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DE102004010916A1 - Cast iron material with lamellar-, vermicular- or globular graphite formation used in making e.g. cylinder sleeves comprises carbon, silicon, aluminum and iron - Google Patents

Cast iron material with lamellar-, vermicular- or globular graphite formation used in making e.g. cylinder sleeves comprises carbon, silicon, aluminum and iron Download PDF

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DE102004010916A1
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cast iron
iron material
silicon
aluminum
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Application number
DE102004010916A
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German (de)
Inventor
Hans-Jürgen Veutgen
Steffen Dr. Hoppe
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Federal Mogul Burscheid GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Burscheid GmbH
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Abstract

Cast iron material with lamellar-, vermicular- or globular graphite formation comprises (wt%) carbon 1.5 - 4.0, silicon 0 - 1.5 and aluminum 0.05 - 2.0, the remainder being iron. An independent claim is included for a method for making the material by adjusting the content of carbon, silicon and aluminum in iron to the specified values.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nitrierfähigen Gusseisenwerkstoff mit lamellaren, vermicularen oder globularen Graphitstrukturen, dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks aus einem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff.The The present invention relates to a nitridable cast iron material with lamellar, vermicular or globular graphite structures, whose Use and a method for producing a workpiece a cast iron material according to the invention.

Die Anforderungen, welche in verschiedensten Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus an Werkstoffe gestellt werden, nehmen immer weiter zu. Ein Bereich, in dem bekanntermaßen sehr hohe und immer weiter steigende Anforderungen an Werkstoffe gestellt werden, ist insbesondere die Fertigung von Verbrennungsmotoren und Verbrennungskraftmaschinen.The Requirements which are found in various areas of machine and plant construction are put to materials, continue to take to. An area that is known to be very high and always on increasing demands are placed on materials, in particular the production of internal combustion engines and internal combustion engines.

Vor allem Umweltaspekte sind wichtige Triebfedern für die derzeit an Verbrennungsmotoren und Verbrennungskraftmaschinen durchgeführten Änderungen, wobei insbesondere eine Absenkung des Kraftstoffverbrauchs angestrebt wird. Zur Absenkung des Kraftstoffverbrauchs tragen unter mechanischen Gesichtspunkten Leichtbau- und Reibungsminderungsmaßnahmen in erheblichem Maße bei.In front All aspects of the environment are important driving forces for combustion engines currently being used and internal combustion engines made changes, in particular a reduction of fuel consumption is sought. For lowering of fuel consumption carry from a mechanical point of view Lightweight construction and friction reduction measures to a considerable extent.

Um dauerhaft eine geringe Reibung in einem tribologischen System, wie beispielsweise Kolben und Zylinderlauffläche, sicherzustellen, sollten die verwendeten Werkstoffe, zumindest im direkten Kontaktbereich, eine hohe Verschleißfestigkeit, d.h. Verschleißbeständigkeit aufweisen.Around permanently low friction in a tribological system, such as For example, piston and cylinder tread should ensure the materials used, at least in the direct contact area, a high wear resistance, i.e. wear resistance exhibit.

Im Stand der Technik übliche und im Serienmaßstab hergestellte Gusseisenwerkstoffe sind im Allgemeinen diesen Anforderungen nicht mehr gewachsen, während hochentwickelte moderne Werkstoffe zwar eine hohe Verschleißfestigkeit, d.h. Verschleißbeständigkeit aufweisen können, jedoch erheblich kostspieliger in der Herstellung sind oder komplizierte, noch nicht völlig ausgereifte Verarbeitungsverfahren erfordern.in the State of the art usual and on a standard scale cast iron materials generally meet these requirements no longer grown while sophisticated modern materials, although a high wear resistance, i.e. Wear resistance can, however, are considerably more expensive to manufacture or complex, not completely yet require sophisticated processing techniques.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Werkstoffs, der sich für eine Herstellung von Werkstücken im Serienmaßstab eignet, und mit einem oder mehreren Härtungsverfahren behandelt werden kann, und der – gegebenenfalls nach Behandlung mit einem Härtungsverfahren – eine hohe Verschleißfestigkeit (Verschleißbeständigkeit) aufweist. Ein derartiger Werkstoff sollte zudem eine ausreichende Belastbarkeit unter Druck, eine geringe Neigung zu Deformationen und zu An- oder Abrissen aufweisen, um als Werkstoff im Maschinen- und Anlagenbau genutzt werden zu können. Darüber hinaus sollte ein derartiger Werkstoff vergleichsweise kostengünstig herstellbar sein.task The present invention therefore provides a material, for himself a production of workpieces on a standard scale and treated with one or more curing methods can, and - if necessary after treatment with a hardening process - a high wear resistance (Wear resistance) having. Such a material should also be sufficient Load capacity under pressure, a slight tendency to deformation torn or torn off to be used as material in the machine and plant construction can be used. In addition, such a Material comparatively inexpensive to produce.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Gusseisenwerkstoffs mit lamellarer Graphitausbildung, vermicularer Graphitausbildung oder globularer Graphitausbildung, wobei der Gusseisenwerkstoff Eisen und die nachstehend angegebenen weiteren Elemente im angegebenen Bereich umfasst: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.This object is achieved by the provision of a cast iron material with lamellar graphite formation, vermicular graphite formation or globular graphite formation, the cast iron material comprising iron and the further elements specified below within the stated range: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight, each based on the total weight of the cast iron material.

Die Figuren zeigen Gussstrukturen eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs, worin:The Figures show casting structures of a cast iron material according to the invention, wherein:

1 die Gussstruktur eines erfindungsgemäßen, unbehandelten und ungeätzten Gusseisenwerkstoffs in einer Vergrößerung von 100:1 zeigt; 1 shows the cast structure of an untreated and unetched cast iron material according to the invention at a magnification of 100: 1;

2 die Gussstruktur eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs in einer Vergrößerung von 500:1 zeigt, der mit HNO3 geätzt worden ist; 2 shows the cast structure of a cast iron material according to the invention in a magnification of 500: 1, which has been etched with HNO 3 ;

3 die Gussstruktur eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs in einer Vergrößerung von 20:1 zeigt, der einem Tiefätzungsverfahren mit HNO3 unterworfen worden ist. 3 shows the cast structure of a cast iron material according to the invention in a magnification of 20: 1, which has been subjected to a deep etching process with HNO 3 .

Während der zahlreichen Versuche, die zu der vorliegenden Erfindung führten, wurde überraschenderweise ein Gusseisenwerkstoff aufgefunden, der eine äußerst vorteilhafte Kombination von Eigenschaften aufweist. Der erfindungsgemäße Gusseisenwerkstoff weist nicht nur eine gute Festigkeit auf, ist widerstandsfähig gegenüber hohen Drücken, ist nicht leicht deformierbar und neigt nicht zu Ab- und Anrissen, sondern eignet sich auch für vielfältige Oberflächenbehandlungs- und Härtungsverfahren, und weist insbesondere eine herausragende Nitrierfähigkeit, d.h. eine sehr gute Eignung für eine Härtung mit verschiedenen Nitrierverfahren auf.During the numerous attempts that led to the present invention has surprisingly been made found a cast iron material, which is an extremely beneficial combination of properties. The cast iron material according to the invention has not only good strength, is resistant to high To press, is not easily deformable and does not tend to cracks and tears, but is also suitable for diverse Surface treatment and curing process, and in particular has an outstanding nitriding ability, i.e. a very good suit for a cure with various nitriding on.

Ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff umfasst neben Kohlenstoff einerseits als essentiellen Legierungsbestandteil Aluminium, das in einem bestimmten Mengenbereich, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs, vorliegen muss. Andererseits muss bei einem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff ein bestimmter, vergleichsweise niedriger Siliziumgehalt eingehalten werden.One Cast iron material according to the invention includes not only carbon as an essential alloy constituent Aluminum, in a certain amount range, based on the Total weight of the cast iron material, must be present. on the other hand must in a cast iron material according to the invention maintained a certain, relatively low silicon content become.

Darüber hinaus weist ein erfindungsgemäßer Werkstoff den Vorteil auf, dass seine Eigenschaften spezifisch gesteuert werden können, in dem die Art der im Werkstoff vorliegenden Graphitausbildung – lamellar, globular, oder vermicullar – variiert wird.Furthermore has a material according to the invention the advantage that its properties are controlled specifically can, in which the type of graphite formation present in the material - lamellar, globular, or vermicullar - varies becomes.

Bei Gusseisenwerkstoffen mit lamellarer Graphitausbildung wird der Hauptanteil des Kohlenstoffes im Gusszustand in Form von Lamellen ausgeschieden. Ein derartiger Gusseisenwerkstoff weist gegenüber Gusseisenwerkstoffen mit vermicularer oder globularer Graphitausbildung den wichtigen Vorteil eines besseren Wärmeleitkoeffizienten und Dämpfung auf.at Cast iron materials with lamellar graphite formation become the main component The carbon excreted in the cast state in the form of lamellae. Such a cast iron material has with respect to cast iron materials vermicular or globular graphite formation the important advantage a better thermal conductivity coefficient and damping on.

Der Begriff "Gusseisenwerkstoff mit lamellarer Graphitausbildung", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezeichnet einen Gusseisenwerkstoff, bei dem der Graphit nach der ASTM-Norm (American Society for Testing and Materials) den Typen A, B und E entspricht.Of the Term "cast iron material with lamellar graphite formation ", as used in the present application a cast iron material in which the graphite according to the ASTM standard (American Society for Testing and Materials) types A, B and E corresponds.

Ein Gusseisenwerkstoff mit globularer oder „kugelförmiger" Graphitausbildung ist ein Werkstoff, bei dem der Hauptanteil des Kohlenstoffs im Gusszustand in Form von Kugelgraphit ausgeschieden wurde und der erfahrungsgemäß aufgrund deutlich geminderter Kerbwirkung gegenüber Gusseisen mit lamellarer Graphitausbildung den Vorteil einer deutlich höheren Zugfestigkeit, beispielsweise einer 2–3,5-fach höheren Zugfestigkeit, sowie einer höheren Duktilität, aufweist.One Cast iron material with globular or "spherical" graphite formation is a material in which the majority of the carbon in the cast state in the form Of nodular graphite was eliminated and the experience, due to significantly reduced notch effect against cast iron with lamellar Graphite training the advantage of a significantly higher tensile strength, for example a 2-3.5 times higher Tensile strength, as well as a higher ductility, having.

Der Begriff "Gusseisenwerkstoff mit globularer Graphitausbildung", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezeichnet einen Gusseisenwerkstoff, bei dem mindestens 60% des Graphits als Kompaktkugeln und der restliche Anteil in entarteter und unregelmäßiger Form vorhanden ist.Of the Term "cast iron material with globular graphite formation ", as used in the present application a cast iron material containing at least 60% of the graphite Compact balls and the remaining portion in degenerate and irregular form is available.

Ein Werkstoff mit vermicularer Graphitausbildung enthält einen vermicularen oder "wurmförmigen" Graphit, wobei dieser Werkstoff in seiner Morphologie zwischen Lamellengraphit und Kugelgraphit liegt. Aufgrund seiner Graphitart mit stark verrundeten Graphitlamellenenden und Ausbringung besitzt er bessere, d.h. höhere Festigkeitseigenschaften als Gusseisen mit Lamellengraphit, bei einer leicht niedrigeren Wärmeleitfähigkeit.One Material with vermicularer graphite formation contains a vermicular or "worm-shaped" graphite, this one Material in its morphology between lamellar graphite and nodular graphite lies. Due to its graphite type with strongly rounded graphite lamella ends and spreading it has better, i. higher strength properties as cast iron with lamellar graphite, at a slightly lower Thermal conductivity.

Der Begriff "Gusseisenwerkstoff mit vermicularer Graphitausbildung", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezeichnet einen Gusseisenwerkstoff, bei dem mindestens 70% Vermicular- oder/und bis zu 30% Kugelgraphit vorhanden ist. Lamellarer Graphit der Typen A–D sind unerwünscht.Of the Term "cast iron material mit vermicularer Graphitausbildung ", as in the present application is used, refers to a cast iron material, wherein at least 70% vermicular and / or up to 30% nodular graphite is present. Lamellar graphite types A-D are undesirable.

Falls nicht explizit abweichend angegeben, sind alle nachstehend angegebenen Prozentangaben Gewichtsprozentangaben, die jeweils auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs bezogen sind.If not explicitly stated otherwise, all are listed below Percentages by weight, each based on the total weight of the cast iron material.

Ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff weist eine lamellare, vermiculare oder globulare Graphitausbildung auf, wobei der Gusseisenwerkstoff Eisen und die nachstehend angegebenen Elemente im angegebenen Bereich umfasst: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.A cast iron material according to the invention has a lamellar, vermicular or globular graphite formation, the cast iron material comprising iron and the elements specified below within the stated range: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight, each based on the total weight of the cast iron material.

Zusätzliche weitere Elemente können variiert werden und hängen insbesondere von den Ausgangsmaterialien und den verwendeten Bedingungen der Herstellung des Gusseisenwerkstoffs ab.Additional additional elements can be varied and depend in particular on the output materials and the conditions used to produce the cast iron material.

Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff mindestens eines oder vorzugsweise alle der nachstehenden Elemente im angegebenen Bereich aufweisen: Mangan (Mn) 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,1 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,02 bis 1,5 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,02 bis 2,5 Gew.-%, Zinn (Sn) 0 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.In addition, a cast iron material according to the invention may have at least one or preferably all of the following elements in the stated range: Manganese (Mn) 0.05 to 1.5% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.1% by weight, Chrome (Cr) From 0.02 to 1.5% by weight, Copper (Cu) From 0.02 to 2.5% by weight, Tin (Sn) 0 to 0.5% by weight, each based on the total weight of the cast iron material.

Angenommen wird, dass bei einer Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs, der weiterhin mindestens eines der vorstehend genannten Elemente in dem angegebenen Mengenbereich aufweist, zusätzliche synergistische Wechselwirkungen auftreten, welche bei dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff zu einer noch verbesserten Festigkeit, einer noch verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Drücken, einer noch geringeren Neigung zu Ab- und Anrissen oder Verformung führen und zudem die Nitrierfähigkeit des Gusseisenwerkstoffs weiter fördern.Accepted is that in a composition of a cast iron material according to the invention, further comprising at least one of the aforementioned elements in the given amount range, additional synergistic interactions occur, which in the cast iron material according to the invention to a even improved strength, an even better resistance across from high pressures, an even lower tendency to chipping and cracking or deformation to lead and also the nitriding ability further promote the cast iron material.

Darüber hinaus können in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weitere explizit nicht erwähnte Elemente, entweder als Verunreinigungen vorhanden sein, oder gezielt zugesetzt werden, wie beispielsweise nachstehend beschrieben ist oder gemäß dem Wissen des Fachmanns.Furthermore can in compositions of the invention other elements not explicitly mentioned, either present as impurities, or added selectively be as described below or according to the knowledge of the specialist.

Vorzugsweise kann ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff mindestens eines der folgenden Elemente im nachstehend angegebenen Bereich aufweisen: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,0 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,05 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,05 bis 2,5 Gew.-%, Zinn (Sn) 0 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Darüber hinaus können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.Preferably, a cast iron material according to the invention may have at least one of the following elements in the range indicated below: Carbon (C) 1.5 to 3.5% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.0% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.05% by weight, Chrome (Cr) 0.05 to 1.5% by weight, Copper (Cu) 0.05 to 2.5% by weight, Tin (Sn) 0 to 0.5% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, other explicitly not mentioned elements may be present.

Je nach zu erzielender Gusseisenqualität können die vorstehend angegebenen Mengenbereiche variiert werden. So weist beispielsweise, bei der Herstellung eines Gusseisenwerkstoffs mit vermicularer Graphitausbildung (GJV) oder globularer Graphitausbildung (GJS) die folgenden Elemente in den angegebenen Mengenbereichen besonders gute Werkstoffeigenschaften, insbesondere eine besonders gute und gleichmäßige Zugfestigkeit (Rm) und Elastizitätsmodul auf: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 2,0 Gew.-%, Mangan (Mn) 0,1 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 0,01 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,02 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,2 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,2 bis 0,8 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gew.-%, Zinn (Sn) 0,1 bis 0,4 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gew.-%, Magnesium (Mg) 0,01 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,05 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Zudem können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.Depending on the quality of cast iron to be achieved, the ranges given above can be varied. Thus, for example, in the production of a cast iron material with vermicularer graphite formation (GJV) or globular graphite formation (GJS), the following elements in the given ranges of very good material properties, in particular a particularly good and uniform tensile strength (Rm) and elastic modulus: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) 0.05 to 2.0 wt.%, Preferably 0.3 to 2.0 wt.%, Manganese (Mn) 0.1 to 1.0% by weight, preferably 0.3 to 0.7% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.1% by weight, preferably 0 to 0.01% by weight, Chrome (Cr) 0.02 to 1.0 wt.%, Preferably 0.02 to 0.2 wt.%, Copper (Cu) 0.2 to 0.8% by weight, preferably 0.3 to 0.7% by weight, Tin (Sn) 0.1 to 0.4% by weight, preferably 0.1 to 0.3% by weight, Magnesium (Mg) 0.01 to 0.5% by weight, preferably 0.02 to 0.05% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, more explicitly he can not mentioned elements to be present.

Eine Graphitüberführung zu einem Gusseisenwerkstoff mit vermicularer Graphitausbildung (GJV) oder globularer Graphitausbildung (GJS) kann beispielsweise durch eine Mg-Behandlung, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, erreicht werden. Modifikationsverfahren: GF(Georg-Fischer)-Konverter, Sandwich, Durchfluss, Fülldraht-Injektionsbehandlung.A Graphite transfer to a cast iron material with vermicular graphite formation (GJV) or Globularer Graphitausbildung (GJS), for example, by Mg treatment, as known in the art, achieved become. Modification process: GF (Georg Fischer) converter, sandwich, flow, Cored wire injection treatment.

Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff weiter mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Vanadium, Titan, Tantal, Niob, Wolfram, Molybdän, Bor umfassen. Ein Vorliegen dieser Elemente, jeweils einzeln oder in Kombination in einem Bereich von bis zu 7 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bevorzugterweise bis zu 3 Gew.-% des Gusseisenwerkstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs, kann zu einer verstärkten Perlitstabilisierung beziehungsweise einer gezielten Minimierung der Ferritanteile in der Gussmatrix führen.Furthermore may be a cast iron material according to the invention further at least one of the elements selected from the group consisting of vanadium, titanium, tantalum, niobium, tungsten, molybdenum, boron. An existence of these elements, either individually or in combination in a range of up to 7% by weight, preferably up to 5% by weight, Preferably, up to 3 wt .-% of the cast iron material, based on the total weight of the cast iron material, can lead to increased perlite stabilization or a targeted minimization of the ferrite in lead the casting matrix.

Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff Antimon, Wolfram, Molybdän, Nickel und/oder Cobalt umfassen, insbesondere Antimon, Molybdän, Nickel und/oder Cobalt, jeweils einzeln oder in Kombination in einem Bereich bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 3 Gew.-%, bevorzugterweise bis zu 2 Gew.-% des Gusseisenwerkstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Durch einen Zusatz von Antimon, Wolfram, Molybdän, Nickel und/oder Cobalt kann die Verschleißbeständigkeit des erfindungsgemäßen Werkstoffs durch feinststreifiger Perlitausbildung der Werkstoffmatrix noch weiter verbessert werden.Farther may be a cast iron material according to the invention Antimony, tungsten, molybdenum, Nickel and / or cobalt include, in particular antimony, molybdenum, nickel and / or cobalt, individually or in combination in one area up to 5% by weight, preferably up to 3% by weight, preferably up to 2% by weight of the cast iron material, based on the total weight of the cast iron material. By adding antimony, tungsten, Molybdenum, Nickel and / or cobalt can reduce the wear resistance of the material according to the invention through very fine stratified pearlite formation of the material matrix be further improved.

Ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff weist darüber hinaus beispielsweise eine Brinell-Härte im Bereich von 200–350 HB 2,5/187,5, vorzugsweise von 230–290 HB 2,5/187,5 auf, das heißt eine Brinell-Härte, die bei einem Kugeldurchmesser von 2,5 mm einer Prüfkraft von 187,5 Kp und einer Einwirkungszeit von 30 Sekunden erhalten wird, auf. In der Werkstoffprüfung gibt es vielfältige Härteprüfverfahren, die abhängig von der Werkstoffart, dessen Dicke und Masse gewählt werden. Von der Mikromessmethode in gr. (Gefügebestandteile) bis zur HB-Messung 10/3000 kg.One Cast iron material according to the invention points over it for example, a Brinell hardness in the range of 200-350 HB 2.5 / 187.5, preferably from 230-290 HB 2.5 / 187.5 on, the is called a Brinell hardness that with a ball diameter of 2.5 mm a test load of 187.5 Kp and a Exposure time of 30 seconds is obtained. In material testing there it varied Hardness testing, the dependent of the type of material whose thickness and mass are chosen. From the micromeasuring method in gr. (structural components) up to HB measurement 10/3000 kg.

Der erfindungsgemäße Gusseisenwerkstoff kann beliebigen, im Stand der Technik bekannten Oberflächenbehandlungs- und Härtungsverfahren, wie beispielsweise einem Nitrierverfahren, einem Nitrocarburierverfahren, einer Wärmebehandlung, einem Chrombeschichtungsverfahren, mit oder ohne vorhandene Hartstoffeinlagerungen, oder einem Induktivhärtungsverfahren unterworfen werden.Of the Cast iron material according to the invention may be any surface treatment known in the art. and curing process, such as a nitriding process, a nitrocarburizing process, a heat treatment, a chromium coating process, with or without existing hard material deposits, or an inductive hardening process be subjected.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse konnten beispielsweise erhalten werden, wenn der erfindungsgemäße Gusseisenwerkstoff einem Nitrierverfahren, vorzugsweise einem Gasnitrierverfahren, einem Plasmanitrierverfahren, oder einem Nitrocarburierverfahren, insbesondere einem Badnitrocarburierverfahren unterworfen wurde.Especially advantageous results could be obtained, for example, when the cast iron material according to the invention a nitriding process, preferably a gas nitriding process, a plasma nitriding process, or a nitrocarburizing process, in particular has been subjected to a Badnitrocarburierverfahren.

Bei Nitrierverfahren wird die Oberfläche eines Gusseisenwerkstoffs mit Stickstoff bei erhöhter Temperatur, beispielsweise im Bereich von 490°C bis 650°C, insbesondere 490–580°C, angereichert. Dabei entsteht ein Verbundwerkstoff, dessen Eigenschaften von der Nitrierschicht in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff als Grundwerkstoff bestimmt werden. Analog hierzu können Nitrocarburierungsverfahren durchgeführt werden, wobei hierbei die Werkstoffoberfläche mit Stickstoff und Kohlenstoff bei erhöhter Temperatur angereichert wird.at Nitriding becomes the surface a cast iron material with nitrogen at elevated temperature, for example in the range of 490 ° C up to 650 ° C, especially 490-580 ° C, enriched. The result is a composite material, whose properties of the Nitriding layer in conjunction with the cast iron material according to the invention be determined as the base material. Analogously, nitrocarburizing processes can be carried out, where the material surface with nitrogen and carbon at elevated Temperature is enriched.

Bei einem Gasnitrierverfahren wird das Werkstück einem Gasstrom, wie etwa einem Ammoniakstrom, bei einer erhöhten Temperatur, wie beispielsweise etwa 650°C, ausgesetzt. Bei einem Badnitrieren beziehungsweise Badnitrocarburieren erfolgt eine Behandlung des Werkstücks in Bädern von 580°C. Bei einem Plasmanitrierverfahren befindet sich das zu behandelnde Werkstück in einem mit einer Nitrieratmosphäre befüllten Behälter, wie im Stand der Technik bekannt. Hierbei wird zwischen Werkstück und Behälter derart eine Spannung angelegt, dass eine Ionisierung der Nitrieratmosphäre eintritt und die gebildeten Stickstoffatome zu der Werkstückoberfläche hin beschleunigt werden. Durch diesen Ionenbesehuß wird sowohl eine intensive Reinigung der Oberfläche, eine Aufheizung und eine nachfolgende "Aufstickung" des Werkstücks, das heißt ein Anreicherung von Werkstoffoberflächenschichten mit Stickstoff, erreicht.at In a gas nitriding process, the workpiece becomes a gas stream, such as an ammonia stream, at an elevated temperature, such as about 650 ° C, exposed. In a bath nitriding or Badnitrocarburieren the workpiece is treated in baths of 580 ° C. In a plasma nitriding process is the workpiece to be treated in a container filled with a nitriding atmosphere, such as known in the art. This is between workpiece and container in such a way a voltage is applied so that ionization of the nitriding atmosphere occurs and the formed nitrogen atoms are accelerated toward the workpiece surface. By this Ionenbesehuß is both an intensive cleaning of the surface, a heating and a subsequent "nitriding" of the workpiece, the means one Enrichment of material surface layers with nitrogen, achieved.

Ein Werkstoff mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung weist nach einer Nitrierbehandlung des Stands der Technik eine in überraschender Weise besonders hohe Härte und dadurch bedingt eine verschleißbeständige Oberfläche auf, und zeigt gleichzeitig erfindungsgemäß eine ausreichend gute Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen An- und Abreißen oder Verformung, insbesondere auch unter Druck. Es entsteht eine dünne Randschicht, welche Nitride, wie beispielsweise Aluminiumnitrid (AlN) oder Aluminium-Chrom-Nitrid (AlCrN) enthält, die sehr hart sind.A material having a composition according to the invention has, after a nitriding treatment of the prior art, a surprisingly high hardness and therefore a wear-resistant surface, and at the same time according to the invention a sufficiently good strength and resistance to tearing and deformation, especially under Print. It ent is a thin surface layer containing nitrides, such as aluminum nitride (AlN) or aluminum-chromium-nitride (AlCrN), which are very hard.

Ein nach diesen Nitrierverfahren behandelte erfindungsgemäßer Werkstoff erreicht Mikro-Härtewerte ≥ 600HV1.One Material according to the invention treated according to these nitriding methods achieves micro-hardness values ≥ 600HV1.

Ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff eignet sich für jedes Gussverfahren des Stands der Technik, beispielsweise ein Schleudergussverfahren, ein Schwerkraftgussverfahren, ein Einzelgussverfahren, ein Christbaumgussverfahren, oder ein Stranggussverfahren.One Cast iron material according to the invention is suitable for any casting method of the prior art, for example a centrifugal casting method, a gravity casting process, a single casting process, a Christmas tree casting process, or a continuous casting process.

Ein erfindungsgemäßer Gusseisenwerkstoff kann für vielfältige Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise als Werkstoff für Zylinderlaufbuchsen, Zylinderkurbelgehäuse, Kolbenringen, insbesondere für automotive Anwendungen, LBE-Anwendungen (Large Bore Engines) und Anwendungen in Kühlaggregaten, Laufwerksdichtungen, Trägerplatten (Backplates) für Bremsbeläge, Auspuffkrümmer, Scheibenbremsen. Falls erwünscht kann bei diesen Anwendungen der Gusseisenwerkstoff einem Oberflächenbehandlungs- und Härtungsverfahren, wie beispielsweise vorstehend aufgeführt, unterworfen worden sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass derartige Bauteile, zumindest in Teilbereichen, einem Nitrierhärtungsverfahren unterworfen worden sind.One Cast iron material according to the invention can for diverse Applications are used, such as a material for cylinder liners, Cylinder crankcase, Piston rings, especially for automotive Applications, Large Bore Engines (LBE) applications, and applications in cooling units, drive seals, carrier plates (Backplates) for Brake pads, exhaust manifold, Disc brakes. if desired In these applications, the cast iron material may be subjected to a surface treatment and curing process, as listed above, have been subjected. In particular, it is preferred that such components, at least in Subranges, a nitriding process have been subjected.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks aus Gusseisenwerkstoff mit lamellarer Graphitausbildung, vermicularer Graphitausbildung oder globularer Graphitausbildung, wobei der Gusseisenwerkstoff Eisen umfasst, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, Einstellen des Gehalts an Kohlenstoff, Silizium und Aluminium, um einen Gusseisenwerkstoff zu erhalten, welcher Eisen und die nachstehend angegebenen weiteren Elementen in den angegebenen Bereichen umfasst: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Darüber hinaus können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.Furthermore, the present invention relates to a method for producing a cast iron material workpiece having lamellar graphite formation, vermicular graphitic formation or globular graphitic formation, the cast iron material comprising iron, the method comprising the step of adjusting the content of carbon, silicon and aluminum to a cast iron material which comprises iron and the further elements specified below in the ranges indicated: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, other explicitly not mentioned elements may be present.

Insbesondere können eines oder mehrere Elemente in den nachstehend angegebenen Mengenbereichen: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,0 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 2,0 Gew.-%, Mangan (Mn) 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 0,05 Gew.-%, bevorzugterweise 0,003 bis 0,015 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,02 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,02 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2,5 Gew.-%, Zinn (Sn) 0 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs, eingestellt werden.In particular, one or more elements may be included in the following ranges of quantities: Carbon (C) 1.5 to 3.5% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.0% by weight, Aluminum (Al) 0.05 to 2.0 wt.%, Preferably 0.3 to 2.0 wt.%, Manganese (Mn) 0.05 to 1.5% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.1% by weight, preferably 0 to 0.05% by weight, preferably 0.003 to 0.015% by weight, Chrome (Cr) From 0.02 to 1.5% by weight, preferably from 0.05 to 1.5% by weight, Copper (Cu) From 0.02 to 2.5% by weight, preferably from 0.05 to 2.5% by weight, Tin (Sn) 0 to 0.5% by weight, each based on the total weight of the cast iron material to be adjusted.

Ein derartiges Einstellen kann durch verschiedene, dem Fachmann bekannte Verfahren erreicht werden.One such adjustment may be accomplished by various means known to those skilled in the art Procedure can be achieved.

Beispielsweise können die im Unterschuss vorhandenen Elemente, z.B. in elementarer oder oxidischer Form, in geeigneten Mengen den Ausgangsmaterialien vor Gewinnung der Schmelze zugesetzt werden. Alternativ kann eine Anreicherung mit dem (oder den jeweiligen) im Unterschuss vorhandenen Elementen) auch nach Gewinnung der Schmelze erfolgen, wobei die jeweiligen Elemente oder Eisenlegierungen der jeweiligen Elemente der Schmelze in fester oder flüssiger Form zugesetzt werden können.For example can the deficient elements, e.g. in elementary or oxidic form, in appropriate amounts of the starting materials Extraction of the melt can be added. Alternatively, an enrichment with the (or the respective) elements present in the deficit) also after recovery of the melt, the respective elements or iron alloys of the respective elements of the melt in solid or more fluid Form can be added.

Andererseits kann, bei einem zu hohen Gehalt an einem bestimmten Element, dieser zu hohe Gehalt durch verschiedene, dem Fachmann bekannte Maßnahmen abgesenkt werden. Ein in unerwünschter Weise zu hoher Gehalt der Schmelze an einem oder mehreren Elementen kann, beispielsweise durch Ausfällen des einen oder der mehreren Elemente aus der Schmelze, erreicht werden. Ein derartiges Ausfällen kann beispielsweise nach einem Animpfen mit geeigneten Impfsubstanzen oder Impflegierungen erhalten werden. Insbesondere gelang es überraschenderweise durch ein Animpfen einer Schmelze des zu gewinnenden Werkstoffs, mit einer siliziumhaltigen Impflegierung den Silizium-Gehalt sehr gut zu steuern. Beispiele für derartige siliziumhaltige Impflegierungen sind Legierungen, die Silizium und mindestens ein Element der 2. Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Calzium-Silizium-Legierungen (CaSi), Strontium-Silizium-Legierungen (SrSi), Barium-Strontium-Silizium (BaSrSi) und Legierung, bestehend aus Ferro-Silizium und Magnesium (beispielsweise: FeSi75+Mg).on the other hand can, at too high a content of a certain element, this Too high content by various measures known in the art be lowered. One in unwanted Way too high content of the melt on one or more elements can, for example, by failures of the one or more elements from the melt become. Such a failure For example, after inoculation with suitable vaccines or inoculated alloys. In particular, it succeeded surprisingly by seeding a melt of the material to be recovered, with a silicon-containing inoculant, the silicon content is very high good to steer. examples for Such silicon-containing inoculants are alloys that Contain silicon and at least one element of the 2nd main group, for example, calcium-silicon alloys (CaSi), strontium-silicon alloys (SrSi), barium-strontium-silicon (BaSrSi) and alloy consisting of ferro-silicon and magnesium (for example: FeSi75 + Mg).

Die Schmelze des erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs kann anschließend vor einem Abguss, beispielsweise in eine Gussform, zudem noch mittels eines dem Fachmann bekannten Filters, wie beispielsweise eines Zellen- oder Schwammfilters von Oxidhäuten, Schlacken und Dross gereinigt werden. Hierbei kann das Werkstück unter Verwendung von Gussverfahren des Stands der Technik, beispielsweise eines Schleudergussverfahrens, eines Schwerkraftgussverfahrens, eines Einzelgussverfahrens, eines Christbaumgussverfahrens, oder eines Stranggussverfahrens hergestellt werden.The Melt of the cast iron material according to the invention can subsequently in front of a casting, for example in a mold, also by means of a filter known to a person skilled in the art, such as, for example, a cell or sponge filters of oxide skins, Slag and Dross are cleaned. Here, the workpiece under Use of casting methods of the prior art, for example a centrifugal casting process, a gravity casting process, a single casting process, a Christmas tree casting process, or a continuous casting process are produced.

Die nachfolgenden Beispiele und Figuren erläutern die Erfindung ohne diese zu beschränken.The The following examples and figures illustrate the invention without these to restrict.

Die 1 bis 3 zeigen die Gussstruktur eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs, worinThe 1 to 3 show the cast structure of a cast iron material according to the invention, in which

1 eine vergrößerte Aufnahme der lamellaren Gussstruktur eines Rohrrohlings aus dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff, der vorwiegend Typ A Graphit aufweist (unbehandelt und ungeätzt, Vergrößerung: 100:1) zeigt, 1 an enlarged view of the lamellar cast structure of a tube blank made of the cast iron material according to the invention, which mainly comprises type A graphite (untreated and unetched, magnification: 100: 1),

2 die Gussstruktur des nachstehend beschriebenen Schleudergussrohres aus dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff nach einem Ätzen mit HNO3 (in einer Vergrößerung von 500:1) zeigt, welche eine vollperlitische Matrixstruktur ohne Ferrit mit einzelnen Steaditen aufweist und 2 shows the cast structure of the spun cast iron pipe described below from the cast iron material according to the invention after an etching with HNO 3 (in a magnification of 500: 1), which has a fully pearlitic matrix structure without ferrite with individual steadies and

3 die Gussstruktur eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs in einer Vergrößerung von 20:1 zeigt, der einem Tiefätzungsverfahren mit HNO3 unterworfen worden ist. 3 shows the cast structure of a cast iron material according to the invention in a magnification of 20: 1, which has been subjected to a deep etching process with HNO 3 .

Beispiel 1example 1

Rohrrohling aus Gusseisenwerkstofftube blank made of cast iron material

Nachstehend wird ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs angegeben, der eine lamellare Graphitausbildung aufweist. 1 zeigt eine vergrößerte Aufnahme der lamellaren Gussstruktur eines Rohrrohlings aus dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff, der vorwiegend Typ A Graphit aufweist (unbehandelt und ungeätzt, Vergrößerung: 100:1) zeigt.The following is an example of a cast iron material according to the invention which has a lamellar graphite formation. 1 shows an enlarged view of the lamellar cast structure of a tube blank of the cast iron material according to the invention, which mainly comprises type A graphite (untreated and unetched, magnification: 100: 1) shows.

Der Gusseisenwerkstoff umfasst Eisen und weist weiterhin folgende Elemente in den angegebenen Bereichen auf: Kohlenstoff (C) 3,43 bis 3,46 Gew.-%, Silizium (Si) 1,15 bis 1,23 Gew.-%, Aluminium (Al) 1,01 bis 1,04 Gew.-%, Mangan (Mn) 0,62 bis 0,63 Gew.-%, Phosphor (P) 0,36 bis 0,38 Gew.-%, Schwefel (S) 0,097 bis 0,103 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,330 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,43 bis 0,45 Gew.-%, Zinn (Sn) 0,12 bis 0,13 Gew.-%, Vanadium (V) 0,040 Gew.-%, Molybdän (Mo) 0,000 Gew.-%, Nickel (Ni) 0,060 Gew.-% Titan (Ti) 0,013 Gew.-%, Wolfram (W) 0,020 Gew.-%, Niob (Nb) 0,002 Gew.-%, Blei (Pb) 0,002 Gew.-%, Stickstoff (N) 0,014 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Darüber hinaus können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.The cast iron material comprises iron and also has the following elements in the specified ranges: Carbon (C) 3.43 to 3.46 wt.%, Silicon (Si) 1.15 to 1.23 wt%, Aluminum (Al) 1.01 to 1.04% by weight, Manganese (Mn) 0.62 to 0.63 wt%, Phosphorus (P) 0.36 to 0.38 wt%, Sulfur (S) 0.097 to 0.103 wt%, Chrome (Cr) 0.330% by weight, Copper (Cu) 0.43 to 0.45 wt%, Tin (Sn) 0.12 to 0.13 wt%, Vanadium (V) 0.040% by weight, Molybdenum (Mo) 0.000% by weight, Nickel (Ni) 0.060% by weight Titanium (Ti) 0.013% by weight, Tungsten (W) 0.020 wt.%, Niobium (Nb) 0.002% by weight, Lead (Pb) 0.002% by weight, Nitrogen (N) 0.014% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, other explicitly not mentioned elements may be present.

Der vorstehend angegebene Gusseisenwerkstoff weist einen Sc-Wert von 0,89–0,90 und einen CE-Wert von 3,82–3,87 auf.Of the The above-mentioned cast iron material has an Sc value of 0.89 to 0.90 and a CE value of 3.82-3.87 on.

Ein Sättigungsgrad Sc = 1,0 bedeutet, dass das Eisen exakt der eutektischen Zusammensetzung entspricht. Sättigungsgrade Sc < 1,0 zeigen ein untereutektisches und Sättigungsgrade Sc > 1,0 ein übereutektisches Gusseisen an (siehe Eisen-Kohlenstoff- Diagramm). Aus dem Sc-Wert läßt sich auf die technologischen Werkstoffeigenschaften je nach Wanddicke bzw. V/O-Model beeinflussen. Der Sc-Wert kann sich durch die weiteren Elemente, vor allem Phosphor (P), verändern.One saturation Sc = 1.0 means that the iron is exactly the eutectic composition equivalent. degrees of saturation Sc <1.0 show a hypoeutectic and saturation levels Sc> 1.0 is a hypereutectic Cast iron (see iron-carbon diagram). From the Sc value can be on the technological material properties depending on the wall thickness or V / O model. The sc value can vary by the others Elements, especially phosphorus (P), change.

In Europa wird ausschließlich der Sc-Wert angewandt, während beispielsweise in den USA der CE-Wert Anwendung findet. Der CE-Wert, auch als Kohlenstoffäquivalent bezeichnet, berechnet sich nach der Formel CE = %Cmax + 1/3 (%Si + %P), wobei die %-Anteile Istwerte aus der Werkstoffanalyse sind.In Europe becomes exclusive the sc value applied while For example, in the US, the CE value applies. The CE value, also as a carbon equivalent is calculated according to the formula CE =% Cmax + 1/3 (% Si +% P), where the% shares are actual values from the material analysis.

Dieser Gusseisenwerkstoff wurde zur Herstellung eines Rohrrohlings (117/86 × 1.800 mm) im Schleuderguss-Verfahren für eine Fertiglinerabmessung von 110/94 × 167,8 mm verwendet. (Da/di × L) Bei Segment-Messungen an diesem Rohrrohling konnten Härten von 241–274 HB 2,5/187,5 ermittelt werden, wobei sich eine mittlere Härte von 257,44 HB 2,5/187,5 ergab. Die Härte der erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffe wurde nach DIN EN ISO 6506-1 (Ausgabe 1999-10), "Härtemessung nach Brinell" ermittelt.This cast iron material was used to make a tube blank (117/86 x 1,800 mm) by centrifugal casting for a finish liner dimension of 110/94 x 167.8 mm. (D a / d i x L) Hardnesses of 241-274 HB 2.5 / 187.5 were determined for segment measurements on this pipe blank, with an average hardness of 257.44 HB 2.5 / 187.5 revealed. The hardness of the cast iron materials according to the invention was determined according to DIN EN ISO 6506-1 (1999-10 edition), "Brinell hardness measurement".

Darüber hinaus wurden beispielhaft zwei Nachbehandlungen zur Untersuchung des erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoffs vorgenommen.Furthermore For example, two aftertreatments were used to examine the cast iron material according to the invention performed.

2 zeigt die Gussstruktur des vorstehend beschriebenen Schleudergussrohres aus dem erfindungsgemäßen Gusseisenwerkstoff nach einem Ätzen mit HNO3 (in einer Vergrößerung von 500:1), welche eine vollperlitische Matrixstruktur ohne Ferrit mit einzelnen Steaditen aufweist. 3 zeigt die Gussstruktur nach einem Tiefätzen mit HNO3 abbildet, (in einer Vergrößerung von 20:1), welche eine gleichmäßige, netzförmige Verteilung des verschleissbeständigen Steadits (Phosphid-Eutektikum) aufweist. 2 FIG. 4 shows the cast structure of the above-described cast iron tube of the cast iron material according to the invention after etching with HNO 3 (at a magnification of 500: 1), which has a fully permittive matrix structure without ferrite with single steadites. 3 Figure 11 shows the cast structure after deep etching with HNO 3 (at a magnification of 20: 1) showing a uniform, net-like distribution of the wear-resistant steady (phosphide eutectic).

Beispiel 2Example 2

Gusseisenwerkstoff mit vermicularer Graphitausscheidun (GJV)Cast iron material with vermicular graphite precipitate (GJV)

Der Gusseisenwerkstoff umfasst neben Eisen weiterhin folgende Zusammensetzung: Kohlenstoff (C) 3,78 Gew.-%, Silizium (Si) 0,96 Gew.-%, Aluminium (Al) 1,23 Gew.-%, Mangan (Mn) 0,54 Gew.-%, Phosphor (P) 0,07 Gew.-%, Schwefel (S) 0,008 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,03 Gew. %, Kupfer (Cu) 0,48 Gew.-%, Zinn (Sn) 0,18 Gew.-%, Magnesium (Mg) 0,018 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Darüber hinaus können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.In addition to iron, the cast iron material also has the following composition: Carbon (C) 3.78% by weight, Silicon (Si) 0.96 wt.%, Aluminum (Al) 1.23% by weight, Manganese (Mn) 0.54% by weight, Phosphorus (P) 0.07% by weight, Sulfur (S) 0.008% by weight, Chrome (Cr) 0.03% by weight, Copper (Cu) 0.48% by weight, Tin (Sn) 0.18% by weight, Magnesium (Mg) 0.018% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, other explicitly not mentioned elements may be present.

Beispiel 3Example 3

Gusseisenwerkstoff mit globularer Graphitausscheidung-(GJS)Cast iron material with Globular Graphite Precipitation (GJS)

Der Gusseisenwerkstoff umfasst neben Eisen weiterhin folgende Zusammensetzung: Kohlenstoff (C) 3,76 Gew.-%, Silizium (Si) 1,34 Gew.-%, Aluminium (Al) 1,34 Gew.-%, Mangan (Mn) 0,49 Gew.-%, Phosphor (P) 0,06 Gew.-%, Schwefel (S) 0,007 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,03 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,54 Gew.-%, Zinn (Sn) 0,23 Gew.-%, Magnesium (Mg) 0,031 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs. Darüber hinaus können weitere explizit nicht erwähnte Elemente vorhanden sein.In addition to iron, the cast iron material also has the following composition: Carbon (C) 3.76% by weight, Silicon (Si) 1.34% by weight, Aluminum (Al) 1.34% by weight, Manganese (Mn) 0.49 wt.%, Phosphorus (P) 0.06 wt.%, Sulfur (S) 0.007% by weight, Chrome (Cr) 0.03 wt.%, Copper (Cu) 0.54% by weight, Tin (Sn) 0.23% by weight, Magnesium (Mg) 0.031% by weight, each based on the total weight of the cast iron material. In addition, other explicitly not mentioned elements may be present.

Claims (14)

Gusseisenwerkstoff mit lamellarer Graphitausbildung, vermicularer Graphitausbildung oder globularer Graphitausbildung, wobei der Gusseisenwerkstoff Eisen und die nachstehend angegebene Zusammensetzung umfasst: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.Cast iron material with lamellar graphite formation, vermicular graphite formation or globular graphite formation, the cast iron material comprising iron and the composition indicated below: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight,
each based on the total weight of the cast iron material. Gusseisenwerkstoff nach Anspruch 1, welcher weiter mindestens eines oder vorzugsweise alle der nachstehenden Elemente im angegebenen Bereich aufweist: Mangan (Mn) 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,1 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,02 bis 1,5 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,02 bis 2,5 Gew.-%, Zinn (Sn) 0 bis 0,5 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.A cast iron material according to claim 1, which further comprises at least one or preferably all of the following elements within the stated range: Manganese (Mn) 0.05 to 1.5% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.1% by weight, Chrome (Cr) From 0.02 to 1.5% by weight, Copper (Cu) From 0.02 to 2.5% by weight, Tin (Sn) 0 to 0.5% by weight,
each based on the total weight of the cast iron material. Gusseisenwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gusseisenwerkstoff mindestens eines oder vorzugsweise alle der nachstehenden Elemente im angegebenen Bereich aufweist: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,0 Gew.-%,
Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%, Phosphor (P) 0 bis 0,7 Gew.-%, Chrom (Cr) 0,05 bis 1,5 Gew.-%, Kupfer (Cu) 0,05 bis 2,5 Gew.-%, Zinn (Sn) 0 bis 0,5 Gew.-%, Schwefel (S) 0 bis 0,05 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.Cast iron material according to one of the preceding claims 1 or 2, wherein the cast iron material has at least one or preferably all of the following elements in the stated range: Carbon (C) 1.5 to 3.5% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.0% by weight,
Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight, Phosphorus (P) 0 to 0.7% by weight, Chrome (Cr) 0.05 to 1.5% by weight, Copper (Cu) 0.05 to 2.5% by weight, Tin (Sn) 0 to 0.5% by weight, Sulfur (S) 0 to 0.05% by weight,
each based on the total weight of the cast iron material. Gusseisenwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gusseisenwerkstoff weiter mindestens eines der Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Vanadium, Titan, Tantal, Niob, Wolfram, Molybdän, Bor, umfasst.Cast iron material according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein the cast iron material further comprises at least one of the elements, selected from the group consisting of vanadium, titanium, tantalum, niobium, tungsten, Molybdenum, Boron, includes. Gusseisenwerkstoff nach Anspruch 4, wobei Vanadium, Titan, Niob, Tantal, Wolfram, Molybdän, Bor, jeweils einzeln oder in Kombination, in einem Mengenanteil von bis zu 7 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bevorzugterweise bis zu 3 Gew.-% des Gusseisenwerkstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs, vorliegen.Cast iron material according to claim 4, wherein vanadium, Titanium, niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, boron, either individually or in combination, in an amount of up to 7% by weight, preferably up to 5% by weight, preferably up to 3% by weight of the cast iron material, based on the total weight of the cast iron material. Gusseisenwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gusseisenwerkstoff weiter Antimon, Molybdän, Nickel und/oder Cobalt, umfasst.Cast iron material according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the cast iron material further antimony, molybdenum, nickel and / or cobalt. Gusseisenwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei Antimon, Molybdän, Nickel, Cobalt, jeweils einzeln oder in Kombination, in einem Mengenbereich von bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 3 Gew.-%, bevorzugterweise bis zu 2 Gew.-% des Gusseisenwerkstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs, vorliegen.Cast iron material according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein antimony, molybdenum, Nickel, cobalt, individually or in combination, in a quantitative range of up to 5% by weight, preferably up to 3% by weight, preferably up to 2% by weight of the cast iron material, based on the total weight of the Cast iron material, present. Gusseisenwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei der Gusseisenwerkstoff einem Härtungsverfahren, vorzugsweise einem Nitrierverfahren, bevorzugterweise einem Gasnitrierverfahren, einem Plasmanitrierverfahren, oder einem Badnitrocarburierverfahren unterworfen wurde.Cast iron material according to one of the preceding claims 1 to 7, wherein the cast iron material a curing process, preferably a nitriding method, preferably a gas nitriding method Plasma nitriding process, or subjected to a Badnitrocarburierverfahren has been. Gusseisenwerkstoff nach Anspruch 8, wobei die Randschicht Nitride, wie AlN, AlCrN aufweist.Cast iron material according to claim 8, wherein the surface layer Nitrides, such as AlN, AlCrN. Verwendung eines Gusseisenwerkstoffs nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, in einem Gussverfahren, vorzugsweise in einem Schleudergussverfahren, einem Schwerkraftgussverfahren, Einzelgussverfahren, Christbaumgussverfahren, oder einem Stranggussverfahren.Use of a cast iron material after a of the preceding claims 1 to 9, in a casting process, preferably in a centrifugal casting process, gravity casting, single casting, Christmas tree casting, or a continuous casting process. Verwendung eines Gusseisenwerkstoffs nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen, Zylinderkurbelgehäusen, Kolbenringen, Laufwerksdichtungen, Trägerplatten für Bremsbeläge, Auspuffkrümmern und/oder Scheibenbremsen.Use of a cast iron material after a of the preceding claims 1 to 9 for the production of cylinder liners, cylinder crankcases, piston rings, Drive seals, carrier plates for brake pads, exhaust manifolds and / or Disc brakes. Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks aus Gusseisenwerkstoff mit lamellarer Graphitausbildung, vermicularer Graphitausbildung oder globularer Graphitausbildung, wobei der Gusseisenwerkstoff Eisen umfasst, wobei das Verfahren den Schritt aufweist Einstellen des Gehalts an Kohlenstoff, Silizium und Aluminium, um einen Gusseisenwerkstoff zu erhalten, welcher Eisen und die nachstehend angegebene Element-Zusammensetzung umfasst: Kohlenstoff (C) 1,5 bis 4,0 Gew.-%, Silizium (Si) 0 bis 1,5 Gew.-%, Aluminium (Al) 0,05 bis 2,0 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gusseisenwerkstoffs.A method of manufacturing a cast iron material workpiece having lamellar graphite formation, vermicular graphitic formation or globular graphitic formation, the cast iron material comprising iron, the method comprising the step of adjusting the content of carbon, silicon and aluminum to obtain a cast iron material, which iron and the following specified element composition comprises: Carbon (C) 1.5 to 4.0% by weight, Silicon (Si) 0 to 1.5% by weight, Aluminum (Al) From 0.05 to 2.0% by weight,
each based on the total weight of the cast iron material. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Einstellens des Gehalts an Kohlenstoff, Silizium und Aluminium, ein Animpfen einer Schmelze gemäß Anspruch 11 mit einer Silizium-umfassenden Impfsubstanz umfasst.The method of claim 12, wherein the step of Adjusting the content of carbon, silicon and aluminum, a seeding of a melt according to claim 11 comprising a silicon-comprising seed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 oder 13, wobei das Verfahren weiter umfasst, Herstellen eines Werkstücks unter Verwendung eines Gießverfahrens, vorzugsweise eines Schleudergussverfahrens, eines Schwerkraftgussverfahrens, eines Einzelgussverfahrens, eines Christbaumgussverfahrens, oder eines Stranggussverfahrens.Method according to one of the preceding claims 12 or 13, wherein the method further comprises Producing a workpiece using a casting process, preferably a centrifugal casting process, a gravity casting process, a single casting process, a Christmas tree casting process, or a continuous casting process.
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