CH621151A5

CH621151A5 -

Info

Publication number: CH621151A5
Application number: CH912976A
Authority: CH
Inventors: Hans Th Steine; Wolfgang Simm
Original assignee: Castolin Sa
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1981-01-15
Also published as: IN147847B; US4067753A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus einer Silber-Kupfer- Mehrstofflegierung, die Zinn und/oder Indium und/oder Zink enthält und im Gusszustand im a+8 -Bereich des Zustandsdiagramm mit maximal 70% 8-Phase liegt, sowie eine Umwandlung von a+8 nach a+8' aufweist, wobei der Gussrohling einer Warmumformung von mindestens 50% Umformungsgrad zur Erzeugung eines langgestreckten Formkörpers unterworfen wird. Die erwähnten Bezeichnungen der Phasen und der Aufbau der Zustands-diagramme sind allgemein bekannt und in jedem Standardwerk zu finden (s. z. B. «Reference Metalls», Bd. 2, von Smithells, Verlag Butterworth, London).

Legierungen der genannten Art können normalerweise nur warm verformt werden, da sie in gegossenem und gepresstem

Zustand sehr spröde sind. Die üblichen Glühbehandlungen ergeben bei diesen Legierungstypen einen maximalen Kaltum-formungsgrad von etwa 5%, in Extremfällen können 10% erreicht werden.

Dies bedeutet, dass für die Herstellung von Formteilen von gegenüber dem Gussrohling kleinem Querschnitt ein extrem hoher Verformungsgrad durch ein Warmverfahren erzielt werden muss, wozu besonders teure, mit sehr hohem Druck arbeitende, oder mehrstufige Anlagen notwendig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kaltverfor-mungsgrad der betrachteten Legierungen wesentlich zu erhöhen, so dass nach einer mit üblichen Anlagen erzielbaren Warmverformung, die weitere Verformung in einer oder mehreren Stufen auf kaltem Wege erfolgen kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach der Warmverformung eine ein- oder mehrstufige Kaltverformung vorgenommen wird, wobei der Formkörper vor jeder Kaltverformungsstufe einer Strukturgleichge-wichts-Wärmebehandlung unterzogen wird, deren Temperatur bei einstufiger Kaltverformung zwischen 50 und 70% der Solidustemperatur in Grad Kelvin liegt und bei mehrstufiger Kaltverformung gegenüber der im Fall der einstufigen Kaltverformung angewandten Grundbehandlungstemperatur jeweils um 0,5 bis 1 % pro Prozent Umformungsgrad der folgenden Kaltverformungsstufe erhöht wird, und deren Behandlungsdauer zwischen 6 und 9 Minuten pro mm2 Querschnitt des zu verformenden Körpers liegt

Die Erfindung hat ferner die nach diesem Verfahren hergestellten Formteile zum Gegenstand.

Die optimale Temperatur der Strukturgleichgewichtsbehandlung hängt insbesondere von der genauen Zusammensetzung der Legierung ab. Bei Ag-Cu-In-Sn-Zn-Legierungen sowie Ag-Cu-In- und Ag-Cu-Sn-Legierungen erzielt man den höchstmöglichen Kaltverformungsgrad ausgehend von einer Grundbehandlungstemperatur von 60-70% der Solidustemperatur in °K. Für Ag-Cu-In-Zn-Legierungen liegt der Qptimalwert bei 52-65%, für Ag-Cu-Sn-Zn-Legierungen bei 55-65%. Bei mehrstufiger Kaltverformung wird die Behandlungstemperatur pro Prozent Umformungsgrad vorzugsweise um 0,5-0,7 % für Ag-Cu-In-Zn-Legierungen und um 0,7-1 % für Ag-Cu-Sn-Zn-Legie-rungen erhöht.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung an Hand der Beschreibung der Herstellung spezieller Formteile aus bestimmten Legierungen der eingangs erwähnten Art.

Beispiel 1

Aus einer Legierung mit 40% 8-Phase, Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)

Ag 40%

Cu 25%

Zn 30%

In 2,5%

Sn 2,5%

soll ein Strangpressprofil als Zierleiste hergestellt werden und nachträglich mit einem Glanzzug (10% Umformungsgrad) versehen werden.

Der Warmumformungsgrad betrug 92%. Der normale Umformungsgrad für eine nachfolgende Kaltverformung liegt bei 2,5%. Es wurde jedoch eine erfindungsgemässe Strukturgleichgewichtsbehandlung angewandt, worauf der gewünschte Glanzzug durchgeführt werden konnte. Die Temperatur- und Zeitwerte dieser Zwischenbehandlung wurden wie folgt gewählt bzw. ermittelt:

Solidustemperatur: 873 °K

Behandlungstemperatur: 66% von 873 °K, d. h. 576 °K Behandlungsdauer: 6 min/mm2 Querschnitt

2

5

10

15

Z0

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

621151

Querschnitt des Profils 150 mm2... 15 h Beispiel 2

Aus einer Legierung mit 70% S-Phase, Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)

Ag 45%

Cu 15%

Zn 28%

In 12%

sollte ein Draht von 1 mm2 Querschnitt hergestellt werden. Durch Warmwalzen bei 500 °C mit grosser Querschnittsabnahme (Umformungsgrad 60%) wurde ein Rohdraht von 5 mm Durchmesser (19,6 mm2 Querschnitt) hergestellt. Der maximale Kaltumformungsgrad für diese Legierung beträgt bei normalen Glühbehandlungen (500-600 °C) etwa 5%.

Es wurde jedoch die erfindungsgemässe Strukturgleichgewichtsbehandlung angewandt und der Rohdraht in 5 Stufen von je 45% Umformungsgrad kaltgezogen. Die angewandten Werte für die Behandlung von jeder Verformungsstufe ergeben sich wie folgt:

Solidustemperatur: 913 °K

Grundbehandlungstemperatur: 60% von 913 °K, d. h. etwa 547 °K

Erhöhung der Behandlungstemperatur: 0,5% von 547 °K pro

Prozent Umformungsgrad

Behandlungstemperatur:

vorgesehener Kaltumformungsgrad pro Stufe 45%

0.5.547x45x547 = 670 °K Behandlungsdauer: 9 min/mm2 Querschnitt vor 1. Stufe: Ausgangsquerschnitt 19,6 mm2... 3 h vor 2. Stufe: Ausgangsquerschnitt 10,8 mm2... 1 h 37 min vor 3. Stufe: Ausgangsquerschnitt 5,9 mm2... 53 min vor 4. Stufe: Ausgangsquerschnitt 3,26 mm2... 30 min vor 5. Stufe: Ausgangsquerschnitt 1,79 mm2... 16 min

Beispiel 3

Aus einer Legierung mit 50% ô-Phase, Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)

Ag 45%

Cu 32%

Zn21%

Sn 2%

sollen Lotformteile für ein automatisches Lötverfahren hergestellt werden.

Aus einem gegossenen Barren wurden durch eine zweistufige Warmverformung (60% Umformungsgrad) ein Blech vom 1 mm Dicke und 80 mm Breite erzeugt. Bei normaler Wärmebehandlung beträgt der Kaltumformungsgrad etwa 5%.

Es wurde nun die erfindungsgemässe Strukturgleichgewichtsbehandlung angewandt, und zwar vor einer ersten Kalt-verformungsstufe, in der das Blech auf Fertigmass gewalzt wurde (Umformungsgrad 10%) und vor einer zweiten Kaltver-formungsstufe, wobei nach der Wärmebehandlung des Blechs zunächst die Formteile ausgestanzt und anschliessend gepresst wurden (Umformungsgrad etwa 16%). Die Wärmebehandlungen wurden wie folgt bestimmt:

Solidustemperatur: 883 °K

Grundbehandlungstemperatur: 57% von 883 °K, d. h. 503 °K Erhöhung der Behandlungstemperatur: 1 % von 503 °K pro Prozent Umformungsgrad

Behandlungstemperatur:

1. Behandlung (nach Warmwalzen)

10% Umformungsgrad... 503+50,3 = 553,3 °K

2. Behandlung (nach dem Kaltwalzen)

16% Umformungsgrad... 503+80,5 = 583,5 °K

Behandlungsdauer: 6 min/mm2 Querschnitt

1. Behandlung

80 mm2 Querschnitt... 8 h

2. Behandlung

72 mm2 Querschnitt... 7 h 12 min

Beispiel 4

Aus einer Legierung mit 30% 8-Phase, Zusammensetzung (in

Gewichtsprozent)

Ag 50%

Cu 36%

In 14%

sollen Vierkantstäbe von 5,5 mm Dicke hergestellt werden. Ein durch Kokillenguss hergestellter Bolzen wurde in einer Strangpresse auf einen Vierkantstab von 8 mm Dicke warmumgeformt. Die normale Kaltverformbarkeit der Legierung beträgt höchstens 10%.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Strukturgleichgewichtsbehandlung vor jeder Kaltverformungsstufe konnte der zu formende Stab in zwei Stufen von 40 bzw. 21,3% auf Fertigungs-mass kaltgezogen werden.

Die Wärmebehandlungen wurden wie folgt festgelegt: Solidustemperatur: 983 °K

Grundbehandlungstemperatur: 60% von 983 °K, d. h. 590 °K Erhöhung der Behandlungstemperatur: 0,75% von 491,5 °K pro Prozent Umformungsgrad

Behandlungstemperatur:

1. Behandlung

40% Umformungsgrad (von 8 mm auf 6,2 mm Dicke) 0,0075x590x40+590 = 767 °K

2. Behandlung

21,3% Umformungsgrad (von 6,2 auf 5,5 mm Dicke) 0,0075x590x21,3+590 = 684 °K

Behandlungdauer: 6 min/mm2 Querschnitt

1. Behandlung

64 mm2 Querschnitt... 6 h 24 min

2. Behandlung

38,44 mm2 Querschnitt... 3 h 50 min

Beispiel 5

Aus einer Legierung mit 50% 8-Phase, Zusammensetzung (in

Gewichtsprozent)

Ag 50%

Cu 40%

Sn 10%

soll ein Draht mit 2 mm Durchmesser hergestellt werden. Durch Strangpressen wurde ein Draht von 4 mm Durchmesser hergestellt, wobei der Warmumformungsgrad 86% betrug. Die normale Kaltverformbarkeit liegt unter 6%.

Die Erfindung ermöglichte eine Kaltumformung auf den gewünschten Enddurchmesser, und zwar in drei Stufen, der jeder eine entsprechende Strukturgleichgewichtsbehandlung vorausging. Die Behandlungswerte ergaben sich wie folgt. Solidustemperatur: 913 °K

Grundbehandlungstemperatur: 70% von 913 °K, d. h. 639 °K Erhöhung der Behandlungstemperatur: 0,6% von 639 °K pro Prozent Umformungsgrad

Behandlungstemperatur:

1. Behandlung 43,75% Umformungsgrad (von 4 mm 0 auf 3 mm 0) 0,006x639x43,75+639 = 807 °K

5

10

15

20

25

30

35

40

J

50

55

60

65

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2. Behandlung

31,5% Umformungsgrad (von 3 mm 0 auf 2,5 mm 0) 0,006 x 639 x 31,5+639 = 760 °K

3. Behandlung

35,9% Umformungsgrad (von 2,5 mm 0 auf 2 mm 0) 0,006x639x35,9+639 = 777 °K

Behandlungsdauer: 9 min/mm2 Querschnitt

1. Behandlung

12,5 mm2 Querschnitt... 1 h 52 min

2. Behandlung

5 7,06 mm2 Querschnitt... 1 h 4 min

3. Behandlung

4,9 mm2 Querschnitt... 44 min

Claims

621151 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus einer Sil-ber-Kupfer- Mehrstofflegierung, die Zinn und/oder Indium und/ oder Zink enthält und im Gusszustand im a+8- Bereich des Zustandsdiagramms mit maximal 70% 8-Phase liegt sowie eine Umwandlung von a+8 nach a+8' aufweist, wobei der Gussrohling einer Warmumformung von mindestens 50% Umformungsgrad zur Erzeugung eines langgestreckten Formkörpers unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Warmverformung eine ein- oder mehrstufige Kaltverformung vorgenommen wird, wobei der Formkörper vor jeder Kaltver-formungsstufe einer Strukturgleichgewichts-Wärmebehand-lung unterzogen wird, deren Temperatur bei einstufiger Kaltverformung zwischen 50 und 70% der Solidustemperatur in Grad Kelvin liegt und bei mehrstufiger Kaltverformung gegenüber der im Fall der einstufigen Kaltverformung angewandten Grundbehandlungstemperatur jeweils um 0,5 bis 1 % pro Prozent Umformungsgrad der folgenden Kaltverfor-mungsstufe erhöht wird, und deren Behandlungsdauer zwischen 6 und 9 Minuten pro mm2 Querschnitt des zu verformenden Körpers liegt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1 zum Herstellen von Formteilen aus einer Silber-Kupfer-Indium-Zinn-Zink-Legierung, aus einer Silber-Kupfer-Indium-Legierung oder aus einer Silber-Kupfer-Zinn-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbehandlungstemperatur zwischen 60 und 70% der Solidustemperatur in Grad Kelvin liegt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 zum Herstellen von Formteilen aus einer Silber-Kupfer-Indium-Zink-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbehandlungstemperatur zwischen 52 und 65% der Solidustemperatur in Grad Kelvin liegt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 zum Herstellen von Formteilen aus einer Silber-Kupfer-Zinn-Zink-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbehandlungstemperatur zwischen 55 und 65% der Solidustemperatur in Grad Kelvin liegt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrstufiger Kaltverformung die Behandlungstemperatur gegenüber der Grundbehandlungstemperatur um 0,5 bis 0,7% pro Prozent Umformungsgrad der folgenden Kalt-verformungsstufe erhöht wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrstufiger Kaltverformung die Behandlungstemperatur gegenüber der Grundbehandlungstemperatur um 0,7 bis 1,0% pro Prozent Umformungsgrad der folgenden Kalt-verformungsstufe erhöht wird.

7. Formteil hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1.