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Verfahren zur Steigerung der Härte und Elastizitätsgrenze von manganhaltigen
Legierungen des Kupfers und Silbers.
Die vorliegende Erfindung geht aus von den bekannten magnetischen Legierungen, welche Fr. Heusler im Laboratorium der Isabelles-hätte aufgefunden hat und welche aus Mangan, Kupfer und Aluminium bestehen. Einige dieser Legierungen lassen sich walzen und schmieden. Untersuchungen haben ergeben, dass derartige etwa. 10-15%Ma. ngan und etwa7-1 0 ?/, Aluminium enthaltende Legierungen ihre Festigkeitseigenschaften vollkommen ändern, wenn man sie bei 200-250 C einige Stunden altert.
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bisher unbekannte Höhe an.
Es ergab nämlich diese Bronze
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<tb> 1. <SEP> gewalzt, <SEP> geglüht <SEP> und <SEP> in <SEP> Wasser <SEP> abgeschreckt <SEP> :
<tb> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 66 <SEP> kg/mm2 <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 21%;
<tb> 2, <SEP> ebenso <SEP> behandelt <SEP> und <SEP> darnach <SEP> 20 <SEP> Studnen <SEP> bei <SEP> 195 <SEP> C <SEP> gealtert:
<tb> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 75 <SEP> kg/mm2 <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 9% <SEP> ;
<tb> 3. <SEP> ebenso <SEP> behandelt, <SEP> aber <SEP> 10 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 220 <SEP> C <SEP> gealtert <SEP> :
<tb> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 96 <SEP> ko'/m <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 0%.
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Diese Härtung ist mit einer Zunahme der Schneidfähigkeit verbunden, so dass diese Mangan- Aluminiumbronze zur Fabrikation von Messern, insbcondere Obstmessern, besonders geeignet ist.
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ebenfalls etwa 13-14% Mangan keine harte Modifikation zu bilden vermag. Auch eine Legierung mit 13% Mangan und 4-5% Aluminium liess bisher eine Härtung nicht zu. Dagegen trat eine solche ein
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Steigerung der Elastizitätsgrenze auf.
Es wurde festgestellt :
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<tb> 1. <SEP> für <SEP> die <SEP> geschmiedete <SEP> und <SEP> bei <SEP> Dunkelrotglut <SEP> abgeschreckte <SEP> Legierung <SEP> :
<tb> eine <SEP> Proportionalitätsgrenze <SEP> von <SEP> 32 <SEP> kg, <SEP> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 77 <SEP> kg <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 15% <SEP> ;
<tb> 2. <SEP> für <SEP> die <SEP> ebenso <SEP> behandelte <SEP> und <SEP> dann <SEP> 20 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 2550 <SEP> C <SEP> gealterte <SEP> Legierung <SEP> :
<tb> eine <SEP> Proportionalitätsgrenze <SEP> von <SEP> 46-50 <SEP> kg, <SEP> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 77 <SEP> kg <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 15% <SEP> ;
<tb> 3. <SEP> für <SEP> die <SEP> ebenso <SEP> abgeschreckte <SEP> und <SEP> 50 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 2550 <SEP> C <SEP> gealterte <SEP> Legierung <SEP> :
<tb> eine <SEP> Proportionalitätsgrenze <SEP> von <SEP> 50 <SEP> leg, <SEP> eine <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> 75 <SEP> kg <SEP> und <SEP> eine <SEP> Dehnung <SEP> von <SEP> 16%.
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Für eine Legierung mit etwa 4-5% Mangan und nur 4-5% Aluminium konnte wiederum bisher ein ähnlicher Effekt nicht ermittelt werden.
Merkwürdige Ergebnisse wurden beim Studium gewalzter oder gepresster Legierungen von Kupfer und Zink erhalten. Schon die zu Beginn dieser Untersuchungen im Jahre 1913 im Laboratorium der Isabellen-
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um 2000 C schwach ferromagnetische Eigenschaften annehmen können, deutete darauf hin, dass auch Messinglegierungen eine besondere Modifikation bilden können. Aber die Fortsetzung dieser Versuche zeigte dann, dass die manganfreien Legierungen, u. zw. von der Zusammensetzung
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<tb>
<tb> l. <SEP> 60'5 <SEP> Kupfer, <SEP> 37#6 <SEP> Zink, <SEP> 1#3 <SEP> Blei, <SEP> 0-5 <SEP> Eisen
<tb> 2. <SEP> 66-0 <SEP> vs <SEP> 33'S <SEP> " <SEP> - <SEP> " <SEP> 0'3 <SEP> ",
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in eine merklich härtere Form umgewandelt werden konnten, ganz entsprechend dem metallographischen Befund.
Ganz anders verhalten sich die ähnlich zusammengesetzten Mangan-Messingsorten. Beispielsweise lässt sich gepresstes Manganmessing von der Zusammensetzung : 57'6% Kupfer, 37'3% Zink, 2. 7% Mangan, 1"2% Aluminium, Rest Eisen und Blei, bei Temperaturen um 2500 C härten. Dieses Pressmessing ergab nach dem Ausglühen bei 5500 C abgeschreckt : eine Brinellhärte von 150 ;
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<tb>
<tb> ebenso <SEP> abgeschreckt <SEP> und <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 2500 <SEP> C <SEP> gealtert <SEP> : <SEP> eine <SEP> Brinellhärte
<tb> von <SEP> 164 <SEP> ;
<tb> bei <SEP> 5000 <SEP> C <SEP> abgeschreckt <SEP> :
<SEP> eine <SEP> Brinellhärte <SEP> von <SEP> 144 <SEP> ;
<tb> ebenso <SEP> abgeschreckt <SEP> und <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 2500 <SEP> C <SEP> gealtert <SEP> : <SEP> eine <SEP> Brinellhärte
<tb> von <SEP> 161 <SEP> ;
<tb> bei <SEP> 4500 <SEP> C <SEP> abgeschreckt <SEP> : <SEP> eine <SEP> Brinellhärte <SEP> von <SEP> 143 <SEP> ;
<tb> ebenso <SEP> abgeschreckt <SEP> und <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 2500 <SEP> C <SEP> gealtert <SEP> : <SEP> eine <SEP> Brinelihärte
<tb> von <SEP> 160.
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36 Stunden erhitzt, ergaben sich dagegen die folgenden Werte : eine Festigkeit von 60 kghmn2, , Dehnung von 2% und Härte von 260.
Legierungen von Mangan, Kupfer und Zinn lassen sich in ähnlicher Weise härten.
Weit wichtiger ist der Umstand, dass auch gewisse Mangansilizinmkapferlegierungen sich bei Temperaturen von etwa 200-400 C härten lassen. Denn dadurch ist die Möglichkeit gegeben, das teuere Zinn beim Guss von Lagerschalen durch billigere Metalle zu ersetzen.
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<tb> Gehalt <SEP> der <SEP> Legierungen <SEP> ausser <SEP> Cu <SEP> : <SEP> Zustand <SEP> :
<SEP> Nach <SEP> dem <SEP> Altern <SEP> bei <SEP> 250 <SEP> C <SEP> :
<tb> Mn <SEP> Fe <SEP> Si <SEP> 24 <SEP> 36 <SEP> 60 <SEP> 96 <SEP> Stunden
<tb> J5% <SEP> 2% <SEP> 2-1% <SEP> geschmiedet <SEP> bei <SEP> 5250 <SEP> C <SEP> abgeschreckt <SEP> 195 <SEP> 205 <SEP> 274
<tb> 14% <SEP> 2% <SEP> 3 <SEP> % <SEP> Sandguss <SEP> 117 <SEP> 152 <SEP> 174
<tb> 15% <SEP> 1% <SEP> 3-4% <SEP> geschmiedet <SEP> bei <SEP> 6000 <SEP> C <SEP> abgeschreckt <SEP> 178 <SEP> 249
<tb> 14% <SEP> 3% <SEP> 6 <SEP> % <SEP> Sandguss <SEP> 170 <SEP> 222 <SEP> 220
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Analoge und ebenfalls härtbare Legierungen lassen sich auch herstellen, wenn man in den oben erwähnten manganhaltigen Kupferlegierungen das Kupfer ganz oder zum überwiegenden Teil durch Silber ersetzt. Besonders wichtig sind Mangansilberlegierungen, welche gleichzeitig Aluminium enthalten.
Beispielsweise hat eine Silberlegierung mit einem Feingehalt von. 80% Silber, welche erhalten wird, wenn man 80 Teile Silber mit 7-9 Teilen Aluminium und mit 13 bzw. 11 Teilen der handelsüblichen Legierung von 30% Mangan und 70% Kupfer legiert, in weichem Zustande eine Festigkeit von etwa 46 kg/mm2, eine Dehnung von etwa 16% und eine Brinellhärte von etwa 112-132.
Die Legierung lässt sich durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 200 C im Laufe von einigen Stunden härten und erlangt dadurch eine Brinellhärte von 235-250. Die gehärtete Legierung hat schwach magnetische Eigenschaften und eine charakteristische Struktur. Diese Eigenschaften bieten ein bequemes Mittel, um Fälschungen von Silbermünzen schnell zu erkennen. Auch ist es wichtig, Ge-
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langsamen mechanischen Abnutzung unterliegen.
Naturgemäss wird das Wesen der vorliegenden Erfindung nicht geändert, wenn man den vorstehend genannten Legierungen noch andere Metalle zusetzt, wie etwa Eisen, Nickel, Kadmium oder Blei. Solche Zusätze haben zur Folge, dass die Härtungstemperaturen herabgesetzt werden oder dass die Legierungen sich besser giessen lassen.
Das vorliegende Verfahren zeigt eine gewisse Analogie mit der Veredelung gewisser Aluminiumlegierungen, insbesondere des Duralumins. Der Unterschied liegt aber einerseits im Verfahren selbst, welches bei den vorliegenden Mangankupferlegierungen teils bei höheren Temperaturen vor sich geht, teils auch ein vorhergehendes Ausglühen der zu veredelnden Teile nicht immer notwendig macht, anderseits auch in den abweichenden Eigenschaften der nach dem vorstehenden Verfahren erzeugten Produkte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Steigerung der Härte und Elastizitätsgrenze von manganhaltigen Legierungen des Kupfers mit anderen Metallen, insbesondere Aluminium, Zink oder Silizium, gegebenenfalls Zinn, dadurch gekennzeichnet, dass man gegossene, gewalzt, gepresste oder geschmiedete Stücke der Legierungen, deren Mangangehalt etwa 3-16% und deren Gehalt an Aluminium etwa 7-10% oder an Silizium 0, 5--6% oder an Zink bis 40% beträgt, bei Temperaturen von etwa 200-2500 C bzw. bei Mangan-Silizium-Kupferlegierungen von etwa 200-400 C altert.