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Title:
LEDEBURITE CAST IRON WITH A HIGH CARBIDE CONTENT AND AN EVENLY DISTRIBUTED GRAPHITE EMBODIMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/094591
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a cast iron material, especially a ledeburite cast iron material which has a high carbide content of at least 15.0 percent by weight and is provided with a characteristic, free, evenly distributed graphite embodiment that can comprise flake graphite and/or vermicular graphite and/or nodular graphite. The basic matrix can be embodied in a pearlitic and/or bainitic and/or martensitic manner according to the application thereof (diameter (D) of the seal of the running gear, peripheral velocity). The thermal conductivity of the inventive material is three to four times greater than that of white cast materials as a result of the high graphite content, thus advantageously preventing seals of running gears from fretting in case of great peripheral velocities (> 5 m/s) and large diameters (D > 600 mm) of the seals. Additionally, the high carbide content of at least 15 percent by weight provides for good resistance to wear while additional alloying elements such as chromium, vanadium, molybdenum, and nickel provide the material with adequate resistance to corrosion. The disclosed ledeburite cast iron material featuring an evenly distributed graphite embodiment can be used for producing axial face seals and cylinder bushes, for example.

Inventors:
PELSOECZY LASZLO (DE)
LANGNER WILFRIED (DE)
ZUTZ HANS-HENNING (DE)
GERLE THOMAS (DE)
GOEBBEIS FRANZ-J (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/001103
Publication Date:
September 14, 2006
Filing Date:
February 08, 2006
Export Citation:
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Assignee:
FEDERAL MOGUL FRIEDBERG GMBH (DE)
PELSOECZY LASZLO (DE)
LANGNER WILFRIED (DE)
ZUTZ HANS-HENNING (DE)
GERLE THOMAS (DE)
GOEBBEIS FRANZ-J (DE)
International Classes:
C22C37/08; F16J9/26
Foreign References:
US20040214030A12004-10-28
DE2618775A11977-11-17
DE10049598A12002-04-18
DE10309386A12004-09-23
Attorney, Agent or Firm:
KURIG, Thomas (Kurig Strau, Bavariastr. 7 München, DE)
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Claims:

ANSPRüCHE

1. Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit, wobei das ledeburitische Gusseisen Graphit in einer freien Ausbildung und einen Karbidanteil von mindestens 15,0

Gew.-% aufweist.

2. Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit, dadurch gekennzeichnet, dass das ledeburitische Gusseisen aufweist : 3,0 - 6,0 Gew.-% Kohlenstoff (C),

1,0 - 3,0 Gew.-% Silizium (Si), maximal 1,0 Gew.-% Mangan (Mn), maximal 0,8 Gew.-% Phosphor (P), maximal 0,3 Gew.-% Schwefel (S), maximal 10,0 Gew.-% Chrom (Cr), maximal 3,0 Gew.-% Kupfer (Cu), maximal 3,0 Gew.-% Molybdän (Mo), maximal 0,25 Gew.-% Zinn (Sn), maximal 4,0 Gew.-% Nickel (Ni) , maximal 3,0 Gew.-% Vanadium (V), sowie

Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

3. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff eine Mischung aus Hartguss und Grauguss in einem beliebigen Mischungsverhältnis aufweist.

4. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Graphitausbildung Lamellengraphit umfasst.

5. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Graphitausbildung Vermikulargraphit umfasst.

6. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Graphitausbildung Lamellengraphit und/oder Vermikulargraphit und/oder Kugelgraphit umfasst.

7. Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundmatrix des ledeburitischen Gusseisens perlitisch ist.

8. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundmatrix des ledeburitischen Gusseisens bainitisch und/oder martensitisch ist.

9. Werkstoff aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Graphitausbildung gleich verteilt ist.

10. Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Härten und/oder Anlassen des ledeburitischen Gusseisens mittels Wärmebehandlung erfolgen kann.

11. Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ledeburitische Gusseisen nitriert oder oberflächenbeschichtet sein kann.

12. Verwendung des Werkstoffs aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 für die Herstellung von Gleitringen für Laufwerksdichtungen.

13. Verwendung des Werkstoffs aus ledeburitischem Gusseisen mit Graphit gemäß den

Ansprüchen 1 bis 12 für die Herstellung von Laufbuchsen. 14. Verwendung des Werkstoffs aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 für die Herstellung beliebiger Dichtelemente oder

Verschleißelemente.

15. Verwendung des Werkstoffs aus ledeburitischen Gusseisen mit Graphit gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 als Dichtelement bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten (> 5 m/s) und/oder großem Durchmesser der Laufwerksdichtungen (> 600 mm).

Description:

GUSSEISEN AUS LEDEBURIT MIT HOHEM KARBIDANTEIL UND GLEICH VERTEILTER GRAPHITAUSBILDUNG

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gusseisenwerkstoff. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen ledeburitischen Gusseisenwerkstoff mit freier, gleichverteilter Graphitausbildung und hohem Karbidanteil von mindestens 15 Gew.-%, der zur Herstellung von Gleitringringen für die Verwendung in Laufwerksdichtungen oder Zylinderlaufbuchsen von Motoren herangezogen werden kann.

STAND DER TECHNIK

Laufwerksdichtungen, die mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten (> 5 m/s) laufen, werden für technische Anwendungen immer öfter benötigt. Heutzutage verwendete Werkstoffe, wie beispielsweise Ni - Hard, können bei größeren Abmessungen (D > 600 mm) entsprechende Anforderungen bezüglich hoher Umfangsgeschwindigkeiten nicht erfüllen. Die entstehende Reibungswärme an den Kontaktflächen der Gleitringe kann durch unzureichende Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes nicht schnell genug abgeführt werden und es kommt zu Fressern. Damit sind die Dichtfiächen zerstört und unzulässige Leckage ist die Folge.

Bei der Herstellung von Laufwerksdichtungen werden als Stand der Technik gehärteter, hochlegierter und unlegierter Stahl, sowie Stellite, Nickelguß, verschiedene Hartguss- und Gusseisenwerkstoffe, wie beispielsweise Ni - Hard und Grauguß eingesetzt.

In speziellen Anwendungsfällen, wo der Durchmesser (D) der Dichtung mehr als 600 mm beträgt, kommen Stahlwerkstoffe aus herstellungstechnischen und anwendungstechnischen Gründen nicht zum Einsatz, da unter anderem die maximal erreichbare Umfangsgeschwindigkeit hiermit weniger als 4 m/s beträgt.

Für den speziellen Einsatzbereich, bei dem der Durchmesser (D) der Dichtung über 600 mm liegt, wird dann beispielsweise ein Hartguss- Werkstoff, wie Ni - Hard 1 eingesetzt, jedoch liegt dessen Umfangsgeschwindigkeitsgrenze bei 5 m/s.

Ein weiterer Werkstoff, wie beispielsweise Siculit (Grauguß), dessen Verschleiß- und Korrosionsverhalten minderwertiger ist, als bei (Ni-Hard 1), wird besonders auf Grund dessen eher selten eingesetzt.

Das Problem optimaler Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Leckagefreiheit in Verbindung mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten (> 5 m/s) bei Dichtringen im Durchmesserbereich (D > 600 mm) wurde für die Anwendung bei Gleitringdichtungen und/oder Zylinderlaufbuchsen bislang nicht gelöst.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gusseisenwerkstoff für die Herstellung von verschleißfesten und korrosionsbeständigen Gleitringdichtungen oder Zylinderlaufbuchsen mit hoher Wärmeleitfähigkeit zum Einsatz bei hohen Umfangs-/ Gleitgeschwindigkeiten (> 5 m/s) und großen Durchmessern (D > 600 mm) bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen ledeburitischen Gusseisenwerkstoff mit Graphit in freier Ausbildung und einem Karbidanteil von mindestens 15 Gew.-% entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.

Der in dem Werkstoff vorhandene Kohlenstoff ist entweder frei ausgebildet, d.h. er liegt vor als Graphit in räumlich verteilten, konzentrierten Ansammlungen bzw. Bereichen, oder gebunden im Ledeburit als Zementit oder als Karbide bzw. Sonderkarbide im Form von Fe 3 C oder Me x C y .

Die Grundmatrix des durch die Erfindung bereitgestellten Gusseisenwerkstoffs kann, in Abhängigkeit vom Anwendungsfall, perlitisch und/oder bainitisch und/oder martensitisch ausgebildet sein.

Aufgrund der frei verteilten Graphitausbildung weist der durch die Erfindung bereitgestellte Werkstoff eine drei bis vierfach höhere Wärmeleitfähigkeit gegenüber weiß erstarrenden Hartgusswerkstoffen auf.

Durch den mittels der Erfindung bereitgestellten Werkstoff wird eine bessere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Hartgußwerkstoffen wie Ni-Hard erzielt, wodurch die bei den Laufwerksdichtungen auftretende Reibungswärme von den Gleitflächen entsprechend besser abgeleitet werden kann. Eine thermische Zerstörung des Schmierfilms und damit das Fressen der Kontaktflächen wird somit auch bei Umfangsgeschwindigkeiten

=> 5m/s verhindert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erfindungsgemäß bereitgestellte Werkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit freier, bevorzugt gleichverteilter

Graphitausbildung und einem Karbidanteil von mindestens 15 Gew.-% so ausgebildet, dass seine Zusammensetzung aufweist:

2,5 - 5,0 Gew.-%, bevorzugt 4,1 - 5,0 Gew.-% Kohlenstoff (C),

1,0 - 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 - 1,8 Gew.-% Silizium (Si), maximal 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,6 - 1,0 Gew.-% Mangan (Mn), maximal 0,8 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% Phosphor (P), maximal 0,3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% Schwefel (S), maximal 10,0 Gew.-%, bevorzugt 4,0 Gew.-% Chrom (Cr),

maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 Gew.-% Kupfer (Cu), maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 Gew.-% Molybdän (Mo) 5 maximal 0,25 Gew.-%, bevorzugt 0,2 Gew.-% Zinn (Sn), maximal 4,0 Gew.-%, bevorzugt 3,0 Gew.-% Nickel (Ni), maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% Vanadium (V), sowie Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

Weiter ist es bevorzugt, dass das ledeburitische Gusseisen mit freier Graphitausbildung eine „Mischung" aus Hartguss (Ni-Hard 1) und Grauguss ist.

Des weiteren wird es bevorzugt, dass die Graphitausbildung des durch die Erfindung bereitgestellten ledeburitischen Gußeisen lamellar vorliegt.

Weiter ist es bevorzugt, dass der Graphit des durch die Erfindung bereitgestellten ledeburitischen Gußeisen als Vermikulargraphit vorliegt.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das durch die Erfindung bereitgestellte ledeburitischen Gusseisen eine perlitische Grundmasse hat.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das ledeburitischen Gusseisen eine bainitische und/oder martensitische Grundmasse hat.

Es ist weiter bevorzugt, dass bei dem gemäß der Erfindung bereitgestellten ledeburitischen Gusseisen ein Härten und/oder Anlassen des ledeburitischen Gusseisens mittels der üblichen Prozesse der Wärmebehandlung erfolgt.

Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das ledeburitische Gusseisen der vorliegenden Erfindung mittels der üblichen Prozesse und Materialien nitriert und/oder beschichtet (z.B. Cr, CKS, PVD, ...usw.) wird.

Weiter wird die Verwendung des durch die Erfindung bereitgestellten Werkstoffs für die

Herstellung von Gleitringen in Laufwerksdichtungen bevorzugt.

Es wird außerdem bevorzugt, dass der vorherstehend erwähnte Werkstoff für die Herstellung von Zylinderlaufbuchsen verwendet wird.

Außerdem wird eine Verwendung des Werkstoffs für die Herstellung beliebiger Dichtelemente in Laufwerksdichtungen bevorzugt.

Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung des Werkstoffs als Dichtelement in Laufwerksdichtungen bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten (> 5 m/s) und/oder großem Durchmesser der Laufwerksdichtungen (> 600 mm) bevorzugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Figur 1 zeigt ein übersichtsdiagramm möglicher Ausbildungsformen von Gusseisen.

Die Figur 2 zeigt eine detaillierte Schnittaufnahme von Ledeburit mit Martensitausbildung (Ni Hard 1) im Maßstab 100:1.

Die Figur 3 zeigt ein übersichtsdiagramm möglicher Ausbildungsformen von Gusseisen, insbesondere den überlappenden Bereich des ledeburitischen Gusseisens mit Graphit (Werkstoff gemäß Erfindung).

Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittaufnahme von Ledeburit mit Martensitausbildung und Lamellengraphit im Maßstab 100:1, wobei der Lamellengraphit schematisch eingezeichnet wurde.

Die Figur 5 zeigt eine erste beispielhafte, Gew.-% mäßige, chemische Ausfuhrungsform des ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs mit einer Härte von 39 HRc.

Die Figur 6 zeigt eine ungeätzte Schnittansicht eines ledeburitischen Gusseisenwerkstoffes gemäß der bevorzugten Ausfuhrungsform von Figur 5 mit einer Härte von 39 HRc und einer entsprechenden, gleich verteilten, Graphitausbildung im Maßstab 100:1.

Die Figur 7 zeigt eine gemäß der Ausfuhrungsform von Figur 5 mit Nital geätzte Schnittansicht eines ledeburitischen Werkstoffs mit einer Härte von 39 HRC im Maßstab 500:1.

Die Figur 8 zeigt eine zweite beispielhafte, Gew.-% mäßige, chemische Ausfuhrungsform eines ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs mit einer Härte von 49 HRC.

Die Figur 9 zeigt eine gemäß der Ausführungsform von Figur 8 ungeätzte Schnittansicht des ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs gemäß der Ausführungsform von Figur 8 mit einer Härte von 49 HRC und entsprechender gleich verteilter Graphitausbildung im Maßstab 100:1.

Fig. 10 zeigt eine gemäß der Ausführungsform von Figur 8 mit Nital geätzte Schnittansicht eines ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs gemäß der Ausfuhrungsform von Fig. 8 mit einer Härte von 49 HRC im Maßstab 500:1

Fig. 11 zeigt eine gemäß der Ausfuhrungsform von Figur 8 mit Nital geätzte Schnittansicht eines ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs mit einer Härte von 49 HRC im Maßstab 200:1.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFüHRUNGSFORMEN

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Gusseisenwerkstoff für die Herstellung von verschleißfesten und korrosionsbeständigen Gleitringen für die Verwendung in

Laufwerksdichtungen zum Einsatz bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten (>5m/s) und/oder großem Durchmesser der Laufwerksdichtungen (=> 600 mm) und/oder für Zylinderlaufbuchsen.

Erfindungsgemäß wird bereitgestellt ein Gusseisenwerkstoff aus ledeburitischem Gusseisen mit freier und gleichverteilter Graphitausbildung, insbesondere Lamellengraphit und/oder Vermikulargraphit und/oder Kugelgraphit, und einem hohem Karbidanteil von mindestens 15 Gew.-%

Der durch die Erfindung bereitgestellte Werkstoff ähnelt Hartguss, beispielsweise Ni-Hard 1 und Ni-Hard 2. Im Vergleich zum reinen Hartguss, weist der durch die Erfindung bereitgestellte Werkstoff allerdings eine zusätzliche, charakteristische freie, gleichverteilte Graphitausbildung (Lamellengraphit und/oder Vermikulargraphit und/oder Kugelgraphit) auf.

Die Grundmatrix des durch die Erfindung bereitgestellten, ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs kann in Abhängigkeit vom Anwendungsfall perlitisch und/oder bainitisch und/oder martensitisch ausgebildet sein.

Aufgrund der starken, gleichverteilten Graphitausbildung weist der durch die Erfindung bereitgestellte Werkstoff eine drei bis vierfach höhere Wärmeleitfähigkeit gegenüber weiß erstarrenden Hartgusswerkstoffen (Ni-Hard) auf.

Durch den mittels der Erfindung bereitgestellten Werkstoff, wird eine bessere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Hartgußwerkstoffen wie Ni-Hard erzielt, wodurch die bei den Laufwerksdichtungen auftretende Reibungswärme von den Gleitflächen entsprechend besser abgeleitet werden kann.

Aufgrund der verbesserten Wärmeleitfähigkeit des durch die Erfindung bereitgestellten Gusseisenwerkstoffs werden die Gleitflächen der Laufwerksdichtung und ein Schmiermittel, beispielsweise öl, nicht überhitzt, wodurch es auch bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten

(> 5 m/s) der Laufwerkdichtungen zu keinem Fressen auf den Dichtflächen kommt.

Als ein weiterer Vorteil des durch die Erfindung bereitgestellten Werkstoffes, kann die hohe Verschleißfestigkeit aufgrund des hohen Karbidanteils von mindestens 15 Gew.-% 5 angesehen werden.

Darüber hinaus verleihen die Legierungselemente Chrom (Cr), Vanadium (V), Molybdän

(Mo) und Nickel (Ni) die benötigte Korrosionsbeständigkeit für den durch die Erfindung bereitgestellten Werkstoff. LO

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erfindungsgemäß bereitgestellte Werkstoff aus Gusseisen, insbesondere ledeburitischem

Gusseisen mit gleichverteilter Graphitausbildung und einem Karbidanteil von mindestens 15

Gew.-%, wobei das Gusseisen aufweist: .5

2,5 - 5,0 Gew.-%, bevorzugt 4,1 - 5,0 Gew.-%, Kohlenstoff (C),

1,0 - 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 - 1,8 Gew.-%, Silizium (Si), maximal 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,6 - 1,0 Gew.-%, Mangan (Mn), maximal 0,8 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-%, Phosphor (P), :0 maximal 0,3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-%, Schwefel (S), maximal 10,0 Gew.-%, bevorzugt 4,0 Gew.-%, Chrom (Cr), maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 Gew.-%, Kupfer (Cu), maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 Gew.-%, Molybdän (Mo), maximal 0,25 Gew.-%, bevorzugt 1 0,2 Gew.-%, Zinn (Sn), 5 maximal 4,0 Gew.-% , bevorzugt 3,0 Gew.-%. Nickel (Ni), maximal 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-%, Vanadium (V) sowie

Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

In Experimenten konnte bestätigt werden, dass ein durch die Erfindung bereitgestellter 0 Werkstoff obiger chemischer gewichtsprozentmäßiger Zusammensetzung eine entsprechende

Dichtwirkung (Dichtfunktion) auch bei Umfangsgeschwindigkeiten von 9 m/s und einem

Durchmesser (D) der Dichtung von 1105 mm weitestgehend optimal erfüllt.

Darüber hinaus konnte ein Fressen oder Lekage des durch die Erfindung bereitgestellten Werkstoffs im Dichtbereich der Laufwerksdichtung nicht festgestellt werden.

Als ein weiterer Vorteil des durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten, ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs, kann die erzielte, höhere Verschleißfestigkeit in Verbindung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen, wie die im Stand der Technik erwähnten, angesehen werden.

Infolgedessen können mit dem durch die Erfindung bereitgestellten ledeburitischen Gusseisenwerkstoff mit Graphit spezielle Anwendungsfälle mit beispielsweise hohen Umfangsgeschwindigkeiten (> 5 m/s) und großem Durchmesser (D > 600 mm) der Laufwerksdichtungen, die bis dato mit den aus dem Stand der Technik bekannten Werkstoffen nicht durchzuführen waren, gelöst und damit entsprechende, technische Verbesserungen, auf dem Sektor von Laufwerksdichtungen erreicht werden.

Die Figur 1 zeigt mögliche Ausbildungsformen des Gusseisens.

Dabei wird das Gusseisen in weißes Gusseisen und graues Gusseisen unterteilt.

Das weisse Gusseisen, beispielsweise Fe - Fe 3 C, wird dabei in einem metastabilen System ausgebildet. Bisher wurden die verwendeten Hartgusswerkstoffe, wie beispielsweise Ni-Hard 1 bis Ni-Hard 4 ohne entsprechende gleichverteilte Graphitausbildung hergestellt. Dabei ist das Gefüge ledeburitisch.

Unter einem Ledeburit versteht man dabei ein Karbidnetz mit Perlit oder Martensit oder Bainit. Der Vorteil dieses Werkstoffes liegt darin begründet, dass er über eine sehr gute Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit verfügt, hingegen jedoch nur über eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 12 W / (m*K).

Andererseits versteht man unter grauem Gusseisen ein entsprechendes Gusseisen mit gleichverteilter Graphitausbildung in einem stabilen (Fe - C) System.

Dabei kann das graue Gusseisen unterteilt werden in Gusseisen mit Lamellengraphit, Gusseisen mit Vermikulargraphit und Gusseisen mit Kugelgraphit. Es ergibt sich ein weicheres, weniger verschleiß- und korrosionsbeständiges Gusseisen aber einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit. Insbesondere weist GJL (IS O- Abkürzung für Lamellengraphit) eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 45 W /(m*K) auf.

Die Figur 2 zeigt eine Detail-Schliffaumahme im Maßstab 100:1 eines Ledeburit-Gefüges mit Martensit am Beispiel von Ni Hard 1. Dabei stammen die heller gefärbten Ausformungen (Phasen) der Karbide vom Ledeburit. Die dunkleren Bereiche (Phasen) sind Martensit.

Die Figur 3 stellt ein entsprechendes Diagramm des ledeburitischen Gusseisens mit Graphit. wie in Figur 1 dar, allerdings mit einem überlappenden Bereich zwischen weißem Gußeisen und grauem Gußeisen

Eine entsprechende, schematische Detail-Schliffaumame ist in Figur 4 gezeigt. Dabei ist der gewünschte Lamellengraphit im Gegensatz zu Figur 2 schematisch eingezeichnet.

Um das gewünschte Gefüge mit gleichverteilter Graphitausbildung zu erreichen, werden ein hoher Kohlenstoffgehalt (C) von mindestens 4 Gew.-%, ein niedriger, gewichtsprozentmäßiger Siliziumgehalt von < 1,8 %, eine gezielte Impfbehandlung der Schmelze, welche wanddickenabhängig ist und entsprechende Legierungszusätze wie Nickel (Ni), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Mangan (Mn), Phosphor (P), und so weiter benötigt.

Um das gewünschte Gefüge zu erreichen, ist es darüber hinaus notwendig, das Karbidnetz des Ledeburits durch Graphitwachstum nicht zu zerstören, das heißt, die Mehrheit vom Graphit muß als stabiles System als Primärgraphit auskristallisieren, wobei der Rest des Kohlenstoffs mit der Schmelze im metastabilen System den Ledeburit bildet.

Eine bevorzugte, gewichtsprozentmäßige, chemische Ausfuhrungsform des ledeburitischen

Gusseisenwerkstoffs mit freier, gleich verteilter Graphitausbildung und einem Karbidanteil von mindestens 15,0 Gew.-% ist in Figur 5 dargestellt.

Eine erfindungsmäß bevorzugte Ausfuhrungsform weist dabei folgende 5 gewichtsprozentmäßigen Anteile auf:

Kohlenstoff(C) 4,1 Gew.-%,

Silizium (Si) 1 ,7 Gew.-%,

Mangan (Mn) 0,6 Gew.-%, O Phosphor (P) 0,4 Gew.-%,

Schwefel (S) 0,08 Gew.-%,

Chrom (Cr) l,7 Gew.-%,

Nickel (Ni) 2,0 Gew.-%,

Molybdän (M) 0,0 Gew.-%,

.5 Vanadium (V) 0,3 Gew.-%

Kupfer (Cu) 0,0 Gew.-%, sowie

Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

Die entsprechende, gleich verteilte Graphitausbildung des durch die Erfindung O bereitgestellten Gusseisenwerkstoffs ist aus der Schnittaufhahme der Figur 6 ersichtlich. Dabei ist eine ungeätzte Schnittaufnahme im Maßstab 100:1 mit entsprechender, gleich verteilter Graphitausbildung abgebildet.

Weitere Details des durch die Erfindung bereitgestellten, ledeburitischen 5 Gusseisenwerkstoffs der Schnittaufnahme von Figur 6 sind aus Figur 7 ersichtlich. Dabei wurde der Werkstoffschnitt mit Nital geätzt, wodurch weitere Phasendetails im Gusseisenwerkstoff wie beispielsweise Karbid des Ledeburits (weiß), Perlit des Ledeburits (Grau) und Graphit (Schwarz) im Maßstab 500:1 besser ersichtlich sind.

0 Eine weitere, bevorzugte gewichtsprozentmäßige, chemische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 8 dargestellt.

Dabei weist eine bevorzugte Ausflihrungsform des ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs mit freier, gleich verteilter Graphitausbildung und hohem Karbidanteil von mindestens 15 Gew.-

% die folgende chemische, gewichtsprozentmäßige Zusammensetzung auf:

Kohlenstoff (C) 4,2 Gew.-%,

Silizium (Si) 1 ,7 Gew.-%,

Mangan (Mn) 0,6 Gew.-%,

Phosphor (P) 0,4 Gew.-%, Schwefel (S) 0,08 Gew.-%,

Chrom (Cr) 3 ,0 Gew.-%,

Nickel (Ni) 3,0 Gew.-%,

Molybdän (M) 0,9 Gew.-%,

Vanadium (V) 0,35 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,0 Gew.-%, sowie

Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

Eine entsprechende, gleich verteilte Graphitausbildung des ledeburitischen Gusseisenwerkstoffs ist aus Figur 9 ersichtlich. Dabei ist eine ungeätzte Schnittaufnahme des erfmdungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs im Maßstab 100:1 mit entsprechender gleich verteilter Graphitausbildung abgebildet.

Weitere Details der Schnittaufnahme von Figur 9 sind in Figur 10 ersichtlich. Dabei wurde der ledeburitische Gusseisenwerkstoff geschnitten und mit Nital geätzt, wodurch weitere Details wie Karbid des Ledeburits (weiß), Bainit und Martensit des Ledeburits (Hellgrau) und Graphit, sowie feinstreifiger Perlit (Schwarz) im Maßstab 500:1 besser ersichtlich sind.

Zusätzliche Details der Schnittaufhahme von Figur 9 sind ebenso in Figur 11 ersichtlich.

Dabei wurde der Werkstoffschnitt ebenfalls mit Nital geätzt, wodurch weitere Details wie Karbid des Ledeburits (weiß), Bainit und Martensit des Ledeburits (Hellgrau) und Graphit

mit feinstreifigem Perlit (Schwarz) im Maßstab 200:1 besser ersichtlich sind.

Obwohl die Erfindung speziell in Bezug auf die dargelegten Ausführungsformen dargestellt wurde, ist für Fachleute, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, klar ersichtlich, dass änderungen an oder in der Form oder in Details ausgeführt werden können, ohne den Geist und den Schutzumfang, der durch die angefügten Ansprüche definierten Erfindung zu verlassen.