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Verfahren zum Vergüten von titanhaltigem Kupfer oder titanhaltigen Kupfer- legierungen.
Es ist bekannt, dass man durch Zusatz von Beryllium zum Kupfer Legierungen erzeugen kann, die nach einem eigentümlichen Vergütungsvorgang. der sogenannten "Alterung", gehärtet werden können. Diese Legierungen werden bei einer höheren Temperatur, vorzugsweise zwischen 700 und 1000 C abgeschreckt und erlangen durch Glühen bei einer niedrigen Temperatur zwischen 250 und 4500 C sehr beträchtliche Härtewerte.
Auch andere Legierungen des Kupfers können durch einen ähnlichen Alterungsvorgang ausserordentlich verfestigt werden, wie die ternären Kupfer-Silizium-Legierungen mit Chrom, Nickel. Kobalt, Eisen oder Manganzusätzen, in denen die verschiedene Löslichkeit der Silizide die Alterung hervorruft.
Weiter seien die Legierungen des Kupfers mit Aluminium und einem Metall der Eisengruppe wie Mangan genannt, sowie die ternären Legierungen des Kupfers mit Magnesium und Zinn.
Es wurde nun gefunden, dass das Titan, das bislang in der Legierungstechnik kaum verwendet wird und infolgedessen verhältnismässig wertlos ist, den Legierungen des Kupfers sehr wertvolle Eigenschaften verleiht, indem es diese Legierungen, ähnlich wie die vorgenannten, nach Abschrecken aus einem höheren Temperaturgebiet durch nachheriges Altern bei niedriger Temperatur vergütbar macht.
Der Einfluss des Titans auf Kupfer wurde schon vielfach untersucht. Die bisherigen Forscher begnügten sieh jedoch allgemein damit, stark verunreinigte Legierungen des Kupfers mit Titan zu priifen, was zur Ermittlung ganz ungenauer Werte der mechanischen Eigenschaften und des elektrischen Widerstandes führte. Ausserdem haben die bisherigen Forscher die Alterungsfähigkeit der Kupfer-TitanLegierungen und ihren ungemein grossen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit gänzlich überstehen.
Die mechanischen Eigenschaften von sehr reinen Kupfer-Titan-Legierungen sind ausserordentlich günstig. So konnte eine Legierung mit einem Titangehalt von 5%, die hiebei noch sehr gut walzbar war, durch Abschrecken bei 820 C in Wasser und nachfolgende Alterung von drei Stunden bei 320 C von der Abschreckhärte 140 auf die Alterungshärte 225 gebracht werden.
Eine andere Kupfer-Titan-Legierung mit 2-15% Titan zeigte folgende mechanische Eigenschaften : Bei 850 C abgeschreckt: Festigkeit 35#5 kg/mm2, Dehnung 32#5%, Kontraktion 60#9%. Dieselbe Legierung bei 8500 C abgeschreckt und bei 350 C 24 Stunden lang gealtert ergab : Festigkeit 66-8 /mm2, Dehnung 31#2%, Kontraktion 74-9%.
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Die Legierung mit 3-05% Titan gab nach demselben Kaltreeken folgende Werte : Festigkeit 113#4 kg/mm2, Dehnung 6%, Kontraktion 35-2%.
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Wie man sieht, ist die Verformbarkeit bei 43% igem Kaltrecken keineswegs erschöpft. Lässt man die Dehnung auf 1% sinken, so kann man mit der 3% igen Titanlegierung eine Festigkeit von 130 bis 140 kgjmm2 erzielen. Die 4%ige Titanlegierung erreicht nach Alktern und 60% igem Kaltreeken 150 g Festigkeit bei 1% Dehnung.
Der Einfluss des Alterns auf den elektrischen Widerstand ist ausserordentlich gross. Die Legierung mit Titan hat beispielsweise nach dem Abschrecken von 850 C einen Widerstand von 0'406 Ohmjln
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also fast auf den dritten Teil. Noch günstiger liegen die Verhältnisse bei titanärmeren Legierungen in bezug auf den niedrigsten Widerstand, den man durch Altern erzielen kann. So hatte die Legierung
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Berücksichtigt man die ausserordentlich hohe Festigkeit dieser Legierung, so ergibt sich hieraus, dass man solche Legierungen für Telephon-oder Leitungsdrähte vorteilhaft verwenden kann.
Der Vor-
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der Kupfer-Titan-Legierungen. Bei einer Festigkeit von 100 kg/mm2 hat beispielsweise die 6% ige Zinn- bronze im kaltgereckten Zustand nur 0#5% Dehnung, wogegen die 2#15%ige Kupfer-Titan-Legierung bei derselben Festigkeit eine 13m al höhere Dehnung aufweist. Demnach eignen sich die Kupfer-TitanLegierungen gegebenenfalls nach noch stärkerem Kaltrecken besonders für solche Fälle, in denen man sehr grosse Entfernungen mit Leitungsdrähten überspannen will, ohne dass die elektrische Leitfähigkeit von allein ausschlaggebender Bedeutung ist.
In solchen Fällen ist die Kupfer-Titan-Legierung infolge ihrer grossen Widerstandsfähigkeit gegenüber den atmosphärischen Einwirkungen dem Stahl vorzuziehen. dessen elektrischer Widerstand ausserdem bedeutend höher ist.
An Stelle der ziemlich schwer herstellbaren binären Kupfer-Titan-Legierungen kann man auch ternäre Legierungen verwenden, insbesondere solche, die ausser Titan noch Metalle der Eisengruppe oder Leichtmetalle enthalten. So kommen in Betracht :
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etwas geringer und der Widerstand etwas höher. Die Festigkeit kann entsprechend dem Zusatz des dritten Metalles um maximal 20 kg/m) gesteigert werden. Diese Legierungen kommen allgemein als Konstruktionsmaterial, beispielsweise in Form von Pressstangen, Rohren u. dgl. zur Verwendung. Als Leitungsmaterial kommen die höher legierten wegen des grösseren Widerstandes weniger in Betracht.
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zwischen 750 und 850 C. Die Mehrstofflegierungen, insbesondere diejenigen mit den Metallen der Eisengruppe, erfordern eine höhere Abschrecktemperatur.
Die Grenze, innerhalb der das Abschrecken erfolgen kann, liegt zwischen 6500 C und dem Schmelzpunkt. Höher abgeschreckte Legierungen sind nach dem Abschrecken weicher und altern prozentual stärker.
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Altert man bei höherer Temperatur, so ist die Zeit kürzer zu wählen. Die Mehrstofflegierungen, insbesondere diejenigen mit den Metallen der Eisengruppe, erfordern eine etwas höhere Alterungstemperatur.
Im allgemeinen liegt die Alterungstemperatur zwischen 250 und 600 C.
hnliche Alterungseffekte können auch mit Gusslegierungen erzielt werden. doch erfordern diese eine längere Glühzeit vor dem Abschrecken.
Vielfach genügt es, die Legierungen einige Zeit lang auf hohe Temperatur zu erhitzen, worauf
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bedeutende Härte zu erzielen.