BR122019023878B1 - HIGH RESISTANCE CAN ALLOY AND HIGH RESISTANCE CAN ALLOY PRODUCT - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a uma liga de latão de alta resistência que compreende 58 a 66% em peso de Cu; 1,6 a 7% em peso de Mn; 0,2 a 6% em peso de Ni; 0,2-.a 5,1% em peso de Al; 0,1 a 3% em peso de Si; = 1,5% em peso de Fe; = 0,5% em peso de Sn; = 0,5% em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis. Também são descritos um produto de latão de alta resistência com tal composição de liga e um método para fabricar tal produto feito de uma liga de latão de alta resistência.The invention relates to a high strength brass alloy comprising 58 to 66% by weight of Cu; 1.6 to 7% by weight of Mn; 0.2 to 6% by weight of Ni; 0.2% to 5.1% by weight of Al; 0.1 to 3% by weight of Si; = 1.5% by weight of Fe; = 0.5% by weight of Sn; = 0.5% by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities. Also described are a high strength brass product with such an alloy composition and a method for making such a product made of a high strength brass alloy.
Description
[0001] A invenção refere-se a uma liga de latão de alta resistência e um produto, feito de uma liga de latão de alta resistência, que é submetido a carga de atrito.[0001] The invention relates to a high-strength brass alloy and a product, made from a high-strength brass alloy, which is subjected to frictional load.
[0002] Para aplicações de atrito tipicas em um ambiente de lubrificação, coeficientes baixos de atrito da liga usada são geralmente necessários e, além disso, o coeficiente de atrito deve ser adaptável dentro de limites predefinidos à aplicação particular, em particular o parceiro de lubrificação, o lubrificante usado e as condições de atrito, tal como pressão de contato e velocidade relativa. Isso é verdade, em particular, para mangas de pistão que são aproveitadas por estática alta e cargas dinâmicas. Além disso, as aplicações com velocidades relativas altas dos parceiros de atrito, como estão presentes para mancais axiais de um turbocompressor, por exemplo, necessitam de ligas que, além de geração de calor reduzida também garantam uma dissipação de calor satisfatória a partir da superfície de atrito.[0002] For typical friction applications in a lubrication environment, low friction coefficients of the used alloy are generally required and, in addition, the friction coefficient must be adaptable within predefined limits to the particular application, in particular the lubrication partner , the lubricant used and the friction conditions, such as contact pressure and relative speed. This is particularly true for piston sleeves that are used for high static and dynamic loads. In addition, applications with high relative speeds of friction partners, as they are present for axial bearings in a turbocharger, for example, require alloys that, in addition to reduced heat generation, also guarantee satisfactory heat dissipation from the surface of friction.
[0003] A potência de atrito e o contato de óleo resultam em uma camada tribológica que acumulou componentes de lubrificante na superfície de rolamento. Uma taxa de deposição alta e uniforme dos componentes de lubrificante e seus produtos de decomposição é necessária a fim de obter uma camada de absorção suficientemente estável na camada de deslizamento.[0003] Friction power and oil contact result in a tribological layer that has accumulated lubricant components on the bearing surface. A high and uniform deposition rate of the lubricant components and their decomposition products is necessary in order to obtain a sufficiently stable absorption layer in the slip layer.
[0004] Um material de rolamento adequado é distinguido adicionalmente por tolerância de óleo abrangente, de modo que a estrutura da camada tribológica seja amplamente insensívelà seleção de certos aditivos de óleo. Um objetivo adicional é fornecer uma liga para aplicações de atrito com propriedades de funcionamento de emergência satisfatórias, de modo que uma vida útil suficiente sob condições de atrito seco possa ser garantida.[0004] A suitable bearing material is further distinguished by comprehensive oil tolerance, so that the structure of the tribological layer is largely insensitive to the selection of certain oil additives. An additional objective is to provide an alloy for friction applications with satisfactory emergency operating properties, so that sufficient service life under dry friction conditions can be guaranteed.
[0005] Para componentes sob carga de atrito, também é importante que a liga usada tenha resistência suficiente. Consequentemente, um limite de elasticidade de 0,2% alto deveria estar presente, a fim de minimizar deformações plásticas que ocorrem sob carga. Além disso, é necessário fornecer uma liga de resistência à tração alta e particularmente dura a fim de aumentar a resistência da liga a tensões abrasivas e adesivas. Ao mesmo tempo, é preciso que haja robustez suficiente como proteção contra tensões de impacto. Em relação a isso, é necessário reduzir o número de microdefeitos e retardar o crescimento defeituoso resultante. Isso é acompanhado pela necessidade de fornecimento de uma liga que tem uma robustez de fratura preferencialmente alta que é amplamente livre de tensões internas.[0005] For components under friction load, it is also important that the used alloy has sufficient strength. Consequently, a high elasticity limit of 0.2% should be present, in order to minimize plastic deformations that occur under load. In addition, it is necessary to provide a high and particularly hard tensile alloy in order to increase the alloy's resistance to abrasive and adhesive stresses. At the same time, there must be sufficient strength to protect against impact stresses. In this regard, it is necessary to reduce the number of microdefects and to delay the resulting defective growth. This is accompanied by the need to supply an alloy that has a preferably high fracture strength that is largely free from internal stresses.
[0006] Em muitos casos, ligas adequadas para partes sob carga de atrito são latões especiais que, além de cobre e zinco como os componentes principais, são formados com liga com pelo menos um dentre os elementos niquel, ferro, manganês, aluminio, silicio, titânio ou cromo. Latões de silicio, em particular, atendem as necessidades afirmadas acima; CuZn31Sil representa uma liga padrão para aplicações de atrito tais como mangas de pistão. Adicionalmente, deve-se usar bronzes de estanho que, além de estanho e cobre, contêm adicionalmente niquel, zinco, ferro e manganês para aplicações de atrito ou também para mineração.[0006] In many cases, alloys suitable for parts under friction load are special brass that, in addition to copper and zinc as the main components, are formed with alloy with at least one of the elements nickel, iron, manganese, aluminum, silicon , titanium or chrome. Silicon brass, in particular, meets the needs stated above; CuZn31Sil represents a standard alloy for friction applications such as piston sleeves. Additionally, tin bronzes should be used which, in addition to tin and copper, additionally contain nickel, zinc, iron and manganese for friction applications or also for mining.
[0007] É feita referência ao documento n£ CH 223 580 A como um exemplo de uma liga de cobre-zinco que é adequada para partes de máquina sob tensão de deslizamento, tais como rolamentos, engrenagens sem-fim, rodas dentadas, sapatas de deslizamento e similares. O documento citado revela um teor de cobre de 50 a 70% em peso, formado com uma liga com 2 a 8% em peso de aluminio, 0,05 a 3% de silicio e 0,5 a 10% em peso de manganês e o zinco restante. Além disso, a liga pode conter até um máximo de 10% em peso de chumbo, assim como 0,1 a 5% em peso de um ou mais elementos do grupo que consiste em ferro, niquel e cobalto. Adicionalmente, uma liga de latão de alta resistência é conhecida do documento n£ EP 0 407 596 BI que, além de cobre, zinco, manganês, aluminio e silicio, contém ferro, niquel e cobalto como componentes de liga opcionais. Além disso, um teor de 0,03 a 1% em peso de oxigênio é fornecido. Ademais, o documento n2 DE 15 58 467 A revela outra liga de latão de alta resistência que é fornecida para objetos sob tensão de deslizamento e de atrito. Além de cobre e um teor de zinco que pode ser de até 45% em peso, aditivos de liga de manganês, silicio e telúrio estão presentes. Além disso, Fe, Ni, Al e Be representam componentes de liga adicionalmente opcionais. Adicionalmente, os documentos n— DE 15 58 817 B2 e DE 101 59 949 01 descrevem ligas de cobre com uma composição abrangente que formam um material de rolamento de desgaste reduzido.[0007] Reference is made to document n £ CH 223 580 A as an example of a copper-zinc alloy which is suitable for machine parts under slip stress, such as bearings, worm gears, sprockets, sprockets. slip and the like. The document cited reveals a copper content of 50 to 70% by weight, formed with an alloy with 2 to 8% by weight of aluminum, 0.05 to 3% of silicon and 0.5 to 10% by weight of manganese and the remaining zinc. In addition, the alloy may contain up to a maximum of 10% by weight of lead, as well as 0.1 to 5% by weight of one or more elements of the group consisting of iron, nickel and cobalt. In addition, a high-strength brass alloy is known from
[0008] Para alcançar certas propriedades de um produto que é fabricado a partir de uma liga de latão de alta resistência, ligas que contêm diferentes elementos de liga são usadas. Desse modo, para componentes desse tipo, é necessário manter tais produtos diferentes em estoque e, emparticular, ter a capacidade de trabalhar com essas várias ligas.[0008] To achieve certain properties of a product that is manufactured from a high-strength brass alloy, alloys that contain different alloy elements are used. Thus, for components of this type, it is necessary to keep such different products in stock and, in particular, to be able to work with these various alloys.
[0009] Contra esses antecedentes, o objetivo da invenção é propor uma liga de latão de alta resistência de base a partir da qual não apenas produtos podem ser fabricados que são distinguidos por resistência alta, carga de atrito sob desgaste aprimorada e propriedades de funcionamento de emergência satisfatórias quando há lubrificação inadequada, porém, também a partir da qual ligas podem ser formadas somente variando-se os teores dos elementos de liga de tal liga de base, sem a necessidade por elementos de liga adicionais e cujos produtos têm uma ampla variedade de propriedades. Um objetivo adicional é fornecer um método de fabricação para a liga e para um produto feito de uma liga de latão de alta resistência.[0009] Against this background, the aim of the invention is to propose a base high-strength brass alloy from which not only products can be manufactured that are distinguished by high strength, improved frictional wear and operating properties of satisfactory emergencies when there is inadequate lubrication, however, also from which alloys can be formed only by varying the contents of the alloying elements of such a base alloy, without the need for additional alloying elements and whose products have a wide variety of properties. An additional objective is to provide a manufacturing method for the alloy and for a product made of a high-strength brass alloy.
[0010] O objetivo acima é alcançado por uma liga de latão de alta resistência que tem os seguintes componentes de liga: 58 a 66% em peso de Cu; 1,6 a 7% em peso de Mn; 0,2 a 6% em peso de Ni; 0,2 a 5,1% em peso de Al; 0,1 a 3% em peso de Si; -1,5% em peso de Fe; -0,5% em peso de Sn; -0,5% em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0010] The above objective is achieved by a high-strength brass alloy that has the following alloy components: 58 to 66% Cu by weight; 1.6 to 7% by weight of Mn; 0.2 to 6% by weight of Ni; 0.2 to 5.1% by weight of Al; 0.1 to 3% by weight of Si; -1.5% by weight of Fe; -0.5% by weight of Sn; -0.5% by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0011] Para latões de alta resistência que têm a composição de iiga mencionada acima, uma adaptabilidade surpreendente à aplicação de atrito particular que está presente foi identificada. As propriedades de desgaste e aspropriedades de funcionamento de emergência estão definiveis de modo variável, de modo que fases duras na forma de aluminetos e silicietos estejam presentes na liga que são selecionáveis ao longo de uma faixa ampla em relação à composição, ao tamanho médio, ao formato e à distribuição na liga estrutura. Isso é alcançado somente variando-se o teor particular dos elementos de liga envolvidos na liga de base, em particular dentro de limites relativamente estreitos.[0011] For high-strength brass that has the above mentioned alloy composition, a surprising adaptability to the particular friction application that is present has been identified. The properties of wear and the properties of emergency operation are defined in a variable way, so that hard phases in the form of aluminides and silicides are present in the alloy, which are selectable over a wide range in relation to composition, medium size, format and distribution in the alloy structure. This is achieved only by varying the particular content of the alloying elements involved in the base alloy, in particular within relatively narrow limits.
[0012] A liga de base tem um teor de Zn relativamente alto, em particular, preferencialmente entre 20 e 35% em peso. Isso é notável, uma vez que o teor de Cu de 58 a 66% em peso é selecionado dentro de uma faixa estreita. Para fornecer ligas que têm as diferentes propriedades particulares desejadas, a proporção do equivalente a Cu é selecionada relativamente alta, tipicamente entre 45 e 65% em peso. Desse modo, a liga particular e, portanto, as propriedades do produto fabricado a partir da mesma é/são definidas variando-se os elementos envolvidos com o equivalente a Cu. Em relação a isso, os elementos Mn, Ni, Al e Si são de importância primária. Variando-se o envolvimento desses elementos na liga de latão de alta resistência, por exemplo, a proporção das fases α e β na matriz pode ser ajustada. As ligas podem, desse modo, ser formadas variando- se apropriadamente esses elementos, sendo que os produtos das ligas têm, predominantemente, uma fase a, têm, predominantemente, uma β ou têm uma mistura de ambas as fases. Também é possivel, sem ter que mudar o método de processamento, definir um tamanho de grão diferente para um produto de liga de latão de alta resistência variando-se de modo apropriado primariamente esses elementos.[0012] The base alloy has a relatively high Zn content, in particular, preferably between 20 and 35% by weight. This is notable, since the Cu content of 58 to 66% by weight is selected within a narrow range. To provide alloys that have the different particular properties desired, the Cu equivalent ratio is selected relatively high, typically between 45 and 65% by weight. In this way, the particular alloy and, therefore, the properties of the product manufactured from it is / are defined by varying the elements involved with the Cu equivalent. In this regard, the elements Mn, Ni, Al and Si are of primary importance. By varying the involvement of these elements in the high-strength brass alloy, for example, the proportion of the α and β phases in the matrix can be adjusted. The alloys can therefore be formed by appropriately varying these elements, with the alloy products predominantly having an a-phase, predominantly having a β or having a mixture of both phases. It is also possible, without having to change the processing method, to define a different grain size for a high strength brass alloy product by varying these elements appropriately primarily.
[0013] O uso de tal liga de latão de alta resistência de base e das ligas de latão de alta resistência especiais derivadas da mesma também é vantajoso no processamento industrial, em particular, quando moldes de diferentes ligas incluidas sob a liga de latão de alta resistência de base devem ser fundidos em uma sequência rapidamente alternada. Uma vez que todas as ligas contêm os mesmos elementos de liga, o risco de contaminação e, desse modo, de alteração inconsciente das propriedades de liga através de contaminação, é reduzido a um minimo.[0013] The use of such a base high-strength brass alloy and the special high-strength brass alloys derived from it is also advantageous in industrial processing, in particular, when molds of different alloys included under the high-brass alloy Basic resistance must be fused in a rapidly alternating sequence. Since all alloys contain the same alloying elements, the risk of contamination and, thus, of unconscious alteration of the alloying properties through contamination, is reduced to a minimum.
[0014] Além das fases duras, a dureza e a robustez da liga têm uma influência significativa nas propriedades da camada de atrito. A liga, de acordo com a invenção, é distinguida por uma faixa notavelmente ampla de parâmetros de mecânicos alcançáveis, de modo que o limite de elasticidade, a resistência à tração, o alongamento na ruptura, a dureza e a robustez possam ser definidos independentemente uns dos outros, de uma maneira aprimorada em comparação às ligas usadas até o momento para aplicações de atrito, através da seleção das operações de processamento após a moldagem por fusão de liga. Um produto de liga selecionado especificamente para os requisitos da aplicação pode ser obtido através das operações de processamento seguintes após a fundição dos componentes de acordo com a invenção: -moldagem a quente diretamente após a moldagem por fusão de liga, em particular uma moldagem por fusão continua, sem uma etapa de tratamento adicional ou seguida somente por uma etapa de recozimento final, -extrusão seguida diretamente por moldagem a frio, seguida por uma etapa de recozimento final, - extrusão com recozimento intermediário subsequente antes da execução da moldagem a frio e uma etapa de recozimento final.[0014] In addition to the hard phases, the hardness and strength of the alloy have a significant influence on the properties of the friction layer. The alloy, according to the invention, is distinguished by a remarkably wide range of reachable mechanical parameters, so that the yield strength, tensile strength, elongation at break, hardness and strength can be defined independently of each other. from the others, in an improved way compared to the alloys used so far for friction applications, through the selection of processing operations after alloy melt molding. An alloy product selected specifically for the application requirements can be obtained through the following processing operations after casting the components according to the invention: - hot molding directly after alloy melt molding, in particular a melt molding continues, without an additional treatment step or followed only by a final annealing step, -extrusion followed directly by cold molding, followed by a final annealing step, - extrusion with subsequent intermediate annealing before the execution of the cold molding and a final annealing step.
[0015] Nesse ponto, deve ser enfatizado novamente que as ligas de latão de alta resistência especiais individuais inclusas sob a liga de latão de alta resistência de base descrita acima podem ser todas produzidas com o uso do mesmo método, de modo que o tratamento de calor possa ser executado da mesma forma.[0015] At this point, it must be emphasized again that the individual special high strength brass alloys included under the basic high strength brass alloy described above can all be produced using the same method, so that the treatment of heat can be run in the same way.
[0016] Uma primeira liga de latão de alta resistência especial que foi estabelecida sob a liga de latão de alta resistência de base descrita acima, com um aprimoramento particular nas propriedades desejadas, tem a seguinte composição: 58 a 64% em peso de Cu; 5 a 7% em peso de Mn; 3 a 5% em peso de Ni; 4 a 6% em peso de Al; 0,5 a 2,5% em peso de Si; 0,1 a 1,5% em peso de Fe; <0,3% em peso de Sn; <0,5% em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0016] A first special high-strength brass alloy that was established under the base high-strength brass alloy described above, with a particular improvement in the desired properties, has the following composition: 58 to 64% by weight of Cu; 5 to 7% by weight of Mn; 3 to 5% by weight of Ni; 4 to 6% by weight of Al; 0.5 to 2.5% by weight of Si; 0.1 to 1.5% by weight of Fe; <0.3% by weight of Sn; <0.5% by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0017] Uma liga de latão de alta resistência de acordo com essa primeira modalidade é distinguida por propriedades de funcionamento de emergência particularmente satisfatórias quando usada como um material de rolamento. Isso é atribuido a uma proporção de área grande de fases intermetálicas na liga. Uma pluralidade de pontos de contato que se estendem de modo achatado que tem uma resistência alta à abrasão que se estendem até a camada de absorção dos componentes delubrificante acumulados está, desse modo, presente na superfície de atrito. Ao mesmo tempo, a característica achatada das fases intermetálicas que está presente de acordo com a invenção aumenta a resistência da camada de reação, composta por produtos de reação da camada de absorção e componentes de liga próximos da superfície que se forma abaixo da camada de absorção. A tendência de partículas de fase dura individuais de descamar e o efeito de entalhe associado, são reduzidos devido à proporção de área alta das fases intermetálicas. Em geral, isso resulta em um material de rolamento que tem resistência alta ao desgaste.[0017] A high-strength brass alloy according to this first modality is distinguished by particularly satisfactory emergency operating properties when used as a rolling material. This is attributed to a large area ratio of intermetallic phases in the alloy. A plurality of flat-extending contact points which have a high resistance to abrasion extending to the absorption layer of the accumulated lubricating components is thus present on the friction surface. At the same time, the flatness characteristic of the intermetallic phases that is present according to the invention increases the resistance of the reaction layer, composed of reaction products from the absorption layer and alloy components close to the surface that forms below the absorption layer. . The tendency of individual hard phase particles to peel and the associated notch effect is reduced due to the high area ratio of the intermetallic phases. In general, this results in a bearing material that has high wear resistance.
[0018] Adicionalmente, a primeira modalidade é distinguida por propriedades mecânicas particularmente vantajosas. Recursos caracterizantes são grande dureza, alto limite de elasticidade e alta resistência à tração com um alongamento na ruptura da mesma forma vantajosamente alto que podem ser retidos em valores relativamente altos durante o recozimento subsequente. Além disso, foi mostrado que os valores mecânicos podem ser definidos por meio de uma etapa de moldagem a quente que segue a moldagem por fusão de liga e através de um controle de processo de um tratamento de calor subsequente. Consequentemente, os valores mecânicos vantajosos resultam diretamente da extrusão para execução da moldagem a quente e do recozimento subsequente para a etapa de tratamento de calor, sem ter que executar um endurecimento por deformação plástica de liga adicional através de moldagem a frio.[0018] Additionally, the first modality is distinguished by particularly advantageous mechanical properties. Characterizing features are great hardness, high elasticity limit and high tensile strength with a similarly advantageously high elongation at break that can be retained at relatively high values during subsequent annealing. In addition, it has been shown that mechanical values can be defined by means of a hot molding step that follows the alloy melt molding and through a process control of a subsequent heat treatment. Consequently, the advantageous mechanical values result directly from the extrusion to perform the hot molding and the subsequent annealing for the heat treatment step, without having to perform a hardening by additional plastic deformation of the alloy through cold molding.
[0019] Uma vantagem particular da composição de liga de acordo com essa primeira modalidade é um estado de extrusão que tem uma fase β dominante.Consequentemente, através de umrecozimento final que segue diretamente a sequência de processo de fundição e moldagem a quente que resulta no estado de extrusão, a razão da fase α para a fase β é definida de modo que as propriedades mecânicas sejam adaptáveis dentro de uma faixa ampla. Aumentando-se a proporção da fase a mais dúctil, a capacidade de incorporação de partículas estranhas na camada de atrito do produto de liga resultante pode ser aumentada, o que resulta na estabilização da camada de absorção na superfície de atrito em coordenação com o ambiente de lubrificante presente no dado pedido. Isso é particularmente bem sucedido, uma vez que as fases α relativamente mais macias estão nas fronteiras de grão da fase β comparativamente dura. Devido à incorporação de partículas estranhas, a capacidade particular de incorporação de partículas estranhas nas fases α relativamente macias leva as partículas estranhas a serem extraídas do circuito tribológico em que tal componente é usado. Isso reduz o desgaste em outros componentes envolvidos nesse sistema tribológico, além de um componente dessa liga.[0019] A particular advantage of the alloy composition according to this first modality is an extrusion state that has a dominant β phase. Consequently, through a final annealing that directly follows the melting and hot molding process sequence that results in extrusion state, the ratio of phase α to phase β is defined so that the mechanical properties are adaptable over a wide range. By increasing the proportion of the most ductile phase, the ability to incorporate foreign particles into the friction layer of the resulting alloy product can be increased, which results in stabilization of the absorption layer on the friction surface in coordination with the environment. lubricant present in the given order. This is particularly successful, since the relatively softer α phases are at the grain boundaries of the comparatively hard β phase. Due to the incorporation of foreign particles, the particular ability to incorporate foreign particles into the relatively soft α phases leads to foreign particles being extracted from the tribological circuit in which such a component is used. This reduces wear on other components involved in this tribological system, in addition to a component of this alloy.
[0020] Os silicietos que se formam nessa liga de latão de alta resistência têm um formato arredondado e, portanto, têm apenas um efeito levemente de entalhe.[0020] The silicides formed in this high-strength brass alloy have a rounded shape and therefore have only a slightly carving effect.
[0021] O tamanho de grão resultante é tipicamente de 10 a 20 pm e é, portanto, denominado como com grãos bastante finos.[0021] The resulting grain size is typically 10 to 20 pm and is therefore termed as having very fine grains.
[0022] As vantagens descritas acima da primeira modalidade da composição de liga de acordo com a invenção são particularmente pronunciadas para as seguintes faixas de liga: 60 a 62% em peso de Cu; 5,8 a 6,2% gjη n Peso de Mn; 4,3 a 4,7% θjη n Peso de Ni; 4,9 a 5, 1% gm em peso de A1; l,3al,7%erril_ m Peso de Si; 0, 9 a 1,1% eπ. n Peso de Fe; <0,1% em pe<,n , i^et>o de Sn. <0,1% em peso dθ pb. e o restante ■■... junto com impurezas inevitáveis.[0022] The advantages described above of the first embodiment of the alloy composition according to the invention are particularly pronounced for the following alloy ranges: 60 to 62% by weight of Cu; 5.8 to 6.2% gjη n Weight of Mn; 4.3 to 4.7% θjη n Ni weight; 4.9 to 5.1% by weight of A1; 1.3%, 7% erril_m Si weight; 0.9 to 1.1% eπ. n Fe weight; <0.1% in weight <, n, i ^ et> o of Sn. <0.1% by weight dθ bp. and the rest ■■ ... along with unavoidable impurities.
[0023] Uma segunda liga de latão de alta resistência '--‘-usa sob a liga de latao de alta resistência de base descrits acima resulta quando a liga de latao de alta resistência tem a seguinte composição: 60 a 66% em peso de Cu; 1 a 2,5^ em peso de Mn; 4 a 6% em peso de Ni; 1 a 2,5% em peso de Al; 1 a 3% em peso de Si; 0,1 a 1-5 em peso de Fe; - °,5 % em peso de Sn; 0,5 -s em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0023] A second high strength brass alloy '--'- used under the base high strength aluminum alloy described above results when the high strength aluminum alloy has the following composition: 60 to 66% by weight of Ass; 1 to 2.5% by weight of Mn; 4 to 6% by weight of Ni; 1 to 2.5% by weight of Al; 1 to 3% by weight of Si; 0.1 to 1-5 by weight of Fe; - °, 5% by weight of Sn; 0.5 - s by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0024] A composição de liga de acordo com a segundamodalidade é distinguida por comportamento de desgaste abrasivo bem ajustável. Dependendo das cargas de atrito estáticas e dinâmicas que estão presentes, assim como a seleção do lubrificante e da superficie de atrito contrária, o desgaste abrasivo pode ser adaptado à aplicação em questão em que as proporções de fase para a fase α e para a fase β da matriz de liga são definiveis dentro de um intervalo amplo. A proporção da fase β tem dureza e resistência à abrasãomaiores.[0024] The alloy composition according to the second modality is distinguished by very adjustable abrasive wear behavior. Depending on the static and dynamic friction loads that are present, as well as the selection of the lubricant and the opposite friction surface, the abrasive wear can be adapted to the application in question where the phase proportions for the α phase and the β phase of the alloy matrix are definable within a wide range. The proportion of the β phase has greater hardness and abrasion resistance.
[0025] A proporção de a predominante no estado de extrusão resulta em uma liga de latão de alta resistência que é moldável a frio diretamente a partir do estado de extrusão. O recozimento após a extrusão é, desse modo, dispensado. Mesmo sem essa etapa intermediária, durante a moldagem a frio, em particular durante o estiramento a frio, um grau de deformação pode ser alcançado que é notavelmente alto em comparação a latões de alta resistência similarmente formados com liga alta. Taxas de retiramento maiores durante a moldagem a frio resultam em um limite de elasticidade comparativamente alto e uma resistência aprimorada. As propriedades mecânicas do produto de liga resultante são definiveis dentro de uma faixa particularmente ampla na segunda modalidade da invenção.[0025] The proportion of the predominant in the extrusion state results in a high-strength brass alloy that is cold moldable directly from the extrusion state. Annealing after extrusion is thus dispensed with. Even without this intermediate step, during cold molding, in particular during cold drawing, a degree of deformation can be achieved that is remarkably high compared to high strength brass similarly formed with high alloy. Higher withdrawal rates during cold molding result in a comparatively high yield strength and improved strength. The mechanical properties of the resulting alloy product are definable within a particularly wide range in the second embodiment of the invention.
[0026] A composição de liga selecionada da segunda modalidade, apesar do teor de silicio comparativamente alto de 2,0 a 2,5% em peso, é distinguida por propriedades de processamento vantajosas que não estão presentes em ligas comparativas que têm um teor de silicio correspondentemente alto. O valor limite inferior para a proporção de silicio selecionada de acordo com a invenção foi definido de tal forma que resulte em uma liga com resistência alta. O limite superior do silicio adicionado é determinado de tal forma que a tensão de superficie durante a moldagem por fusão não aumente o bastante de modo que formação de rachadura ocorra.[0026] The selected alloy composition of the second modality, despite the comparatively high silicon content of 2.0 to 2.5% by weight, is distinguished by advantageous processing properties that are not present in comparative alloys that have a content of correspondingly high silicon. The lower limit value for the proportion of silicon selected according to the invention has been defined in such a way that it results in an alloy with high resistance. The upper limit of the added silicon is determined in such a way that the surface tension during the melt molding does not increase enough so that cracking occurs.
[0027] Além disso, essa modalidade da composição de liga de acordo com a invenção é particularmente vantajosa devido ao fato de que a proporção de silicio não é completamente ligada na forma de silicietos e, desse modo, nas fases duras.Em vez disso, o silicio livre foi detectado na matriz de liga. Isso influencia a estrutura de camada no produto de liga resultante, sob a carga de atrito em um ambiente de lubrificante, de tal modo que, embora a taxa de reação seja reduzida, resulte ao mesmo tempo em uma camada de absorção tolerante a óleo abrangente e mais estável.[0027] Furthermore, this modality of the alloy composition according to the invention is particularly advantageous due to the fact that the proportion of silicon is not completely bound in the form of silicides and thus in the hard phases. free silicon was detected in the alloy matrix. This influences the layer structure in the resulting alloy product, under the friction load in a lubricant environment, in such a way that, although the reaction rate is reduced, it results at the same time in a comprehensive oil-tolerant absorption layer. more stable.
[0028] A fase β está contida na fase α de uma maneira tipo ilha. Isso tem efeitos favoráveis em isotropização em termos da resistência do produto fabricado a partir dessa liga. Isso significa que a resistência que é definida é relativamente independente de direção.[0028] Phase β is contained in phase α in an island type. This has favorable effects on isotropization in terms of the strength of the product made from this alloy. This means that the resistance that is defined is relatively independent of direction.
[0029] Essa liga de latão de alta resistência especial e os produtos fabricados a partir da mesma também têm grãos bastante finos e têm um tamanho de grão tipico entre 10 e 20 pm.[0029] This special high-strength brass alloy and the products made from it also have very fine grains and have a typical grain size between 10 and 20 pm.
[0030] As vantagens descritas acima da segunda modalidade da composição de liga de acordo com a invenção são particularmente pronunciadas para as seguintes faixas de liga: 63 a 65% em peso de Cu; 1,8 a 2,2^ em peso de Mn; 4,8 a 5,2^ em peso de Ni; 1,9 a 2,1-s em peso de Al; 2,0 a 2,5% em peso de si; 0,2 a 0,4% em Peso de Fe; <0,1 % em peso de Sn; <0,1 % em Peso de Pb; e o restante ■..■■ junto com impurezas inevitáveis.[0030] The advantages described above of the second embodiment of the alloy composition according to the invention are particularly pronounced for the following alloy ranges: 63 to 65% by weight of Cu; 1.8 to 2.2% by weight of Mn; 4.8 to 5.2% by weight of Ni; 1.9 to 2.1-s by weight of Al; 2.0 to 2.5% by weight; 0.2 to 0.4% by weight of Fe; <0.1% by weight of Sn; <0.1% by weight of Pb; and the rest ■ .. ■■ along with unavoidable impurities.
[0031] Uma terceira liga de latão de alta resistência especial inclusa sob a liga de latao de alta resistência debase descrita acima que tem uma resistência ao desgaste mecânico vantajosamente alta, pode ser representada pela seguinte composição: 58 a 64% em peso de Cu; 1,5 a 3,5% em peso de Mn; 0,1 a 1% em peso de Ni; 2 a 4% em peso de Al; 0,1 a 1% em peso de Si; — 0,5% em peso de Fe; ^0,5% em peso de Sn; < 0,5% em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0031] A third special high-strength brass alloy included under the basic high-strength tin alloy described above, which has an advantageously high wear resistance, can be represented by the following composition: 58 to 64% by weight of Cu; 1.5 to 3.5% by weight of Mn; 0.1 to 1% by weight of Ni; 2 to 4% by weight of Al; 0.1 to 1% by weight of Si; - 0.5% by weight of Fe; ^ 0.5% by weight of Sn; <0.5% by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0032] A resistência alta ao desgaste mecânico observada é atribuída à presença de fases intermetálicas alongadas que mostram uma tendência satisfatória a uma orientação longitudinal na direção de extrusão. A superficie de rolamento do produto de liga que resulta da liga de latão de alta resistência de acordo com a terceira modalidade é, então, projetada de tal forma que a direção de carga de atrito se estenda substancialmente em paralelo à orientação longitudinal das fases intermetálicas. O design preferencialmente alongado dos silicietos, principalmente os silicietos de Mn, tem a função de blindar a matriz de carga de desgaste.[0032] The high resistance to mechanical wear observed is attributed to the presence of elongated intermetallic phases that show a satisfactory tendency to a longitudinal orientation in the direction of extrusion. The bearing surface of the alloy product resulting from the high-strength brass alloy according to the third embodiment is then designed in such a way that the friction loading direction extends substantially parallel to the longitudinal orientation of the intermetallic phases. The preferentially elongated design of silicides, especially Mn silicides, has the function of shielding the wear load matrix.
[0033] A terceira modalidade também é distinguida por ajustabilidade satisfatória da razão da fase α para a fase β na matriz de liga. O comportamento de desgaste abrasivo pode, desse modo, ser adaptado diretamente à aplicação.[0033] The third modality is also distinguished by satisfactory adjustability of the ratio of phase α to phase β in the alloy matrix. The abrasive wear behavior can therefore be adapted directly to the application.
[0034] Além disso, um limite de elasticidade comparativamente alto e uma resistência alcançável altaresultam da estrutura básica selecionável em relação às proporções de fase α/β. Adicionalmente, uma ajustabilidade notavelmente ampla das propriedades mecânicas do produto de liga que resulta após a operação de processamento foi demonstrada. Em conformidade, é fornecida uma adaptabilidade vantajosamente satisfatória às condições da aplicação de atrito particular que está presente.[0034] In addition, a comparatively high elasticity limit and an attainable strength result from the basic structure selectable in relation to the α / β phase proportions. In addition, a remarkably wide adjustability of the mechanical properties of the alloy product that results after the processing operation has been demonstrated. Accordingly, an advantageously satisfactory adaptability to the conditions of the particular friction application that is present is provided.
[0035] O tamanho de grão resultante está entre 100 e 300 pm e tem grãos relativamente grandes em comparação às duas ligas de latão de alta resistência especiais descritas acima. Entretanto, isso é vantajoso para a usinagem de um produto semifinalizado fabricado a partir dessa liga.[0035] The resulting grain size is between 100 and 300 pm and has relatively large grains compared to the two special high-strength brass alloys described above. However, this is advantageous when machining a semi-finished product made from this alloy.
[0036] As vantagens descritas acima da terceira modalidade da composição de liga de acordo com a invenção são particularmente pronunciadas para as seguintes faixas de liga: 58 a 64% em peso de Cu; 1,5 a 3,5 % em peso de Mn; 0, 1 a 1 % em peso de Ni; 2 a 4 % em peso de Al; 0,1 a 1 % em peso de Si; -0,5 % em peso de Fe; -0,5 % em peso de Sn; -0, 5 -s em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0036] The advantages described above of the third embodiment of the alloy composition according to the invention are particularly pronounced for the following alloy ranges: 58 to 64% by weight of Cu; 1.5 to 3.5% by weight of Mn; 0.1 to 1% by weight of Ni; 2 to 4% by weight of Al; 0.1 to 1% by weight of Si; -0.5% by weight of Fe; -0.5% by weight of Sn; -0.5 s by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0037] Nas três ligas de latão de alta resistência especiais descritas acima, a razão de Mn/Al é definida preferencialmente entre 0,9 e 1, 1, aproximadamente de modo preferencial[0037] In the three special high-strength brass alloys described above, the Mn / Al ratio is preferably defined between 0.9 and 1, 1, approximately preferably
[0038] Uma quarta liga de latão de alta resistênciaespecial inclusa sob a liga de base mencionada tem a seguinte composição de liga: 58 a 64% em peso de Cu; 1 a 3% em peso de Mn; 1 a 3% em peso de Ni; 0,1 a 1% em peso de Al; 0,2 a 1,5% em peso de Si; 0,1 a 1,5 % em peso de Fe; — 0,5 -Ó em peso de Sn; - 0,5 -5 em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0038] A fourth special high-strength brass alloy included under the mentioned base alloy has the following alloy composition: 58 to 64% by weight of Cu; 1 to 3% by weight of Mn; 1 to 3% by weight of Ni; 0.1 to 1% by weight of Al; 0.2 to 1.5% by weight of Si; 0.1 to 1.5% by weight of Fe; - 0,5 -Ó by weight of Sn; - 0.5 -5 by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0039] Essa liga de latão de alta resistência é distinguida por um alongamento na ruptura particularmente alto e uma resistência que ainda é suficiente. Além disso, uma resistência ao desgaste particularmente alta está presente que é atribuida a uma estrutura de fileira única da matriz de latão. Adicionalmente, foi descoberto que uma robustez alta em combinação com as propriedades mecânicas vantajosas mencionadas acima pode ser alcançada. Essa propriedade é baseada no fato de que a matriz é composta predominantemente pela fase α.As fases β que estão presentes formam pequenas ilhas. Os silicietos arredondados são relativamente insensíveis a efeitos de entalhe.[0039] This high-strength brass alloy is distinguished by a particularly high elongation at break and a strength that is still sufficient. In addition, a particularly high wear resistance is present which is attributed to a single row structure of the brass matrix. In addition, it has been found that high strength in combination with the advantageous mechanical properties mentioned above can be achieved. This property is based on the fact that the matrix is composed predominantly by the α phase. The β phases that are present form small islands. Rounded silicides are relatively insensitive to notching effects.
[0040] As vantagens descritas acima da quarta modalidade da composição de liga de acordo com a invenção são particularmente pronunciadas para as seguintes faixas de liga: 60 a 62% em peso de Cu; 1,6 a 2,0% em peso de Mn; 1,8 a 2,2% em peso de Ni; 0,2 a 0,4% em peso de Al; 0,65 a 0,95% em peso de Si; 0,9 a 1,1 -g em peso de Fe; < 0,1 % em peso de Sn; <0,1% em peso de Pb; e o restante Zn junto com impurezas inevitáveis.[0040] The advantages described above of the fourth modality of the alloy composition according to the invention are particularly pronounced for the following alloy ranges: 60 to 62% by weight of Cu; 1.6 to 2.0% by weight of Mn; 1.8 to 2.2% by weight of Ni; 0.2 to 0.4% by weight of Al; 0.65 to 0.95% by weight of Si; 0.9 to 1.1-g by weight of Fe; <0.1% by weight of Sn; <0.1% by weight of Pb; and the rest Zn along with unavoidable impurities.
[0041] A invenção é explicada abaixo com base em modalidades preferencialmente exemplificativas, com referência às Figuras, que mostram o seguinte:[0041] The invention is explained below based on preferentially exemplary modalities, with reference to the Figures, which show the following:
[0042] A Figura 1: mostra uma micrografia de luz do estado de extrusão da primeira liga de latão de alta resistência especial como uma primeira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, em corte transversal com uma magnificação de 100x,[0042] Figure 1: shows a light micrograph of the extrusion state of the first special high-strength brass alloy as a first modality of the high-strength brass according to the invention, in cross section with a magnification of 100x,
[0043] A Figura 2: mostra o estado de extrusão da Figura 1 como uma micrografia de luz, com uma magnificação de 500x,[0043] Figure 2: shows the extrusion state of Figure 1 as a light micrograph, with a magnification of 500x,
[0044] A Figura 3: mostra uma micrografia de luz da primeira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção após o recozimento suave a 450 °C, em corte transversal com uma magnificação de 50x,[0044] Figure 3: shows a light micrograph of the first modality of high-strength brass according to the invention after smooth annealing at 450 ° C, in cross section with a 50x magnification,
[0045] A Figura 4: mostra uma micrografia de luz do estado de recozimento suave da primeira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 3, em corte transversal com uma magnificação de 500x,[0045] Figure 4: shows a light micrograph of the mild annealing state of the first modality of high-strength brass according to the invention of Figure 3, in cross section with a magnification of 500x,
[0046] As Figuras 5, 6: mostram micrografias eletrônicas por varredura com contraste de elétron secundário da primeira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção (a segunda liga de latão de alta resistência especial), no estado de extrusão com uma magnificação de 6.000x,[0046] Figures 5, 6: show scanning electron micrographs with secondary electron contrast of the first modality of high strength brass according to the invention (the second special high strength brass alloy), in the state of extrusion with a 6,000x magnification,
[0047] A Figura 7: mostra uma micrografia de luz do estado de extrusão da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, em corte transversal com uma magnificação 50x,[0047] Figure 7: shows a light micrograph of the extrusion state of the second modality of high-strength brass according to the invention, in cross section with a 50x magnification,
[0048] A Figura 8: mostra o estado de extrusão da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 7, como uma micrografia de luz com uma magnificação de 500x,[0048] Figure 8: shows the state of extrusion of the second modality of high-strength brass according to the invention of Figure 7, as a light micrograph with a magnification of 500x,
[0049] A Figura 9: mostra uma micrografia de luz da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção após o recozimento suave a 450 °C, em corte transversal com uma magnificação de 50x,[0049] Figure 9: shows a light micrograph of the second modality of high-strength brass according to the invention after smooth annealing at 450 ° C, in cross section with a 50x magnification,
[0050] A Figura 10: mostra uma micrografia de luz do estado de recozimento suave da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 9, em corte transversal com uma magnificação de 500x,[0050] Figure 10: shows a light micrograph of the mild annealing state of the second modality of high-strength brass according to the invention of Figure 9, in cross section with a magnification of 500x,
[0051] A Figura 11: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, no estado final da liga com uma magnificação de 7.000x,[0051] Figure 11: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the second modality of high resistance brass according to the invention, in the final state of the alloy with a magnification of 7,000x,
[0052] A Figura 12: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário da segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, no estado final da liga com uma magnificação de 7.000x,[0052] Figure 12: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the second modality of high resistance brass according to the invention, in the final state of the alloy with a magnification of 7,000x,
[0053] A Figura 13: mostra uma micrografia de luz do estado de extrusão da terceira liga de latão de alta resistência especial como uma modalidade adicional do latão de alta resistência de acordo com a invenção, em cortetransversal com uma magnificação de 100x,[0053] Figure 13: shows a light micrograph of the extrusion state of the third special high-strength brass alloy as an additional modality of the high-strength brass according to the invention, in cross-section with a magnification of 100x,
[0054] A Figura 14: mostra o estado de extrusão daterceira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 13, como uma micrografia de luz com uma magnificação de 500x,[0054] Figure 14: shows the extrusion state of the third modality of high resistance brass according to the invention of Figure 13, as a light micrograph with a magnification of 500x,
[0055] A Figura 15: mostra uma micrografia de luz da terceira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção após o recozimento suave a 450 °C, em corte transversal com uma magnificação de 50x,[0055] Figure 15: shows a light micrograph of the third modality of high-strength brass according to the invention after smooth annealing at 450 ° C, in cross section with a 50x magnification,
[0056] A Figura 16: mostra uma micrografia de luz do estado de recozimento suave da terceira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 15, em corte transversal com uma magnificação de 500x,[0056] Figure 16: shows a light micrograph of the mild annealing state of the third modality of high resistance brass according to the invention of Figure 15, in cross section with a magnification of 500x,
[0057] A Figura 17: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário do estado de extrusão da terceira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, com uma magnificação de 7.000x,[0057] Figure 17: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the extrusion state of the third modality of high resistance brass according to the invention, with a magnification of 7,000x,
[0058] A Figura 18: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário do estado final da liga da terceira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, com uma magnificação de 7.000x,[0058] Figure 18: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the final state of the alloy of the third modality of high strength brass according to the invention, with a magnification of 7,000x,
[0059] A Figura 19: mostra uma micrografia de luz do estado de extrusão da quarta liga de latão de alta resistência especial ainda como uma modalidade adicional do latão de alta resistência de acordo com a invenção, em corte transversal com uma magnificação de 100x,[0059] Figure 19: shows a light micrograph of the extrusion state of the fourth special high-strength brass alloy as an additional modality of the high-strength brass according to the invention, in cross section with a magnification of 100x,
[0060] A Figura 20: mostra o estado de extrusão da quarta modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 19, como uma micrografia de luz com umamagnificação de 500x,[0060] Figure 20: shows the extrusion state of the fourth modality of high strength brass according to the invention of Figure 19, as a light micrograph with a 500x magnification,
[0061] A Figura 21: mostra uma micrografia de luz da quarta modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção após o recozimento suave a 450 °C, em corte transversal com uma magnificação de 50x,[0061] Figure 21: shows a light micrograph of the fourth modality of high-strength brass according to the invention after smooth annealing at 450 ° C, in cross section with a 50x magnification,
[0062] A Figura 22: mostra uma micrografia de luz do estado de recozimento suave da quarta modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção da Figura 15, em corte transversal com uma magnificação de 500x,[0062] Figure 22: shows a light micrograph of the mild annealing state of the fourth modality of high strength brass according to the invention of Figure 15, in cross section with a magnification of 500x,
[0063] A Figura 23: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário do estado final da liga da quarta modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, com uma magnificação de 3.000x, e[0063] Figure 23: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the final state of the alloy of the fourth modality of high-strength brass according to the invention, with a magnification of 3,000x, and
[0064] A Figura 24: mostra uma micrografia eletrônica por varredura com um contraste de elétron secundário do estado final da liga da quarta modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, com uma magnificação de 6.500x.[0064] Figure 24: shows a scanning electron micrograph with a secondary electron contrast of the final state of the alloy of the fourth modality of high-strength brass according to the invention, with a magnification of 6,500x.
[0065] No estado fundido, as fases intermetálicas (IMP) que são incorporadas em uma estrutura de matriz de latão fina estão presentes no latão de alta resistência de acordo com a primeira modalidade que tem uma composição de liga de acordo com a reivindicação 3. Além disso, a estrutura fundida não tem variação estrutural significativa, tanto no corte transversal quanto ao longo da extensão longitudinal do fio fundido. A composição quimica da liga de latão de alta resistência de acordo com essa primeira modalidade é da seguinte forma (dados em % em peso):
[0066] O teor de alumínio para a primeira modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção, que é selecionado para ser relativamente alto, suprime a conversão da fase β para a fase α durante o resfriamento da liga no estado fundido, de modo que resulte, apesar da proporção de zinco relativamente alta que é selecionada, em uma fase β dominante, não uma fase misturada de α/β.[0066] The aluminum content for the first modality of high-strength brass according to the invention, which is selected to be relatively high, suppresses the conversion of the β phase to the α phase during the cooling of the alloy in the molten state, so that it results, despite the relatively high proportion of zinc being selected, in a dominant β phase, not a mixed α / β phase.
[0067] Devido à extrusão que segue a moldagem por fusão, um estado de extrusão é alcançado, mostrado como micrografias de luz nas Figuras 1 e 2 com magnificações em corte transversal de 100x e 500x, respectivamente. A estrutura que é significativamente refinada em comparação à moldagem por fusão, tem uma matriz com uma fase β uniforme em que as fases intermetálicas que são divididas em dois tamanhos médios, são intercaladas. As fases intermetálicas maiores estão presentes nas fronteiras de grão e também no interior dos grãos, enquanto as fases intermetálicas menores estão presentes apenas nas fronteiras de grão. Com base em seções longitudinais, não ilustradas em detalhe, foi possível determinar que a matriz de latão assim como as fases intermetálicas têm apenas uma orientação relativamente fraca na direção de extrusão.[0067] Due to the extrusion that follows the fusion molding, an extrusion state is reached, shown as light micrographs in Figures 1 and 2 with magnifications in cross-section of 100x and 500x, respectively. The structure, which is significantly refined compared to melt molding, has a matrix with a uniform β phase in which the intermetallic phases which are divided into two average sizes, are interspersed. The larger intermetallic phases are present at the grain boundaries and also within the grains, while the smaller intermetallic phases are present only at the grain boundaries. Based on longitudinal sections, not illustrated in detail, it was possible to determine that the brass matrix as well as the intermetallic phases have only a relatively weak orientation in the direction of extrusion.
[0068] A liga de acordo com a primeira modalidade foi distinguida no estado de extrusão por micrografias eletrônicas por varredura e análises de EDX.As Figuras 5 e 6 mostram exemplos de imagens de microscopia eletrônica de varredura com contraste de elétron secundário, com uma magnificação de 6.000x; a região escura de contraste demonstra fases intermetálicas achatadas que têm dois tamanhos médios diferentes. As medições de EDX mostraram quea composição química das fases intermetálicas é (Fe, Mn, Ni) silicietos misturados, silicietos predominantemente misturados com manganês Mn5SÍ3, Mn5Si2, Mn6Si ou Mn44fiSi8,g.[0068] The alloy according to the first modality was distinguished in the state of extrusion by scanning electron micrographs and EDX analyzes. Figures 5 and 6 show examples of scanning electron microscopy images with secondary electron contrast, with a magnification 6,000x; the dark contrast region shows flat intermetallic phases that have two different average sizes. The EDX measurements showed that the chemical composition of the intermetallic phases is (Fe, Mn, Ni) mixed silicides, silicides predominantly mixed with manganese Mn5SÍ3, Mn5Si2, Mn6Si or Mn44fiSi8, g.
[0069] Para definir as propriedades mecânicas, o produto de extrusão da liga de latão de alta resistência de acordo com a primeira modalidade pode ser submetido ao tratamento de calor na forma de recozimento suave em uma temperatura de 450 °C, de modo que uma proporção de fase α máxima de 14% seja alcançável. A solubilidade reduzida da fase a é mostrada em temperaturas de recozimento inferiores e superiores. Também foi descoberto que a fase ot que se forma durante o recozimento suave a 450 °C está presente principalmente nas fronteiras de grão.[0069] To define the mechanical properties, the extrusion product of the high-strength brass alloy according to the first modality can be subjected to heat treatment in the form of mild annealing at a temperature of 450 ° C, so that a maximum α phase ratio of 14% is achievable. The reduced solubility of phase a is shown at lower and higher annealing temperatures. It has also been found that the ot phase that forms during mild annealing at 450 ° C is present mainly at the grain boundaries.
[0070] Em relação às propriedades mecânicas, o latão de alta resistência de acordo com a primeira modalidade no estado de extrusão tem um limite de elasticidade de 0,2% de 760 a 810 MPa, uma resistência à tração Rm de 780 a 920 MPa e um alongamento na ruptura de 1,5 a 3%. Um ajuste pode ser feito às propriedades mecânicas necessárias de um produto de latão de alta resistência como uma função do controle de temperatura selecionada durante o recozimento e um recozimento final opcional. No estado final da liga, que é definido sem moldagem a frio subsequente ao tratamento de calor, a liga de latão de alta resistência de acordo com a primeira modalidade alcança uma resistência mecânica alta.[0070] Regarding the mechanical properties, the high strength brass according to the first modality in the extrusion state has an elasticity limit of 0.2% from 760 to 810 MPa, a tensile strength Rm of 780 to 920 MPa and an elongation at break of 1.5 to 3%. An adjustment can be made to the required mechanical properties of a high strength brass product as a function of the selected temperature control during annealing and an optional final annealing. In the final state of the alloy, which is defined without cold molding after the heat treatment, the high-strength brass alloy according to the first embodiment achieves a high mechanical strength.
[0071] Para uma segunda modalidade do latão de alta resistência de acordo com a invenção que tem uma composição de liga de acordo com a reivindicação 5, as fases intermetálicas (IMP) ocorrem no estado fundido. No estado de extrusão, ilustrado nas micrografias de luz nas Figuras 7 e8, resulta-se uma fase ot predominante com uma porção de fase β que tem uma distribuição tipo ilha. A fase intermetálica está presente nas porções α e β da matriz; uma distribuição de tamanho abrangente das fases duras que têm um formato arredondado foi determinada. Especificamente, a liga de latão de alta resistência dessa amostra investigada tem a seguinte composição (dados em % em peso):
[0072] Seções longitudinais, não ilustradas em detalhe, mostraram que a matriz de latão tem apenas uma orientação relativamente fraca e as fases intermetálicas não têm orientação, na direção de extrusão.[0072] Longitudinal sections, not illustrated in detail, showed that the brass matrix has only a relatively weak orientation and the intermetallic phases have no orientation, in the direction of extrusion.
[0073] O produto de extrusão da liga de latão de alta resistência de acordo com a segunda modalidade é tratado por recozimento suave em uma etapa de processo subsequente; o estado de recozimento suave é ilustrado pelas micrografias de luz em corte transversal mostradas nas Figuras 9 e 10. A estrutura após o recozimento suave em uma temperatura de recozimento de 450 °C a 550 °C é dominada pela fase α e tem porções de fase β tipo ilhas.[0073] The extrusion product of the high strength brass alloy according to the second modality is treated by gentle annealing in a subsequent process step; the smooth annealing state is illustrated by the light cross-sectional micrographs shown in Figures 9 and 10. The structure after smooth annealing at an annealing temperature of 450 ° C to 550 ° C is dominated by the α phase and has phase portions β type islands.
[0074] O recozimento suave é seguido por moldagem a frio, o grau de deformação que é selecionado tipicamente na faixa de uma redução de 5 a 15% em corte transversal. Por último, um recozimento final é executado; para uma temperatura de recozimento de 450 °C a 550 °C, resulta-se uma porção de fase α predominante, junto com uma porção de fase β que é aumentada em comparação ao estado de recozimento suave.[0074] Soft annealing is followed by cold molding, the degree of deformation that is typically selected in the range of a 5 to 15% reduction in cross section. Finally, a final annealing is performed; at an annealing temperature of 450 ° C to 550 ° C, a predominant α phase portion results, along with a β phase portion which is increased compared to the mild annealing state.
[0075] A liga de acordo com a segunda modalidade foi distinguida no estado final da liga por micrografias eletrônicas por varredura e análises de EDX.As Figuras 11 e12 mostram exemplos de imagens de microscopia eletrônica de varredura da matriz misturada de α/β e das fases intermetálicas. As medições de EDX mostraram que a composição quimica das fases intermetálicas é silicietos misturados (Fe, Mn, Ni), silicietos predominantemente misturados com manganês Mn5Si3, Mn5Si2, Mn6Si ou Mn44,iSi8,9.[0075] The alloy according to the second modality was distinguished in the final state of the alloy by scanning electron micrographs and EDX analyzes. Figures 11 and 12 show examples of scanning electron microscopy images of the mixed matrix of α / β and the intermetallic phases. The EDX measurements showed that the chemical composition of the intermetallic phases is mixed silicides (Fe, Mn, Ni), silicides predominantly mixed with manganese Mn5Si3, Mn5Si2, Mn6Si or Mn44, iSi8,9.
[0076] Em relação às propriedades mecânicas, o latão de alta resistência de acordo com a segunda modalidade no estado de extrusão tem um limite de elasticidade de 0,2% de 280 a 300 MPa, uma resistência à tração Rm de 590 a 630 MPa e um alongamento na ruptura de 9 a 14%. No estado final da liga, um limite de elasticidade de 0,2% de 450 a 650 MPa, uma resistência à tração Rm de 570 a 770 MPa e um alongamento na ruptura de 4 a 9,4% estão presentes.[0076] Regarding the mechanical properties, the high-strength brass according to the second mode in the extrusion state has an elasticity limit of 0.2% from 280 to 300 MPa, a tensile strength Rm of 590 to 630 MPa and an elongation at break of 9 to 14%. In the final state of the alloy, an elasticity limit of 0.2% from 450 to 650 MPa, a tensile strength Rm of 570 to 770 MPa and an elongation at break of 4 to 9.4% are present.
[0077] Para a terceira modalidade da liga de latão de alta resistência de acordo com a invenção, a composição de liga preferencial de acordo com a reivindicação 7 é selecionada. No estado fundido, estão presentes fases intermetálicas que no estado de extrusão foram determinadas como fases duras alongadas e arredondadas dentro do grão. A matriz de liga no estado de extrusão é formada por uma fase β. Especificamente, a terceira modalidade da liga de latão de alta resistência dessa amostra investigada tem a seguinte composição (dados em % em peso):
[0078] É evidente a partir de seções longitudinais, não ilustradas em detalhes, que a matriz de latão tem apenas uma orientação relativamente fraca na direção de extrusão. Em contraste, há uma orientação distinta de fases intermetálicas em paralelo à direção de extrusão.[0078] It is evident from longitudinal sections, not illustrated in detail, that the brass matrix has only a relatively weak orientation in the direction of extrusion. In contrast, there is a distinct orientation of intermetallic phases in parallel to the direction of extrusion.
[0079] As fases intermetálicas dentro do grão representam uma única fase; um comprimento médio de 10 pm foi medido. A composição quimica das fases intermetálicas foi determinada a partir de medições de EDX e mostrou silicietos misturados, silicietos principalmente de manganês na forma de Mn5Si3 e Mn5Si2.[0079] The intermetallic phases within the grain represent a single phase; an average length of 10 pm was measured. The chemical composition of the intermetallic phases was determined from EDX measurements and showed mixed silicides, mainly manganese silicides in the form of Mn5Si3 and Mn5Si2.
[0080] Iniciando-se do estado de extrusão, o produto de extrusão da liga de latão de alta resistência de acordo com a terceira modalidade é tratado por recozimento suave em uma etapa de processo subsequente; o estado de recozimento suave é ilustrado pelas micrografias de luz em corte transversal mostradas nas Figuras 9 e 10. Uma fase β predominante resulta para uma temperatura de recozimento suave de 450 °C; porções de fase a com uma distribuição aleatória estão presentes na região das fronteiras de grão e dentro dos grãos. Aumentar a temperatura de recozimento suave para 550 °C resulta em uma fase β uniforme.[0080] Starting from the extrusion state, the extrusion product of the high-strength brass alloy according to the third modality is treated by gentle annealing in a subsequent process step; the state of soft annealing is illustrated by the light cross-sectional micrographs shown in Figures 9 and 10. A predominant β phase results for a soft annealing temperature of 450 ° C; Phase A portions with a random distribution are present in the grain boundary region and within the grains. Increasing the soft annealing temperature to 550 ° C results in a uniform β phase.
[0081] O recozimento suave é seguido por moldagem a frio, o grau de deformação que foi selecionado tipicamente na faixa de uma redução de 5 a 15% em corte transversal. Por último, um recozimento final é executado; para uma temperatura de recozimento de 450 °C, uma porção de fase β predominante continuada e uma porção de fase α que é bastante aumentada em comparação ao estado de recozimento suave, estão presentes. Em comparação, em uma temperatura de recozimento final de 550 °C nenhuma mudança significativa na estrutura de liga ocorre em comparação ao estado recozido de forma suave.[0081] Soft annealing is followed by cold molding, the degree of deformation that was typically selected in the range of a 5 to 15% reduction in cross section. Finally, a final annealing is performed; for an annealing temperature of 450 ° C, a predominantly continuous β phase portion and an α phase portion that is greatly increased compared to the mild annealing state are present. In comparison, at a final annealing temperature of 550 ° C, no significant change in the alloy structure occurs compared to the mildly annealed state.
[0082] Em relação às propriedades mecânicas, o latão de alta resistência de acordo com a terceira modalidade no estado de extrusão tem um limite de elasticidade de 0,2% de480 a 550 MPa, uma resistência à tração Rm de 720 a 770 MPa e um alongamento na ruptura de 9,3 a 29%. No estado final da liga, um limite de elasticidade de 0,2% de 570 a 770 MPa, uma resistência à tração Rm de 750 a 800 MPa e um alongamento na ruptura de 7,5 a 12% estão presentes.[0082] Regarding the mechanical properties, the high strength brass according to the third modality in the extrusion state has an elasticity limit of 0.2% from 480 to 550 MPa, a tensile strength Rm from 720 to 770 MPa and an elongation at break of 9.3 to 29%. In the final state of the alloy, an elasticity limit of 0.2% of 570 to 770 MPa, a tensile strength Rm of 750 to 800 MPa and an elongation at break of 7.5 to 12% are present.
[0083] A quarta modalidade preferencial da liga de latão de alta resistência de acordo com a invenção é baseada na composição de liga definida pela reivindicação 9. Para essa quarta modalidade, no estado fundido, as fases intermetálicas formam o que no estado de extrusão foi determinado como fases duras arredondadas presentes dentro do grão de uma fase a. No estado de extrusão, uma fase a predominante foi constatada, com porções de fase β adicionais nas fronteiras de grão da fase a. Com base em seções longitudinais, não ilustradas em detalhes, para a matriz de latão, isso resulta em uma orientação distinta na direção de extrusão, enquanto as fases intermetálicas são orientadas apenas de modo fraco. Especificamente, a quarta modalidade da liga de latão de alta resistência dessa amostra investigada tem a seguinte composição (dados em % em peso):
[0084] O produto de extrusão da liga de latão de alta resistência de acordo com a quarta modalidade é tratado por recozimento suave em uma etapa de processo subsequente; o estado de recozimento suave é ilustrado pelas micrografias de luz em corte transversal mostradas nas Figuras 21 e 22. Para uma temperatura de recozimento suave de 450 °C, resulta-se uma fase α dominante com porções de fase β tipo ilha. Uma temperatura de recozimento suave maior na faixa de 550 °C resulta em uma fase a uniforme, com porções de fase β tipoilha diminuídas até a temperatura de recozimento suave inferior.[0084] The extrusion product of the high strength brass alloy according to the fourth modality is treated by gentle annealing in a subsequent process step; the state of soft annealing is illustrated by the light micrographs in cross-section shown in Figures 21 and 22. For a soft annealing temperature of 450 ° C, a dominant α phase with portions of β-type island results. A higher soft annealing temperature in the range of 550 ° C results in a uniform phase, with portions of the β-like phase reduced to the lower soft annealing temperature.
[0085] O recozimento suave é seguido por moldagem a frio, o grau de deformação que foi selecionado tipicamente na faixa de uma redução de 5 a 15% em corte transversal. Por fim, um recozimento final é executado; a estrutura de liga não é significativamente diferente do estado recozido de modo suave.[0085] Soft annealing is followed by cold molding, the degree of deformation that was typically selected in the range of a 5 to 15% reduction in cross section. Finally, a final annealing is performed; the alloy structure is not significantly different from the mildly annealed state.
[0086] Para o estado final da liga, as fases intermetálicas dentro dos grãos da matriz de base têm estruturas de fase única com um comprimento médio de a< 7 pm; uma estrutura policristalina foi demonstrada. Com base nas medições de EDX, em relação à composição química das fases intermetálicas foi mostrado que, além de silicietos misturados (Fe, Mn, Ni) , em particular, silicietos de ferro da forma Fe5Ni3Si2 e Fe3Si estão presentes. Além disso, depósitos de fase dura que têm um tamanho médio < 0,2 pm foram descobertos nas fronteiras de grão e na fase β.[0086] For the final state of the alloy, the intermetallic phases within the grains of the base matrix have single phase structures with an average length of a <7 pm; a polycrystalline structure has been demonstrated. Based on the EDX measurements, in relation to the chemical composition of the intermetallic phases it was shown that, in addition to mixed silicides (Fe, Mn, Ni), in particular, iron silicides of the form Fe5Ni3Si2 and Fe3Si are present. In addition, hard phase deposits that have an average size <0.2 pm have been discovered at the grain boundaries and in the β phase.
[0087] Em relação às propriedades mecânicas, o latão de alta resistência de acordo com a quarta modalidade no estado de extrusão tem um limite de elasticidade de 0,2% de 480 a 550 MPa, uma resistência à tração Rm de 430 a 470 MPa e um alongamento na ruptura de 22 a 42%. No estado final da liga, um limite de elasticidade de 0,2% de 350 a 590 MPa, uma resistência à tração Rm de 400 a 650 MPa e um alongamento na ruptura de 3 a 19% estão presentes.[0087] Regarding the mechanical properties, the high strength brass according to the fourth modality in the extrusion state has an elasticity limit of 0.2% from 480 to 550 MPa, a tensile strength Rm of 430 to 470 MPa and an elongation at break of 22 to 42%. In the final state of the alloy, an elasticity limit of 0.2% of 350 to 590 MPa, a tensile strength Rm of 400 to 650 MPa and an elongation at break of 3 to 19% are present.
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