Ventilwerkstoffe für Verbrennungsmotoren

Nach einem Überblick über Produktionszahlen, allgemeine Anforderungen und Eigenschaften von Ventilen für Verbrennungsmotoren, wird in einem Rückblick die Werkstoffentwicklung für die Ventilstähle von den ersten Anfängen bis zum heutigen Stand aufgezeigt. Schwerpunktmäßig wird die Gruppe der Chrom‐Mangan‐Stickstoff‐Stähle behandelt. Daneben werden die Ventilwerkstoffe geordnet nach schweren und leichten und innerhalb dieser Gruppen nach Legierungsmerkmalen beschrieben. Es wird über die vielfältigen Werkstoffanstrengungen am Ventil informiert, die mit wenigen genormten Werkstoffgüten und speziellen Fertigungsverfahren problemlos mit niedrigsten Fehlerraten beherrscht werden. Der Weg des Werkstoffes vom Halbzeug bis zum fertigen Ventil wird in allen Schritten verfolgt. Die in den letzten Dekaden forcierte Motorenentwicklung führte zu verschärften Betriebsbedingungen auch für die Ventile, die mit einer kontinuierlichen Weiterentwicklung bestehender Werkstoffgüten und Verbesserungen der Gestaltsfestigkeit der Ventile aufgefangen wurden. In diesem Zusammenhang werden spezielle Lösungen zur Festigkeitssteigerung aller Ventilwerkstoffe bis in den Bereich von über 1100 MPa erläutert, die nach bekannten metallkundlichen Gesetzen ermöglicht wurden. Als wesentliches Prinzip werden ortsabhängig, besonders an der Oberfläche, erhöhte Festigkeits‐ und Verschleißeigenschaften zur Optimierung der Gestalts‐ und Betriebsfestigkeit eingesetzt. Über Entwicklungen zur Technologie der Hohlventile und von erweiterten Lösungen beim Auftragschweißen von Ventilsitzen im Zusammenhang mit Eigenspannungen wird ausführlich berichtet. Einer kurzen allgemeinen Betrachtung zum Legierungsaufwand der wichtigsten Ventilwerkstoffe folgt ein Kapitel über Titan, Intermetallische Verbindungen und Keramik, die möglicherweise als zukünftige leichte Ventilwerkstoffe Verwendung finden können.