte Menge an Kobalt in einigen Legie rungen, die noch mehr zu den hohen Herstellungskosten die ser Legierungen beiträgt.

Aus diesen Legierungen gefertigte Auslaßventilsitzeinsätze gewährleisten bei den üblichen Dieselkraftstoffmotoren im allgemeinen eine zufriedenstellende Lebensdauer. Da jedoch die Emissionsstandards eher strenger werden, sind weniger Verbrennungsrückstände als Medien zwischen Ventil und Ein satzsitzflächen verfügbar, die in der Vergangenheit als eine Schutzschicht gedient haben, um den direkten Metall auf-Metall-Kontakt zwischen dem Ventil und den Ventilsitz teilen zu reduzieren. Da derartige Rückstände weniger ver fügbar sind, sind die traditionellen Legierungen auf Nickelbasis aufgrund ihrer Feingefüge und der chemischen Zusammensetzungen der Matrix anfällig für einen unerwünsch ten metallischen Gleitverschleiß aufgrund eines solchen Me tall-auf-Metall-Kontakts, und somit führt ein direkter Me tall-auf-Metall-Kontakt des Ventils und der Ventilsitzein satzflächen zu einem frühzeitigen Verschleiß der Ventil sitzeinsätze. Überdies werden durch die ständig steigenden Anforderungen an Motoren nach mehr Leitungsabgabe pro Zy lindervolumeneinheit die Belastung gesteigert und die Be triebsbedingungen dieser Legierungen auf Nickelbasis ver schlechtert.

Viele der traditionellen Legierungen auf Nickelbasis gehen von Materialien aus, die bei Ventil-Hartmetallauflagen-An wendungen genutzt werden, wobei die Warmhärte und die Oxi dationsbeständigkeit wegen der viel höheren Temperatur (d. h. etwa 649°C [1200°F]) an den Arbeitsflächen von Venti len von spezieller Bedeutung für diese Legierungen sind. Ventilsitzeinsätze jedoch sind an sich nicht solchen hohen Betriebstemperaturen (d. h. typischerweise nur um die 427°C [800°F]) ausgesetzt, und die Materialien, aus denen sie ge fertigt sind, müssen als solche aufgrund der niedrigeren Betriebstemperatur nicht die gleiche Warmhärte und Oxida tionsbeständigkeit aufzeigen. Daher besteht in der Indu strie ein Bedarf nach einer Legierung auf Nickelbasis mit verbesserter Gleitverschleißfestigkeit und mit anderen Ei genschaften, welche speziell für Ventilsitzeinsatz-Anwen dungen angepaßt sind.

Ein wesentliches Merkmal vieler Legierungen auf Nickelbasis gemäß dem Stand der Technik besteht darin, daß ein hoher Chromgehalt erforderlich ist, um eine maximale Korrosions beständigkeit zu erzielen, oder um zur besseren Verschleiß festigkeit nadelförmiges Chromkarbid auszubilden, wie zum Beispiel in den US-Patenten 4 075 999, 4 191 562, 4 228 223, 4 430 297, 5 246 661, 5 360 592 offenbart ist, wobei der Chromanteil im Bereich zwischen 20.0 bis 30.0 Gew.-% oder höher liegt. Mehrere wohlbekannte handelsübliche Le gierungen für Ventilsitzeinsätze, wie sie nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt sind, gehören aufgrund des hohen Chromgehalts zu dieser Gruppe. Bei einigen dieser Legierun gen auf Nickelbasis ist gleichzeitig der Eisengehalt auf ein minimales oder niedriges Niveau gebracht, wie zum Bei spiel in den US-Patenten 4 075 999, 4 191 562, 4 228 223 und 4 279 645 beschrieben ist. Um bessere Hochtemperatur eigenschaften zu erzielen, ist einigen Legierungen auf Nickelbasis eine bestimmte Menge an Kobalt hinzugefügt, wie zum Beispiel in den US-Patenten 4 191 562 und 4 279 645 ge zeigt ist.

Das US-Patent 4 810 464 offenbart eine Legierung auf Eisen basis mit 27.0 bis 43.0 Gew.-% Nickel, 0.1 bis 5.0 Gew.-% Si lizium, bis zu 10.0 Gew.-% Chrom, 0.2 bis 1.5 Gew.-% Kohlen stoff und 3.0 bis 5.0 Gew.-% Bor. Zu beachten ist, daß hoch schmelzende Elemente wie zum Beispiel Molybdän und Wolfram in der Legierung fehlen, was anzeigt, daß die Legierung für Anwendungen bei gemäßigter Temperatur vorgesehen ist.

Eine andere verschleißfeste Legierung auf Nickelbasis hat eine Zusammensetzung, die 0.3-2.0 Gew.-% C, 15.0-25.0 Gew.-% Cr, 2.0-5.0 Gew.-% Mo, 1.0-12.0 Gew.-% Fe, 5.0-20.0 Gew.-% Co, 0.5-2.0 Gew.-% Al enthält, wie im US-Patent 4 279 645 offenbart ist, wobei eine hohe Zugfestigkeit bei erhöhten Temperaturen bei Anwendungen für Luftfahrzeug- Gasturbinen das Hauptziel ist.

Eine Legierung auf Nickel-Eisen-Basis (US-Patent 4 292 074), die für Kipphebelbeläge bei Verbrennungskraftmaschi nen mit obenliegender Nockenwelle benutzt wird, enthält im wesentlichen 0.5-2.0 Gew.-% C, 6-1.0 Gew.-% Si, 0.5-3.0 Gew.-% B, 30.0-60.0 Gew.-% Fe, 30.0-60.0 Gew.-% Ni, und die Gesamtmenge von Cr, Mo und W beträgt 2.0-8.0 Gew.-%. Wie in dem Patent offenbart ist, wird eine maximale Ver schleißfestigkeit unter Schmierbedingungen erzielt, wenn der Siliziumgehalt im Bereich von 6.0 bis 10.0 Gew.-% liegt.

Tabelle 1

Einige Ventileinsatz-Legierungszusammensetzungen (Gew.-%) gemäß dem Stand der Technik

Gegenüber dem oben geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Le gierung bzw. daraus ausgebildete Gegenstände oder Teile zu schaffen, die eine gute Gleitverschleißbeständigkeit sowie gute Warmhärteeigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 9 bzw. 16 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8, 10 bis 15 bzw. 17 bis 22.

Eine erfindungsgemäße Legierung auf Nickel-Eisen-Basis hat eine chemische Zusammensetzung, die im wesentlichen aus

Element
Gew.-%
Kohlenstoff	1.0-2.5
Silizium	1.5-4.5
Chrom	8.0-20.0
Molybdän und/oder Wolfram	9.0-20.0
Eisen	20.0-40.0
Niob	0.5-2.0
Nickel	Rest (< 25.0)

besteht.

Die Legierung ist insbesondere als Material für Ventilsitz einsätze geeignet und zeigt verglichen mit bekannten han delsüblichen Ventilsitzeinsatz-Legierungen auf Nickelbasis gemäß Stand der Technik eine ausgezeichnete Gleitver schleißbeständigkeit und gute Warmhärteeigenschaften auf. Die relativ geringen Werte an Chrom und Nickel und der re lativ hohe Wert an Eisen zusammen mit der Steuerung der an deren Bestandteile in den vorgeschriebenen Bereichen erzeu gen eine Legierung, welche die gewünschte Gleitverschleiß beständigkeit und die gewünschten Warmhärteeigenschaften hat, aber bei viel geringeren Kosten als bei den traditio nellen Ventilsitzeinsatz-Legierungen auf Nickelbasis gemäß Stand der Technik.

Verschiedene metallische Komponenten können aus der Legie rung durch verschiedene Verfahren wie zum Beispiel Gießen oder Pulvermetallformen und Sintern hergestellt werden, wo bei aus solchen Eigenschaften Nutzen gezogen werden kann. Überdies kann die Legierung genutzt werden, um die Kompo nenten mit Hartmetall als Schutzschicht zu versehen.

Gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Zeichnungen offenbart.

Fig. 1 ist eine grafische Darstellung, welche die Wir kungen von unterschiedlichen Nickel/Eisen-Verhältnissen auf die Verschleißfestigkeit von Probelegierungen gemäß der Er findung zeigt,

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, welche die Wir kungen des Siliziumgehalts auf die Verschleißfestigkeit von Probelegierungen gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, welche die Wir kungen des Chromgehalts auf die Verschleißfestigkeit von Probelegierungen gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, welche die Wir kungen des Wolframgehalts auf die Verschleißfestigkeit von Probelegierungen gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, welche die Wir kungen des Niobgehalts auf die Verschleißfestigkeit von Probelegierungen gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, welche die Ver schleißfestigkeit einer Probelegierung gemäß der Erfindung verglichen mit mehreren Legierungen gemäß Stand der Technik zeigt, und

Fig. 7 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittan sicht einer Verbrennungskraftmaschine, die einen darin ein gebauten Ventilsitzeinsatz gemäß der Erfindung hat.

Ein kennzeichnendes Merkmal von Legierungen gemäß der vor liegenden Erfindung besteht darin, daß diese eine signifi kante Menge an Eisen enthalten, die im Bereich von 20.0 bis 40.0 Gew.-% liegt. Die Zufügung von Eisen zu der erfundenen Legierung reduziert nicht nur die Kosten der Legierungen auf Nickelbasis, sondern verbessert außerdem die Hochtempe ratur-Gleitverschleißfestigkeit der Legierung, wie im fol genden detaillierter beschrieben wird. Das feine Mikroge füge der erfundenen Legierung wird durch Steuerung der Menge an Kohlenstoff und Legierungselementen ohne Verzicht auf die Härte der Legierung erzielt. Der Einschluß einer kleinen Menge von Niob (d. h. in der Größenordnung von etwa 1.0-2.0 Gew.-%) ist auch eine Hilfe bei der Verfeinerung des Mikrogefüges der Legierung. Ein anderes wichtiges Ele ment in der Legierung ist Silizium, das, wenn es in dem in Tabelle 2 angegebenen speziellen Bereich eingestellt wird, eine ausgezeichnete Gleitverschleißfestigkeit mit angemes senem Dehnungsvermögen erzeugt.

Beispiele

Es wurden siebzehn unterschiedliche Probelegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung (in Tabelle 2 angegeben) und die fünf Legierungen gemäß Stand der Technik (Tabelle 1) gegos sen und bearbeitet, um Raumtemperaturhärte-, Warmhärte- und Verschleißprüfungen durchzuführen. Die Nennzusammensetzun gen der Proben gemäß der Erfindung sind in Tabelle 2 zusam mengestellt. Die gegossenen Proben wurden für ungefähr 2 Stunden bei etwa 649°C [1200°F] wärmebehandelt und dann luftgekühlt, um innere Spannungen abzubauen und die Proben zu vereinheitlichen.

Die Warmhärte jeder Probelegierung wurde bei einer speziel len Temperatur in einer Hochtemperatur-Härteprüfeinrichtung nach Vickers gemessen. Als Warmhärte-Probestücke wurden ringförmige Probestücke mit 45 mm Außendurchmesser, 32 mm Innendurchmesser und 5 mm Dicke benutzt. Alle Probestücke wurden unter Nutzung von SiC-Sandpapier der Körnung 180, 400 und 600 geschliffen, dann mit Diamantpaste mit 6 µm-Kör nung bzw. mit Aluminiumoxid-Schmirgelpulver mit 0.02 µm-Kör nung poliert. Das Probestück und der Eindringkörper wur den unter Argonatmosphäre für 30 Minuten bei 649°C [1200°F] gehalten, um sowohl im Probekörper als auch im Eindringkör per eine einheitliche Temperatur sicherzustellen. Der Vickers-Eindringkörper besteht aus einem Saphir mit einem Spitzenwinkel von 136 Grad. Gemäß dem ASTM-Standardprüfver fahren E92 082 wurden entlang jeder Ring-Probekörperfläche 10 bis 15 Eindrücke vorgenommen. Die zwei Eindruckdiagona len jedes Eindrucks wurden unter einem Lichtmikroskop unter Nutzung einer Fadenskala gemessen, und die Werte wurden unter Nutzung der ASTM E140-78 Standardhärte-Umwandlungs tabelle für Metalle umgewandelt.

Tabelle 2

Chemische Nennzusammensetzungen (Gew.-%) der Legierungen (Härte nach Vickers: kgf/mm²)

Die Wirkungen von verschiedenen Legierungselementen auf die Warmhärte der Legierung wurden bei 649°C [1200°F] gemessen, da die Warmhärte der meisten Legierungen auf Nickelbasis schnell abzufallen beginnt, wenn die Prüftemperatur 649°C [1200°F] erreicht. Nickel und Eisen sind zwei wichtige Ele mente, welche die Warmhärte der Legierung beeinflussen. Um die Wirkungen des Nickel/Eisen-Verhältnisses auf die Warm härte der Legierung zu untersuchen, wurden vier Probelegie rungen (Proben 1-4) bei Änderung des Verhältnisses von Nickel zu Eisen hergestellt, während die anderen Elemente in der Legierung gleich blieben. Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, setzt die Verringerung des Verhältnisses von Nickel zu Eisen die Warmhärte der Legierung bei 649°C [1200°F] herab, und der Einfluß auf die Härte bei Raumtemperatur wird nur deutlich, wenn das Nickel/Eisen-Verhältnis bis zu 12 Gew.-%/55 Gew.-% beträgt, wobei die Härte der Legierung den Maxi malwert hat, welcher ungefähr 20% höher als bei Legierungen mit anderem Nickel/Eisen-Verhältnis ist.

Ein steigender Siliziumgehalt (Proben 5-9) hat die Wirkung, daß die Warmhärte der Legierung herabgesetzt wird. Ein Zu satz von 6 Gew.-% Silizium (Probe 9) hat die Wirkung, daß die Härte der Legierung bei Raumtemperatur signifikant an steigt (Tabelle 2).

Bei der Erhöhung der Warmhärte ist Chrom effektiver als Wolfram, da es nur einen geringfügigen Anstieg der Warm härte gibt, wenn der Wolframanteil von 15.0 auf 20.0 Gew.-% geändert wird (Proben 16 und 17), während ein signifikanter Anstieg der Warmhärte beobachtet wird, wenn der Chromanteil von 8.0 auf 25.0 Gew.-% ansteigt (Proben 12 und 13).

Auch Zusätze von kleinen Mengen an Niob (Proben 3 und 10) können auf wirksame Weise die Warmhärte der Legierungen verbessern, ein weiterer Anstieg des Niobgehalts von 1.0 bis 2.0 Gew.-% (Probe 11) bringt jedoch keine nennenswerte Erhöhung in der Warmhärte der Legierung hervor.

Zur Messung der Gleitverschleißfestigkeit der Legierungs proben wurde eine Hochtemperatur-Spitze-auf-Platte-Ver schleißprüfeinrichtung benutzt. Im Verschleißmechanismus von Ventilsitzeinsätzen ist der Gleitverschleiß aufgrund der relativen Gleitbewegung, die bei Verbrennungskraft maschinen zwischen den Ventilen und den Ventilsitzeinsätzen auftritt, besonders zu berücksichtigen. Das Spitzen-Probe stück hatte einen Durchmesser von 6.35 mm, war ungefähr 25.4 mm lang und aus Inconel 751 hergestellt, das eine bei Dieselmotoren verwendete übliche Ventillegierung ist. Die Platten wurden aus den Einsatzlegierungen gemäß Tabelle 2 mit Abmessungen von 50.8 mm im Durchmesser und 12.5 mm Dicke gefertigt. Die Prüftemperatur war 427°C [800°F], da die Auslaßventilsitzeinsätze normalerweise bei dieser Tem peratur arbeiten. Die Prüfungen wurden mit Bezug auf ASTM G99-90 ausgeführt. Die Probeplatten wurden mit einer Ge schwindigkeit von 0.13 m/s über eine Gesamtgleitstrecke von 255 m gedreht. Sowohl bei der Spitze als auch den Probe platten wurde nach jeder Prüfung der Gewichtsverlust unter Nutzung einer Waage mit 0.1 mg Genauigkeit gemessen.

Die grafische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt die Wirkung, welche das Nickel/Eisen-Verhältnis auf die Verschleiß festigkeit der Legierungen hat. Entgegengesetzt zu seinen Wirkungen auf die Warmhärte verbessert ein abfallendes Nickel/Eisen-Verhältnis aufgrund des möglichen Einflusses, den das niedrigere Verhältnis auf die plastische Verform barkeit der Nickelmatrix und die Ausbildung von eisenrei chen Siliziden haben kann, die Verschleißfestigkeit der Le gierung bei 427°C [800°F]. Obgleich ein Nickel/Eisen-Ver hältnis von 12 Gew.-%/55 Gew.-% unter den Probelegierungen mit unterschiedlichen Nickel/Eisen-Verhältnissen einen mi nimalen Gewichtsverlust hervorbringt, ist zu erwarten, daß die plastische Verformbarkeit bei einem solchen geringen Nickel/Eisen-Verhältnis drastisch reduziert würde, was bei bestimmten Motoren zur Verringerung der Lebensdauer der aus der Legierung gefertigten Ventilsitzeinsätze führen kann. Eine auffällige signifikante Verringerung des Gewichtsver lusts tritt auf, wenn das Nickel/Eisen-Verhältnis von 51 Gew.-%/15 Gew.-% auf 32 Gew.-%/35 Gew.-% abfällt, und der maximale Gewichtsverlust tritt bei einem relativ hohen Nickel/Eisen-Verhältnis von 51 Gew.-%/15 Gew.-% auf.

Silizium zeigt eine starke Wirkung auf die Gleitverschleißfestig keit der Legierung. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, können Zusätze von Silizium die Gleitverschleißfestigkeit der Le gierung auf signifikante Weise verbessern, wenn der Sili ziumgehalt von 1.0 Gew.-% auf 4.0 Gew.-% ansteigt. Eine dra stische Verbesserung der Gleitverschleißfestigkeit der Le gierung wird beobachtet, wenn der Siliziumanteil bei der Probelegierung Nr. 6 ungeachtet einer Abnahme von 10% im Eisengehalt von 2.0 Gew.-% auf 4.0 Gew.-% zunimmt. Über raschenderweise beginnt die Verschleißfestigkeit jedoch ab zufallen, wenn sich der Siliziumgehalt an 6.0 Gew.-% annä hert, wobei angenommen wird, daß dies deshalb auftritt, weil die Legierung aufgrund der Ausbildung von mehr Silizi den spröder wird. Obgleich 4.0 Gew.-% Silizium die beste Gleitverschleißfestigkeit unter allen Probelegierungen er gibt, kann die effektive Lebensdauer der aus der Legierung mit etwas geringeren Gehalten an Silizium gefertigten Ven tilsitzeinsätze aufgrund der mit geringeren Siliziumgehal ten verbundenen Zunahme der plastischen Verformung vorteil hafter sein. Es wird daher einzusehen sein, daß der opti male Siliziumgehalt verschiedene wichtige Eigenschaften von Ventilsitzeinsätzen in Betracht zieht, wobei ein Silizium gehalt von etwa 3.0 Gew.-% bevorzugt wird.

Der Zusatz einer kleinen Menge an Niob verbessert die Ver schleißfestigkeit der Legierung, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Eine weitere Zufügung von Niob zu der Legierung hat jedoch die Wirkung, daß die Verschleißfestigkeit der Legierung re duziert wird.

Die Wirkung, welche Chrom auf die Verschleißfestigkeit der Legierung hat, ist in Fig. 4 veranschaulicht, wobei eine geringere Chromkonzentration eine Tendenz zur Steigerung der Gleitverschleißfestigkeit der Legierung zeigt. Ein zu geringer Chromgehalt, der deutlich unterhalb von 8.0 Gew.-% liegt, führt jedoch zu einer schlechten Oxidationsbestän digkeit. Der Gewichtsverlust der Legierung steigt auf mehr als das dreifache, wenn der Chromgehalt von 15.0 Gew.-% auf 25.0 Gew.-% geändert wird.

In Fig. 5 wird auch der Einfluß von hochschmelzenden Legie rungselementen wie Wolfram und Molybdän auf die Gleitver schleißfestigkeit der Legierung verglichen. Der Gewichts verlust ist minimal, wenn Wolfram als das einzige hoch schmelzende Legierungselement genutzt wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, während Probelegierungen mit 6.0 Gew.-% oder 12.0 Gew.-% Molybdän einen viel höheren Gewichtsverlust als Probelegierungen zeigen, die nur das Element Wolfram ent halten.

Fig. 6 ist ein Vergleich der Verschleißfestigkeit von Ven tilsitzeinsatz-Legierungen auf Nickelbasis gemäß Stand der Technik aus Tabelle 1 mit der Probelegierung Nr. 3, welcher zeigt, daß die Gleitverschleißfestigkeit der erfindungsge mäßen Legierung den Gleitverschleißfestigkeiten der Legie rungen gemäß Stand der Technik überlegen ist. Überdies sind die Kosten der Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund des Vorhandenseins von großen Mengen an Eisen in den vorliegenden Legierungen signifikant geringer als die Kosten der Legierungen gemäß Stand der Technik, was außer dem die Nutzung von Ferrowolfram oder Ferrochrom als Aus gangsmaterialien gestattet, um die Legierungskosten weiter herabzusetzen.

Fig. 7 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine 10, die einen Kopf 12 mit einer Ventilführung 16 hat, die ein Ventil 14 auf ver schiebbare Weise hält. Ein in Übereinstimmung mit der Er findung aus dem Legierungsmaterial konstruierter Ventil sitzeinsatz 18 ist zum Beispiel durch Preßpassen an der Mündung einer Zulauf- oder Auslaßöffnung 20 des Motors be festigt, um im Zusammenwirken mit dem Kopf 22 des Ventils die Öffnung 20 auf bekannte Weise zu öffnen und zu schlie ßen. Aus den Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Ventilsitzeinsätze 18 zeigen im Gleitkontakt mit dem Ventilkopf 22 eine ausgezeichnete Verschleißfestig keit sowie in Kombination dazu eine gute Warmhärte auf.

Es ist ersichtlich, daß der Ventilsitzeinsatz 18 nur einer von zahlreichen metallischen Herstellungsgegenständen und insbesondere Komponenten von Verbrennungskraftmaschinen ist, bei welchen die erfindungsgemäße Legierung Verwendung finden kann. Demgemäß ist verständlich, daß die Erfindung eine entsprechende Verwendbarkeit für Herstellungsgegen stände im allgemeinen hat.

Die offenbarten Ausführungsbeispiele repräsentieren eine gegenwärtig bevorzugte Form der Erfindung, sind aber ge dacht, diese eher zu veranschaulichen als zu definieren. Die Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.

Es wird eine verschleißfeste Legierung geschaffen, die eine Zusammensetzung, nach Gewicht, von 1.0-2.5 C, 1.5-4.5 Si, 8.0-20.0 Cr, 9.0-20.0 W und/oder Mo, 0.5-2.0 Nb und 20.0-40.0 Fe hat, wobei der Rest Nickel (< 25.0) ist. Diese Legierung zeigt eine ausgezeichnete Verschleißfestig keit und eine gute Warmhärte bei relativ geringen Kosten auf, verglichen mit Legierungen auf Nickelbasis gemäß dem Stand der Technik. Die Legierung wird insbesondere als Ma terial für Ventilsitzeinsätze für Dieselkraftstoff-Verbren nungskraftmaschinen genutzt.

Claims

1. Herstellungsgegenstand, der einem Hochtemperatur- Gleitverschleiß ausgesetzt und aus einer Legierung auf Nickel-Eisen-Basis hergestellt ist, die, in Gewichtsprozent ausgedrückt, im wesentlichen aus etwa 1.0 bis 2.5 Kohlen stoff, etwa 1.5 bis 4.5 Silizium, etwa 8.0 bis 20.0 Chrom, etwa 20.0 bis 40.0 Eisen, etwa 0.5 bis 2.0 Niob, etwa 9.0 bis 20.0 Molybdän und/oder Wolfram und dem Rest von über etwa 25.0 Nickel besteht.

2. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei der Her stellungsgegenstand einen Ventilsitzeinsatz für eine Ver brennungskraftmaschine umfaßt.

3. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Menge an Molybdän und/oder Wolfram im Bereich von etwa 10.0 bis 14.0 Gew.-% liegt.

4. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Menge an Silizium im Bereich von etwa 2.5 bis 3.5 Gew.-% liegt.

5. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Menge an Chrom im Bereich von etwa 12.0 bis 18.0 Gew.-% liegt.

6. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Menge an Niob im Bereich von etwa 0.7 bis 1.3 Gew.-% liegt.

7. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei die Menge an Eisen im Bereich von etwa 32.0 bis 37.0 Gew.-% liegt.

8. Herstellungsgegenstand nach Anspruch 1, wobei Nickel in einer Menge vorhanden ist, die größer als etwa 30 Gew.-% ist.

9. Ventilsitzeinsatzteil, das aus einer Legierung herge stellt ist, die, in Gewichtsprozent ausgedrückt, im wesent lichen aus etwa 1.0 bis 2.5 Kohlenstoff, etwa 1.5 bis 4.5 Silizium, etwa 8.0 bis 20.0 Chrom, etwa 20.0 bis 40.0 Eisen, etwa 0.5 bis 2.0 Niob, etwa 9.0 bis 20.0 Molybdän und/oder Wolfram und dem Rest von über etwa 25.0 Nickel be steht.

10. Teil nach Anspruch 9, wobei die Menge an Molybdän und/oder Wolfram im Bereich von etwa 10.0 bis 14.0 Gew.-% liegt.

11. Teil nach Anspruch 9, wobei die Menge an Silizium im Bereich von etwa 2.5 bis 3.5 Gew.-% liegt.

12. Teil nach Anspruch 9, wobei die Menge an Chrom im Be reich von etwa 12.0 bis 18.0 Gew.-% liegt.

13. Teil nach Anspruch 9, wobei die Menge an Niob im Be reich von etwa 0.7 bis 1.3 Gew.-% liegt.

14. Teil nach Anspruch 9, wobei die Menge an Eisen im Be reich von etwa 32.0 bis 37.0 Gew.-% liegt.

15. Teil nach Anspruch 9, wobei Nickel in einer Menge vor handen ist, die größer als etwa 30 Gew.-% ist.

16. Verschleißfeste Legierung auf Nickel-Eisen-Basis, die, in Gewichtsprozent ausgedrückt, im wesentlichen aus etwa 1.0 bis 2.5 Kohlenstoff, etwa 1.5 bis 4.5 Silizium, etwa 8.0 bis 20.0 Chrom, etwa 20.0 bis 40.0 Eisen, etwa 0.5 bis 2.0 Niob, etwa 9.0 bis 20.0 Molybdän und/oder Wolfram und dem Rest von über etwa 25.0 Nickel besteht.

17. Legierung nach Anspruch 16, wobei die Menge an Moly bdän und/oder Wolfram im Bereich von etwa 10.0 bis 14.0 Gew.-% liegt.

18. Legierung nach Anspruch 16, wobei die Menge an Sili zium im Bereich von etwa 2.5 bis 3.5 Gew.-% liegt.

19. Legierung nach Anspruch 16, wobei die Menge an Chrom im Bereich von etwa 12.0 bis 18.0 Gew.-% liegt.

20. Legierung nach Anspruch 16, wobei die Menge an Niob im Bereich von etwa 0.7 bis 1.3 Gew.-% liegt.

21. Legierung nach Anspruch 16, wobei die Menge an Eisen im Bereich von etwa 32.0 bis 37.0 Gew.-% liegt.

22. Legierung nach Anspruch 16, wobei Nickel in einer Menge vorhanden ist, die größer als etwa 30 Gew.-% ist.