DD270931B1

DD270931B1 - Verschleissfeste messinglegierung

Info

Publication number: DD270931B1
Application number: DD31324488A
Authority: DD
Inventors: Joachim Ehrich; Helmut Ullwer; Rainer Herath; Wigbert Kowalski; Petra Schmidt
Original assignee: Hettstedt Walzwerk
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1992-06-04
Also published as: DD270931A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen und mit ausreichender Kaltumformbarkeit, welche bei eingeengten Härtewerten für die Herstellung von Ventilschaftführungen von Verbrennungsmotoren Anwendung findet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung 57 bis 58,6 Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8 Ma. % Al, 1.6 bis 2,2 Ma. % Mn, 0,5 bis 0,8 Ma. % Si, 0,4 bis 0,6 Ma.-% Pb, 0,5 bis 0,8 Ma. % Fe, 0,2 bis 0,4 Ma. % Sn, Rest Zn aufweist.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lesungen Einige Kupferbasislegierungen besitzen eine ausgeprägte Verschleißfestigkeit. Mit der Weiterentwicklung des Standes der Technik ist man deshalb bemüht, diese Kupferbasislegierungen In chemischer und krlstallographischer Hinsicht den jeweils

neuen technischen Aufgaben anzupassen. Speziell bei Ventilschaftführungen und Ventileitzringen von Verbrennungsmotoren, die der Einwirkung heißer Verbrennungsgase ausgesetzt sind, wirken mechanischer und chemischer Angriff bei hoher thermischer Belastung gleichzeitig auf das Material ein. Für diesen Anwendungsfall wurden komplexe Legierungen entwickelt, deren Bestandteile durch die Kombination ihrer Eigenschaften die Gebrauchseigenschaften des daraus hergestellten Bauteils gewährleisten sollen.

So soll die mit der Zugabe des Zinks zum Kupfer verbundene Mischkristallhärtung die Festigkeit der Legierung steigern und die Bildung dünner Oxidhäute beider Metalle durch selbstschmierende Eigenschaften die Verschleißfestigkeit verbessern. In

gleicher Weise steigern Zinn und Aluminium die Festigkeit der Legierung und erhöhen die Verschleißfestigkeit sowie die

Korrosionsbeständigkeit. Geringe Eisengehalte wirken kornfeinend, während Bleizusätze die Zerspanbarkeit verbessern. Silizium und Mangan sind durch die Bildung von Mangansiliciden wesentliche Träger der Verschleißfestigkeit. Zur Steigerung

der Härte ist es bekannt, zusätzlich weitere Metalle zuzulegieren, beispielsweise Chrom und Phosphor (DE-AS 2145690).

Durch Hinzufügen weiterer Elemente wurde versucht, die Standzeit des Werkstoffes, insbesondere durch Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, weiter zu erhöhen. Es ist eine derartige Legierung bekannt, die einen Zusatz von Nicket und Tellur

vorsieht (DE-AS 1287313).

Ferner ist eine Legierung bekannt, bei welcher neben anderen Legierungsbestandteilen Arsen oder Beryllium eingesetzt wird

oder diese Elemente durch Selen und Schwefel beziehungsweise Zirkonium oder Titan auszutauschen (DE-OS 1558466; DE-OS 1558467).

Derartig komplex aufgebaute Legierungen sind metallurgisch schwer zu beherrschen. Zu ihrer Herstellung sind zumindest Sonderschmefrverfahren oder Sinterverfahren notwendig. Trotz der Verbesserung der Verschleißeigenschaften, die die beschriebenen Maßnahmen gebracht haben, genügen diese Werkstoffe den Forderungen, die der moderne Motorenbau an sie stellt, nicht. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, den Verschleißwiderstand von Ventilschaftführungen im Herstellungsprozeß durch Fließpressen zu steigern (DE-OS 1558470;

DE-OS 1558471).

Um eine Kaltverformung des Halbzeuges durcti Fließpressen oder durch einen Kalibrierzug ermöglichen zu können, wird die Zusammensetzung der Legierungen so gewählt, daß diese zumindest bei Raumtemperatur im α-Gebiet vorliegen. Da darüber hinaus angenommen wurde, daß ß-Anteile im Gefüge besonders die trompetenförmige Aufweitung von Ventilschaftführungen förderten, wurden deren Anteile auf £30% begrenzt (DE-OS 1558470). Dieser Einfluß sollte durch Fließpressen ausgeglichen werden. Der hohe α-Anteil des Gefüges führt aber andererseits zu Schwierigkeiten bei der Warmverarbeitung dor Legierungen und

erfordert besondere Maßnahmen beim Strangpreßvorgang.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine verschleißfeste Messinglegierung zu entwickeln, welche einerseits bei daraus hergestellten Ventilen keine Nachstellung erfordert und andererseits die Laufzeit des Verbrennungsmotors erheblich erhöht.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messinglegierung mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen zu schaffen, deren Verarbeitung auf modernen Strangpressen bei für die Weiterverarbeitung optimaler Preßtemperatur problemlos möglich sein soll und die bei Raumtemperatur ausreichend

kaltumformbar ist, um auf kontinuierlichen Ziehmaschinen verarbeitet werden zu können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung 57 bis 58,6Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8Ma.-% Al, 1,6 bis

2,2Ma.-% Mn, 0,5 bis 0,8Ma.-% Si, 0,4 bis 0,6Ma. % Pb, 0,5 bis 0,8Ma.-% Fe, 0,2 bis 0,4Ma.-% Sn, Rest Zn aufweist und deren

Gefüge zu mehr als 80% aus ß-Mi&chkristallen besteht. Erfindungswesentlich ist ferner, daß die Legierung durch Ziehen kaltumformbar ist.

-2- 270 Ausftihrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Zur Herstellung von Ventiischaftführungen für Verbrennungsmotoren sind folgende Zusammensetzungen der Legierungen signifikant:

Beispiel 1 Beispiel 2

Cu:58,3Ma.-% Cu:57,5Ma.-%

Al: 1,41Ma.-% Al: 1,52Ma.-%

Mn: 1,61Ma.-% Mn: 1,99 Ma. %

Si: 0,65Ma.-% Si: 0.74Ma.-%

Pb: 0,49Ma.-% Pb: 0,46Ma.-%

Fe: 0,71Ma.-% Fe: 0,68Ma.-%

Sn: 0,29Ma.-% Sn: 0,37Ma.-%

Zn: RestMa.-% Zn: RestMa.-%

ß-Anteil:81% ß-Anteil:85%

Die in den Beispielen 1 und 2 genannten Legierungen lassen sich auf kontinuierlich arbeitenden Ziehmaschinen kalt an Fertigabmesaung ziehen und sind damit für einen großtechnischen Herstellungsprozeß geeignet.

Claims

Verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung untererhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung 57 bis 58,6 Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8Ma.-% Al, 1,6 bis 2,2Ma.-% Mn, 0,5 bis 0,8Ma.-% Si, 0,4 bis 0,6Ma.-% Pb, 0,5 bis 0,8 Ma.-% Fe, 0,2 bis 0,4Ma.-% Sn, Rest Zn aufweist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen und mit ausreichender Kaltumformbarkeit, weiche bei eingeengten Härtewerten für die Herstellung von Ventilschaftführungen von Verbrennungsmotoren Anwendung findet.