DD292933A5

DD292933A5 - COPPER ZINC NICKEL BASE ALLOY FOR THE STRANDING OF BAND

Info

Publication number: DD292933A5
Application number: DD33887190A
Authority: DD
Inventors: Hermann Weissflog
Original assignee: Veb Halbzeugwerk Auerhammer Im Veb Bergbau- Und Huettenkombinat "Albert Funk",De
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung fuer das Stranggieszen von Band. Die Erfindung bezieht sich auf eine gut spanbare Legierung, die fuer Hohlwaren und fuer Musikinstrumente verwendet wird. Ziel der Erfindung ist es, eine zerspanbare Cu-Zn-Ni-Basislegierung zu entwickeln, die auf kontinuierlichem Wege zu Band verarbeitet werden kann. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung einer bleihaltigen Legierung, die die beim kontinuierlichen Stranggieszen von Band auftretenden Zugspannungen riszfrei uebertraegt. Die erfindungsgemaesze Legierung besteht aus 52% bis 56% Kupfer, 9% bis 12% Nickel, 0,5% bis 2,0% Blei sowie gegebenenfalls bis 5% Mangan, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen.{Cu-Zn-Ni-Legierung, bleihaltig; Spanbarkeit; Stranggieszen, kontinuierlich; Band}The invention relates to a copper-zinc-nickel base alloy for the strand casting of strip. The invention relates to a well spanbare alloy, which is used for hollowware and musical instruments. The aim of the invention is to develop a machinable Cu-Zn-Ni base alloy, which can be processed in a continuous manner to tape. The task is the development of a lead-containing alloy, which transposes the tensile stresses occurring during continuous strand casting of strip without risk. The alloy according to the invention consists of 52% to 56% copper, 9% to 12% nickel, 0.5% to 2.0% lead and optionally 5% manganese, balance zinc and unavoidable impurities. {Cu-Zn-Ni alloy , containing lead; machinability; Continuous casting, continuous; Tape}

Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Basis von Kupfer, Zink und Nickel, die insbesondere zur Herstellung von Hohlwaren und Bauteilen für Musikinstrumente verwendet wird.The invention relates to an alloy based on copper, zinc and nickel, which is used in particular for the production of hollowware and components for musical instruments.

Characteristic of the known state of the art Semi-finished products made of ternary alloys based on copper, zinc and nickel are known (Wieiand-Buch Kupferwerkstoffe, Wielandwerke AG, Ulm 1986, p. 74). These alloys are corrosion and tarnish resistant, easy to electroplate and have

eine relativ hohe Festigkeit und Federbiegegrenze. Sie sind jedoch nur mit Einschränkungen spanend zu bearbeiten.a relatively high strength and spring bending limit. However, they are only to be machined with restrictions.

During machining, tough chips are formed, on the tool are built-up edges, the tool wear is high and the

bearbeitete Oberfläche rauh.machined surface rough.

Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit sind Cu-Zn-Ni-Legierungen mit Zusätzen von Blei entwickelt worden, von denen sich insbesondere die Legierungen CuNi7Zn39Mn5Pb3 und CuNi18Zn19Pb1 (Wieland-Buch, S.A99 und A103) bewährt haben. Eingelagerte Bleipartikel wirken als Spanbrecher, beseitigen die Gratbildung und reduzieren den Werkzeugverschleiß. Der Bleizusatz erhöht jedoch die Warmrißempfindlichkeit der Legierungen wesentlich und beeinträchtigt die Gieß- und Umformeigenschaften in starkem Maße. Werden bandförmige Halbzeuge hergestellt, muß von diskontinuierlich gegossenen Blöcken ausgegangen werden, da die Warmrißneigung bekannter bleihaltiger CuZn-Ni-Legierungen keine wirtschaftliche Herstellung durch kontinuierliches Gießen von Band bzw. Platten auf Grund der dabei auftretenden Zugspannungen zuläßt. In der DD-PS 206166 wird vorgeschlagen, durch einen Zusatz von Schwefel in Gehalten von 0,15% bis 1,40% die Zerspanbarkeit von Cu-Zn-Ni-Legierungen in bleifreien Legierungen zu verbessern. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Werkstückoberfläche unabhängig von den Zerspanungsbedingungen stets rauh ist. Der spanbrechende Effekt des Schwefels kommt im System Cu-Zn-Ni nicht voll zur Geltung, da sich bereits während der Legierungsarbeit auf Grund der hohen Affinität der Elemente Nickel und Schwefel tiefschmelzendes Nickelsulfid bildet, das beim Stranggießen von Band bzw. Platten zum Abreißen des Stranges führt.To improve machinability, Cu-Zn-Ni alloys have been developed with additions of lead, of which in particular the alloys CuNi7Zn39Mn5Pb3 and CuNi18Zn19Pb1 (Wieland-Buch, S.A99 and A103) have proven themselves. Stored lead particles act as chip breakers, eliminate burr formation and reduce tool wear. The addition of lead, however, significantly increases the hot crack sensitivity of the alloys and severely degrades the casting and forming properties. If strip-shaped semifinished products are produced, discontinuously cast blocks must be used, since the hot cracking tendency of known lead-containing CuZn-Ni alloys does not permit economic production by continuous casting of strip or plates due to the tensile stresses occurring in the process. In DD-PS 206166 it is proposed to improve the machinability of Cu-Zn-Ni alloys in lead-free alloys by adding sulfur in contents of 0.15% to 1.40%. A disadvantage of this solution is that the workpiece surface is always rough irrespective of the cutting conditions. The chip-breaking effect of sulfur is not fully exploited in the Cu-Zn-Ni system, since deep-melting nickel sulfide already forms during the alloying work due to the high affinity of the elements nickel and sulfur, which in the continuous casting of strip or plates for tearing off the strand leads.

Diese nachteilige Wirkung kann auch nicht durch weitere Zusätze von Silber und/oder Bor entsprechend der DD-PS 271341 beseitigt werden.This disadvantageous effect can not be eliminated by further additions of silver and / or boron according to DD-PS 271341.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine zerspanende Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung zu entwickeln, die auf kontinuierlichem Wege und damit kostengünstig zu Band verarbeitet werden kann.The aim of the invention is to develop a chipping copper-zinc-nickel base alloy, which can be processed in a continuous way and thus cost to tape.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bleihaltige Kupfer-Zink-Nickel-Legierung zu entwickeln, d<e die beim kontinuierlichen Stranggießen von Platten oder Band auftretenden Zugspannungen rißfrei überträgt und die durch anschließende Warm- und Kaltformgebungsschritte zu Fertigband verarbeitbar ist.The invention has for its object to develop a lead-containing copper-zinc-nickel alloy, which transfers the tensile stresses occurring during continuous continuous casting of plates or strip without cracking and which can be processed by subsequent hot and cold forming steps to finished strip.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierung 52% bis 56% Kupfer, 9% bis 12% Nickel, 0,5% bis 2,0% Blei sowie gegebenenfalls bis 5% Mangan, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Legierung besteht darin, daß das Masseverhältnis der Bestandteile Kupfer zu Nickel 1,40 bis 1,60 beträgt. Die vorgeschlagene Legierung liegt im Zi'standsdiagramm bei Raumtemperatur im α-Gebiet nahe der Phasengrenze zum Zweiphasengebiet α + ß. Die Eignung der Legierung für den kontinuierlichen Strangguß von Band ist offensichtlich mit der Temperaturabhängigkeit der Phasengrenze und mit dem Abstand dieser Phasengrenze vom Ort der Legien ng im Konzentrationsdreieck Cu-Zn-Ni verknüpft. Die Bleipartikel formen sich in der Nähe der Phasengrenze rascher und vollständiger sphärisch ein als in Legierungen, die im Konzentrationsdreieck weiter entfernt sind. Durch diese Form wird ein günstigerer Verlauf der Kraftlinien im erstarrenden Querschnitt während des Stranggießens erreicht und die mit dem Abziehen des Stranges verbundenen Zugspannungen ohne Anriß übertragen. Die Einhaltung des Masseverhältnisses der Bestandteile Kupfer und Zink von 1,40 bis 1,60 führt zu solchen Legierungen, die bei Raumtemperatur in unmittelbarer Nähe der Phasengrenze zwischen α und α + β kristallisieren.According to the invention the object is achieved in that the alloy contains 52% to 56% copper, 9% to 12% nickel, 0.5% to 2.0% lead and optionally to 5% manganese, balance zinc and unavoidable impurities. An advantageous embodiment of the alloy is that the mass ratio of the constituents of copper to nickel is 1.40 to 1.60. The proposed alloy is in the Zi'standsdiagramm at room temperature in the α-area near the phase boundary to the two-phase region α + ß. The suitability of the alloy for continuous continuous casting of strip is obviously related to the temperature dependence of the phase boundary and to the distance of this phase boundary from the location of the alloy ng in the Cu-Zn-Ni concentration triangle. The lead particles form more rapidly and completely spherically near the phase boundary than in alloys that are farther away in the concentration triangle. By this shape, a more favorable course of the lines of force in the solidifying cross section is achieved during the continuous casting and transmitted to the pulling of the strand associated tensile stresses without scratches. Compliance with the mass ratio of the constituents copper and zinc of 1.40 to 1.60 leads to alloys which crystallize at room temperature in the immediate vicinity of the phase boundary between α and α + β.

Ausfuhrungsbelsptel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Eine bekannte Kupfer-Zink-Legierung, bestehend aus 62% Kupfer, 18% Nickel, 1,0% Blei als spanbrechender Zusatz, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen ist durch kontinuierliches Stranggießen nicht zu Band bzw. Vorband zu verarbeiten. Dieser Nachteil kann auch durch den Einsatz größerer Kokillen (Plattenformat) nicht beseitigt werden. So ist selbst das Abziehen aus einer 40 mm hohen Plattenkokille nicht möglich, da dor Strang abreißt. Die Legierung besteht aus α-Phase mit eingelagerten Bleipartikeln, das Masseverhältnis der Bestandteile Kupfer und Zink beträgt 3,3.The invention will be explained with reference to an embodiment. A known copper-zinc alloy, consisting of 62% copper, 18% nickel, 1.0% lead as a chip-breaking additive, the remainder of zinc and unavoidable impurities is not processed by continuous casting to tape or support band. This disadvantage can not be eliminated by the use of larger molds (plate format). So even the removal of a 40 mm high plate mold is not possible because the strand breaks off. The alloy consists of α-phase with embedded lead particles, the mass ratio of the components copper and zinc is 3.3.

Eine erfindungsgemäße Legierung mit 53% Kupfer, 10,5% Nickel, 1,1 % Blei, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen kristallisiert nahe der Phasengrenzflächen zwischen α und a + ß. Die Elemente Kupfer und Zink sind im Verhältnis 1,5:1 enthalten. Aus dieser Legierung kann durch horizontales Stranggießen ein Band von 16mm erzeugt werden, das durch Walzen zu Fertigband verarbeitbar ist.An alloy according to the invention with 53% copper, 10.5% nickel, 1.1% lead, the remainder of zinc and unavoidable impurities crystallizes near the phase boundary between α and a + β. The elements copper and zinc are contained in a ratio of 1.5: 1. From this alloy can be produced by horizontal continuous casting a band of 16mm, which is processed by rolling to finished strip.

Die vorgeschlagene Legierung gestattet die wirtschaftliche Herstellung von Bändern aus Cu-Zn-Ni-Basislegierungen mit guten Zerspanungseigenschaften.The proposed alloy allows the economical production of strips of Cu-Zn-Ni base alloys with good cutting properties.

Claims

1. Copper-zinc-nickel base alloy for the continuous casting of strip, characterized in that it contains 52% to 56% copper, 9% to 12% nickel, 0.5% to 2.0% lead and optionally to 5% manganese , Rest contains zinc and unavoidable impurities.

2. Copper-zinc-nickel base alloy according to claim 1, characterized in that the mass ratio of the constituents of copper to zinc is 1.40 to 1.60.

Field of application of the invention