DE102020007257A1 - Copper-nickel cast alloy - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Nickel-Guss-Legierung mit folgender Zusammensetzung in Gew. %:Ni:24 bis 36 %Mg:1,5 bis 6,0 %Al:1,5 bis 6,0%optional Ti:0,05 bis 0,5 %optional B:0,01 bis 0,15 %optional Ca:0,02 bis 0,1 %optional Fe:0,05 bis 1,0 %Rest Kupfer, in Magnesiumoxid gebundener Sauerstoff und unvermeidbare Verunreinigungen.The invention relates to a copper-nickel cast alloy with the following composition in % by weight: Ni: 24 to 36% Mg: 1.5 to 6.0% Al: 1.5 to 6.0% optionally Ti: 0, 05 to 0.5% optional B: 0.01 to 0.15% optional Ca: 0.02 to 0.1% optional Fe: 0.05 to 1.0% balance copper, oxygen bound in magnesium oxide and unavoidable impurities.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Nickel-Guss-Legierung, die ferner Magnesium und Aluminium enthält.The invention relates to a copper-nickel cast alloy which also contains magnesium and aluminum.

Viele Kupferwerkstoffe zeichnen sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Durch Hinzulegieren bestimmter Elemente können Legierungen mit einem vorgegebenen Eigenschaftsprofil erzeugt werden. Dabei spielen nicht nur die Eigenschaften im Endzustand eine wichtige Rolle, sondern die Legierungen müssen auch zur Fertigung von Halbzeugen wie Stangen, Rohre oder Bänder durch Warm- und/oder Kaltumformung geeignet sein. Bei Werkstoffen, die im Gusszustand eingesetzt werden, entfällt diese Beschränkung. Dadurch werden Möglichkeiten eröffnet, die Eigenschaften der Legierung auf spezielle Anwendungsfälle zu optimieren. Insbesondere Anwendungen bei hohen Temperaturen rücken in verschiedenen technischen Gebieten zunehmend in den Vordergrund.Many copper materials are characterized by good corrosion resistance. Alloys with a specified property profile can be created by alloying in certain elements. Not only do the properties in the final state play an important role, but the alloys must also be suitable for the manufacture of semi-finished products such as rods, tubes or strips by hot and/or cold forming. This restriction does not apply to materials that are used in the cast condition. This opens up possibilities to optimize the properties of the alloy for special applications. In particular, applications at high temperatures are increasingly coming to the fore in various technical fields.

Aus der Druckschrift EP 3 252 179 A1 ist eine hochwarmfeste Kupferlegierung mit der Zusammensetzung 10,6 bis 18,0 % Al, 10,5 bis 14,5 % Ni, Rest Kupfer bekannt. Der Legierung können als optionale Elemente Fe, Co, Ti, Mn, B, Ca und C hinzutreten. Im Gusszustand beträgt die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur mindestens 700 MPa.From the pamphlet EP 3 252 179 A1 a high-temperature copper alloy with the composition 10.6 to 18.0% Al, 10.5 to 14.5% Ni, the remainder copper is known. Fe, Co, Ti, Mn, B, Ca and C can be added to the alloy as optional elements. In the cast condition, the tensile strength at room temperature is at least 700 MPa.

Ferner ist aus der Druckschrift CN 103 469 006 A eine Kupferlegierung bekannt, die im Gusszustand als Ventilkörper eingesetzt wird. Die Legierung umfasst neben Kupfer 15 - 17 Gew.-% Nickel, 2 - 3 Gew.-% Aluminium, 8 - 9 Gew.-% Magnesium sowie geringe Anteile an weiteren Elementen. Um einen Ventilkörper mit ausreichender Qualität herzustellen, muss ein genau spezifiziertes Verfahren eingehalten werden. Über die Eigenschaften der Legierung bei hohen Temperaturen ist der Druckschrift keine Information zu entnehmen.Furthermore, from the pamphlet CN 103 469 006 A a copper alloy known, which is used in the cast state as a valve body. In addition to copper, the alloy includes 15-17% by weight nickel, 2-3% by weight aluminum, 8-9% by weight magnesium and small amounts of other elements. In order to produce a valve body of sufficient quality, a precisely specified procedure must be followed. No information can be found in the publication about the properties of the alloy at high temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Legierung bereitzustellen, die im Gusszustand eine hohe Warmfestigkeit aufweist. Sie soll ferner bei hohen Temperaturen korrosions- und oxidationsbeständig sein. Insbesondere soll die Legierung bei Temperaturen über 400 °C eine hohe Festigkeit und eine gute Verschleißbeständigkeit aufweisen.The invention is based on the object of providing an alloy which, in the as-cast state, has a high high-temperature strength. It should also be resistant to corrosion and oxidation at high temperatures. In particular, the alloy should have high strength and good wear resistance at temperatures above 400°C.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.The invention is represented by the features of claim 1. The further dependent claims relate to advantageous developments and refinements of the invention.

Die Erfindung schließt Kupfer-Nickel-Guss-Legierung mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% ein: Ni: 24 bis 36 % Mg: 1,5 bis 6,0 % Al: 1,5 bis 6,0 % optional Ti: 0,05 bis 0,5 % optional B: 0,01 bis 0,15 % optional Ca: 0,02 bis 0,1 % optional Fe: 0,05 bis 1,0 % The invention includes copper-nickel cast alloy with the following composition in % by weight: Ni: 24 to 36% mg: 1.5 to 6.0% Al: 1.5 to 6.0% optional Ti: 0.05 to 0.5% optionally B: 0.01 to 0.15% optional Ca: 0.02 to 0.1% optionally Fe: 0.05 to 1.0%

Rest Kupfer, in Magnesiumoxid gebundener Sauerstoff und unvermeidbare Verunreinigungen.Rest copper, oxygen bound in magnesium oxide and unavoidable impurities.

Die Legierung ist eine Gusslegierung mit dendritischer Struktur nach dem Kokillenguss. Die Korngröße beträgt ca. 0,6 bis 1 mm im Gusszustand. Die dendritische Phase besteht überwiegend aus einem Kupfer und Nickel enthaltenden Mischkristall. Ein Nickel-Anteil von mindestens 24 Gew.-% ist erforderlich, um eine ausreichende große Mischkristallhärtung auch bei hohen Temperaturen zu erreichen. Nickel-Anteile über 36 Gew.-% würden die Legierung teuer machen ohne einen Nutzen zu bringen, der die Verteuerung kompensiert.The alloy is a cast alloy with a dendritic structure after chill casting. The grain size is approx. 0.6 to 1 mm in the as-cast state. The dendritic phase mainly consists of a mixed crystal containing copper and nickel. A nickel content of at least 24% by weight is required in order to achieve sufficiently large solid solution hardening even at high temperatures. Nickel contents above 36% by weight would make the alloy expensive with no benefit to compensate for the increase in price.

Charakteristisch für die Legierung ist eine Anreicherung von Magnesiumoxid in den interdendritischen Bereichen. Das Magnesiumoxid hat refraktäre Eigenschaften, die Schmelztemperatur des Magnesiumoxids beträgt 2800 °C. Diese interdendritischen Bereiche mit Magnesiumoxid führen zu einer sehr guten Hochtemperaturfestigkeit. Der Anteil dieser interdendritischen Bereiche beträgt mindestens 6 Vol.-%. Der Anteil des Magnesiums in den interdendritischen Bereichen beträgt je nach Magnesium-Anteil in der Legierung 9 bis 14 Gew.-%.The alloy is characterized by an accumulation of magnesium oxide in the interdendritic areas. Magnesium oxide has refractory properties, the melting point of magnesium oxide is 2800 °C. These interdendritic areas with magnesium oxide lead to a very good high temperature temperature resistance. The proportion of these interdendritic areas is at least 6% by volume. The magnesium content in the interdendritic areas is 9 to 14% by weight, depending on the magnesium content in the alloy.

Eine weitere festigkeitssteigernde Wirkung in den Dendriten-Armen selbst haben fein dispers verteilte, annähernd kugelförmige, Nickel- und Aluminium-haltige Ausscheidungen, deren mittlerer äquivalenter Durchmesser 20 bis 100 nm beträgt. Äquivalenter Durchmesser bezeichnet hier den Durchmesser einer Kugel, die das gleiche Volumen wie die betrachtete Ausscheidung hat.A further strength-increasing effect in the dendrite arms themselves is provided by finely dispersed, approximately spherical, nickel- and aluminum-containing precipitations whose average equivalent diameter is 20 to 100 nm. Equivalent diameter here means the diameter of a sphere that has the same volume as the precipitate under consideration.

Zur Erreichung dieser Struktur und den daraus resultierenden Hochtemperatureigenschaften sind Mg- und Al-Gehalte von jeweils mindestens 1,5 Gew.-% erforderlich. Gehalte an Mg und Al von über 6,0 Gew.-% würden die Gießbarkeit und die mechanischen Eigenschaften der Legierung verschlechtern. Ein Mg-Anteil von über 6 Gew.-% würde beispielsweise zur Versprödung der Legierung führen. Besonders exzellente Hochtemperatureigenschaften weisen Zusammensetzungen mit 3,0 bis 5,0 Gew.-% Mg und 3,0 bis 5,0 Gew.-% Al auf. To achieve this structure and the resulting high-temperature properties, Mg and Al contents of at least 1.5% by weight are required. Contents of Mg and Al above 6.0 wt% would degrade the castability and mechanical properties of the alloy. A Mg content of more than 6% by weight would lead to embrittlement of the alloy, for example. Compositions with 3.0 to 5.0% by weight Mg and 3.0 to 5.0% by weight Al have particularly excellent high-temperature properties.

Bevorzugt kann das Verhältnis aus Mg-Anteil zu AI-Anteil mindestens 0,8 und höchstens 1,2 betragen. Innerhalb dieses bevorzugten Bereichs ergeben sich besonders günstige Eigenschaften der Legierung.The ratio of the Mg component to the Al component can preferably be at least 0.8 and at most 1.2. The alloy has particularly favorable properties within this preferred range.

Die optionalen Elemente Ti, B, Ca und Fe dienen der Kornfeinung.The optional elements Ti, B, Ca and Fe are used for grain refinement.

Die Legierung bietet exzellente Eigenschaften insbesondere für Hochtemperaturanwendungen und Anwendungen, in denen eine gute Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit gefordert ist. Je nach genauer Zusammensetzung der Legierung können eine exzellente Warmfestigkeit, charakterisiert durch eine 0,2%-Stauchgrenze von 400 MPa bei 600 °C sowie durch eine 0,2%-Stauchgrenze von bis zu 780 MPa bei 400 °C, oder alternativ eine sehr gute Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit bei Raumtemperatur mit Zugfestigkeiten von 700 MPa und Kerbschlagarbeit von bis zu 60 J im Gusszustand bei einer exzellenten Verschleißbeständigkeit erreicht werden. Aufgrund des hohen Nickel-Anteils weist die Legierung eine bessere Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit als Warmarbeitsstähle auf. Dieser Vorteil tritt insbesondere in maritimer Umgebung und bei salzhaltiger Atmosphäre auf.The alloy offers excellent properties especially for high temperature applications and applications where good wear and corrosion resistance is required. Depending on the exact composition of the alloy, excellent high-temperature strength, characterized by a 0.2% yield point of 400 MPa at 600 °C and a 0.2% yield point of up to 780 MPa at 400 °C, or alternatively a very good combination of strength, toughness and wear resistance at room temperature with tensile strengths of 700 MPa and impact energy of up to 60 J in the as-cast condition with excellent wear resistance. Due to the high nickel content, the alloy has better corrosion and oxidation resistance than hot-work tool steels. This advantage occurs in particular in a maritime environment and in a salty atmosphere.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Ni-Anteil mindestens 29 Gew.-% betragen. Durch einen hohen Ni-Anteil werden sehr gute Korrosions-, Oxidations- und Kavitationsbeständigkeit erreicht. Die Kavitationsbeständigkeit ist bei Verwendung der Legierung als Werkstoff für Rotoren von Pumpen von Vorteil.Within the scope of a preferred embodiment of the invention, the Ni content can be at least 29% by weight. Very good resistance to corrosion, oxidation and cavitation is achieved thanks to a high proportion of Ni. The resistance to cavitation is advantageous when the alloy is used as a material for pump rotors.

Im Rahmen einer besonderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform können der Ni-Anteil mindestens 34 Gew.-%, der Mg-Anteil mindestens 4,5 Gew.-% und höchstens 5,5 Gew.-% und der AI-Anteil mindestens 4,5 Gew.-% und höchstens 5,5 Gew.-% betragen. Mit einer solchen Zusammensetzung wird eine Legierung mit einer exzellenten Hochtemperaturfestigkeit erreicht. Diese ist charakterisiert durch eine 0,2%-Stauchgrenze von 400 MPa bei 600 °C sowie einer 0,2%-Stauchgrenze von bis zu 780 MPa bei 400 °C.In a special configuration of this embodiment, the Ni content can be at least 34% by weight, the Mg content at least 4.5% by weight and at most 5.5% by weight and the Al content at least 4.5% by weight % and not more than 5.5% by weight. With such a composition, an alloy with excellent high-temperature strength is achieved. This is characterized by a 0.2% compression limit of 400 MPa at 600 °C and a 0.2% compression limit of up to 780 MPa at 400 °C.

Im Rahmen einer weiteren besonderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform können der Ni-Anteil höchstens 31 Gew.-%, der Mg-Anteil höchstens 3,5 Gew.-% und der AI-Anteil höchstens 3,5 Gew.-% betragen. Bei einer Zusammensetzung der Legierung innerhalb dieser Spezifikation können Gusswerkstoffe gebildet werden, die sich durch eine sehr vorteilhafte Kombination aus Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit auszeichnen. Insbesondere erreichen erfindungsgemäße Legierungen mit einem Mg-Anteil von 2,5 bis 3,5 Gew.-% und einem AI-Anteil von 2,5 bis 3,5 Gew.-% bei Raumtemperatur eine Kerbschlagarbeit von 15 J und eine Bruchdehnung von nahezu 4 % sowie eine gute Festigkeit bei Temperaturen über 400 °C. Bei einer hierzu alternativen besonderen Ausgestaltung von erfindungsgemäßen Legierungen mit einem Mg-Anteil von mindestens 1,5 Gew.-% und weniger als 2,5 Gew.-% und einem Al-Anteil von mindestens 1,5 Gew.-% und weniger als 2,5 Gew.-% werden eine Kerbschlagarbeit von bis zu 60 J und eine Zugfestigkeit von 700 MPa erreicht.Within the scope of a further special refinement of this embodiment, the Ni content can be at most 31% by weight, the Mg content at most 3.5% by weight and the Al content at most 3.5% by weight. With an alloy composition within this specification, cast materials can be formed that exhibit a very advantageous combination of strength, ductility, toughness and wear resistance. In particular, alloys according to the invention with an Mg content of 2.5 to 3.5% by weight and an Al content of 2.5 to 3.5% by weight at room temperature achieve a notched bar impact work of 15 J and an elongation at break of almost 4% and good strength at temperatures above 400 °C. In an alternative special configuration of alloys according to the invention with an Mg content of at least 1.5% by weight and less than 2.5% by weight and an Al content of at least 1.5% by weight and less than 2.5% by weight, a notched bar impact work of up to 60 J and a tensile strength of 700 MPa are achieved.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail using exemplary embodiments and comparative examples.

In Tabelle 1 sind erfindungsgemäße Proben Nr. 1 bis Nr. 4 und Vergleichsproben Nr. 5 bis Nr. 7 sowie deren mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur zusammengestellt. Tabelle 1: Zusammensetzung der Proben und deren Eigenschaften im Gusszustand bei Raumtemperatur. Mit * gekennzeichnete Proben sind Vergleichsproben. Probe Zusammensetzung in Gew-% Rm in MPa Rp0.2 in MPa A in % Härte HV 0.1 W in J Nr. 1 CuNi30Mg2Al2 700 510 8 264 55 Nr. 2 CuNi30Mg3Al3 500 440 3,8 343 15 Nr. 3 CuNi35Mg5Al5 350 320 0,8 351 2,5 Nr. 4 CuNi30Mg5Al5 - - - 337 - Nr. 5* CuNi25Mg10 260 - 0,1 422 2 Nr. 6* CuNi30Mg8 200 - 0 419 0,7 Nr. 7* CuNi30Mn1 490 300 12 190 100

Rm:
Zugfestigkeit (in MPa)
Rp0.2:
0,2%-Stauchgrenze (in MPa)
A:
Bruchdehnung (in %)
HV 0.1:
Vickers-Härte
W:
Kerbschlagarbeit (in J)
Samples No. 1 to No. 4 according to the invention and comparative samples No. 5 to No. 7 and their mechanical properties at room temperature are compiled in Table 1. Table 1: Composition of the samples and their properties in the as-cast state at room temperature. Samples marked with * are comparison samples. sample Composition in % by weight Rm to MPa R p0.2 in MPa % Hardness HV 0.1 W to J number 1 CuNi30Mg2Al2 700 510 8th 264 55 No. 2 CuNi30Mg3Al3 500 440 3.8 343 15 #3 CuNi35Mg5Al5 350 320 0.8 351 2.5 #4 CuNi30Mg5Al5 - - - 337 - No. 5* CuNi25Mg10 260 - 0.1 422 2 No. 6* CuNi30Mg8 200 - 0 419 0.7 No. 7* CuNi30Mn1 490 300 12 190 100
Rm:
Tensile strength (in MPa)
Rp0.2:
0.2% compression limit (in MPa)
A:
Elongation at break (in %)
HV 0.1:
Vickers hardness
W:
Impact work (in J)

Die Proben Nr. 1 (CuNi30Mg2AI2) und Nr. 2 (CuNi30Mg3Al3) zeichnen sich durch eine sehr vorteilhafte Kombination aus Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit (ausgedrückt durch die Kerbschlagarbeit) und Härte aus. Diese beiden Proben zeigen bei Raumtemperatur die höchsten Werte bei der Zugfestigkeit und bei der 0,2%-Stauchgrenze. Auch die Duktilität, die durch die Bruchdehnung quantifiziert ist, liegt auf relativ hohem Niveau. Lediglich Vergleichsprobe Nr. 7 hat eine höhere Bruchdehnung, jedoch bei geringerer Härte. Mit Ausnahme der Härte weist Probe Nr. 1 bei Raumtemperatur bessere Eigenschaften auf als Probe Nr. 2. Untersuchungen bei erhöhter Temperatur ergeben, dass oberhalb von 400 °C Probe Nr. 2 eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere 0,2%-Stauchgrenze als Probe Nr. 1 aufweist. Die höheren Anteile an Mg und Al begünstigen also die Warmfestigkeit. Je nach Anforderung kann also die Zusammensetzung der Legierung variiert werden, um Eigenschaften zu erzielen, die für die jeweilige Anwendung optimal sind.Samples No. 1 (CuNi30Mg2AI2) and No. 2 (CuNi30Mg3Al3) are characterized by a very advantageous combination of strength, ductility, toughness (expressed by the notched bar impact work) and hardness. These two samples show the highest tensile strength and 0.2% yield point values at room temperature. The ductility, which is quantified by the elongation at break, is also at a relatively high level. Only Comparative Sample No. 7 has a higher elongation at break, but with lower hardness. With the exception of hardness, sample #1 exhibits better properties than sample #2 at room temperature. Elevated temperature testing reveals that above 400°C sample #2 has higher tensile strength and 0.2% yield point than sample No. 1 has. The higher proportions of Mg and Al therefore favor high-temperature strength. Depending on the requirements, the composition of the alloy can be varied in order to achieve properties that are optimal for the respective application.

Probe Nr. 3 (CuNi35Mg5Al5) ist bei Raumtemperatur den Proben Nr. 1 und 2 meist unterlegen. Lediglich bei der Härte liegt diese Probe auf dem Niveau von Probe 2. Untersuchungen bei erhöhter Temperatur zeigen, dass die höheren Anteile an Mg und Al bei Temperaturen über 300 °C zu besseren Eigenschaften führen. Hierauf wird im Zusammenhang mit Tabelle 2 näher eingegangen.Sample No. 3 (CuNi35Mg5Al5) is mostly inferior to samples No. 1 and 2 at room temperature. This sample is only at the level of sample 2 in terms of hardness. Tests at elevated temperatures show that the higher proportions of Mg and Al lead to better properties at temperatures above 300 °C. This is discussed in more detail in connection with Table 2.

Probe Nr. 4 (CuNi30Mg5Al5) weist gegenüber Probe 3 einen reduzierten Nickel-Anteil auf. Dies führt zu einem geringen Rückgang der Härte. Es wird angenommen, dass die übrigen mechanischen Eigenschaften sich in ähnlicher Weise verändern.Sample no. 4 (CuNi30Mg5Al5) has a reduced nickel content compared to sample 3. This leads to a small drop in hardness. It is assumed that the other mechanical properties change in a similar way.

Die Proben Nr. 5 (CuNi25Mg10) und Nr. 6 (CuNi30Mg8) unterscheiden sich von den Proben Nr. 1 bis Nr. 4 im Wesentlichen durch einen höheren Anteil an Mg sowie durch das Fehlen von Al. Zwar erreichen die Proben Nr. 5 und Nr. 6 eine sehr hohe Härte, ihre Festigkeit, Bruchdehnung und Kerbschlagarbeit liegen jedoch auf niedrigem Niveau. Diese beiden Proben sind sehr spröde und lassen sich nicht mechanisch verarbeiten.Samples No. 5 (CuNi25Mg10) and No. 6 (CuNi30Mg8) differ from Samples No. 1 to No. 4 essentially by a higher proportion of Mg and the absence of Al. Although samples No. 5 and No. 6 achieve a very high level of hardness, their strength, elongation at break and notched bar impact work are at a low level. These two samples are very brittle and cannot be processed mechanically.

Probe Nr. 7 (CuNi30Mn1) ist eine seit langem bekannte Kupfer-Nickel-Legierung, die sich insbesondere durch eine hohe Duktilität bei Raumtemperatur und eine gute Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Sie erreicht jedoch nicht die Härte der Proben Nr. 1 bis 4 und ist deshalb hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit unterlegen. Tabelle 2 dokumentiert die Temperaturabhängigkeit der 0,2 %-Stauchgrenze für ausgewählte Proben. Probe Bezeichnung 0,2 %-Stauchgrenze in MPa bei Temperatur 300 °C 400 °C 500 °C 600 °C 700 °C Nr. 2 CuNi30Mg3Al3 660 600 450 260 Nr. 3 CuNi35Mg5Al5 730 780 600 400 200 Nr. 7* CuNi30Mn1 500 430 360 200 Nr. 8* CuAI14Ni12 650 500 270 160 100 Nr. 9* X37CrMoV5-1 800 620 310 Sample No. 7 (CuNi30Mn1) is a copper-nickel alloy that has been known for a long time and is characterized in particular by high ductility at room temperature and good corrosion resistance. However, it does not reach the hardness of Sample Nos. 1 to 4 and is therefore inferior in wear resistance. Table 2 documents the temperature dependency of the 0.2% compression limit for selected samples. sample designation 0.2% compression limit in MPa at temperature 300ºC 400ºC 500ºC 600ºC 700°C No. 2 CuNi30Mg3Al3 660 600 450 260 #3 CuNi35Mg5Al5 730 780 600 400 200 No. 7* CuNi30Mn1 500 430 360 200 No. 8* CuAI14Ni12 650 500 270 160 100 No. 9* X37CrMoV5-1 800 620 310

Tabelle 2: Temperaturabhängigkeit der Stauchgrenze für ausgewählte ProbenTable 2: Temperature dependence of the compression limit for selected samples

In Tabelle 2 ist die Temperaturabhängigkeit der Stauchgrenze für die Proben Nr. 2, 3 und 7 aus Tabelle 1 dokumentiert. Ferner wurden zwei weitere Vergleichsproben Nr. 8 (CuAI14Ni12) und Nr. 9 (Warmarbeitsstahl X37CrMoV5-1) hinzugenommen. Die Messdaten dokumentieren die exzellente Warmfestigkeit von Probe Nr. 3: Bei Temperaturen bis 500 °C liegt bei dieser Legierung die Stauchgrenze auf einen Niveau nur knapp unterhalb des Warmarbeitsstahls X37CrMoV5-1 (Probe Nr. 9). Bei Temperaturen oberhalb von 500 °C ist sogar ein Vorteil zugunsten von Probe Nr. 3 zu erkennen. Ferner liegen bei Temperaturen oberhalb von 300 °C die Messdaten von Probe Nr. 3 über denen von Probe Nr. 2. Der relative Vorteil von Probe Nr. 3 gegenüber Probe Nr. 2 wird mit zunehmender Temperatur größer.Table 2 documents the temperature dependency of the compression limit for samples no. 2, 3 and 7 from table 1. In addition, two other comparison samples No. 8 (CuAl14Ni12) and No. 9 (hot work steel X37CrMoV5-1) were added. The measurement data document the excellent high-temperature strength of sample no. 3: at temperatures of up to 500 °C, the compression limit of this alloy is at a level just below that of the hot-work tool steel X37CrMoV5-1 (sample no. 9). At temperatures above 500 °C, an advantage in favor of sample no. 3 can even be seen. Furthermore, at temperatures above 300°C, the measurement data of sample #3 is superior to that of sample #2. The relative advantage of sample #3 over sample #2 increases with increasing temperature.

Probe Nr. 2 weist bei 300 °C ungefähr die gleiche Stauchgrenze auf wie Probe Nr. 8 auf. Bei Temperaturen über 300 °C ergeben sich jedoch deutliche Vorteile für Probe Nr. 2. Die Probe Nr. 7 erreicht bei keiner Temperatur das Niveau der erfindungsgemäßen Proben Nr. 2 und Nr. 3.Sample #2 exhibits approximately the same yield point as Sample #8 at 300°C. At temperatures above 300°C, however, there are clear advantages for sample no. 2. Sample no. 7 does not reach the level of samples no. 2 and no. 3 at any temperature.

Die Messdaten dokumentieren die Vorteile der erfindungsgemäßen Legierung, sowohl bei Raumtemperatur als auch insbesondere bei Temperaturen über 300 °C. Mit einer Legierungszusammensetzung gemäß Probe Nr. 3 kann eine Stauchgrenze auf dem Niveau eines Warmarbeitsstahls erreicht werden. Gegenüber dem Warmarbeitsstahl weist die erfindungsgemäße Legierung eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf.The measurement data document the advantages of the alloy according to the invention, both at room temperature and, in particular, at temperatures above 300°C. With an alloy composition according to Sample No. 3, a compression limit at the level of a hot-work tool steel can be achieved. The alloy according to the invention has better corrosion resistance than hot-work steel.

Die vorstehend beschriebene Legierung kann insbesondere für Gleitelemente, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, für Turbinenwerkstoffe und im Apparatebau, beispielsweise in Anlagen für die Meerwasserentsalzung, verwendet werden.The alloy described above can be used in particular for sliding elements that are used at high temperatures, for turbine materials and in apparatus construction, for example in seawater desalination plants.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3252179 A1 [0003]EP 3252179 A1 [0003]
  • CN 103469006 A [0004]CN 103469006A [0004]

Claims (4)

Kupfer-Nickel-Guss-Legierung mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%: Ni: 24 bis 36 % Mg: 1,5 bis 6,0 % AI: 1,5 bis 6,0 % optional Ti: 0,05 bis 0,5 % optional B: 0,01 bis 0,15 % optional Ca: 0,02 bis 0,1 % optional Fe: 0,05 bis 1,0 %
Rest Kupfer, in Magnesiumoxid gebundener Sauerstoff und unvermeidbare Verunreinigungen.
Copper-nickel cast alloy with the following composition in % by weight: Ni: 24 to 36% mg: 1.5 to 6.0% AI: 1.5 to 6.0% optional Ti: 0.05 to 0.5% optionally B: 0.01 to 0.15% optional Ca: 0.02 to 0.1% optionally Fe: 0.05 to 1.0%
Rest copper, oxygen bound in magnesium oxide and unavoidable impurities.
Kupfer-Nickel-Guss-Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ni-Anteil mindestens 29 Gew.-% beträgt.Copper-nickel cast alloy according to claim 1 , characterized in that the Ni content is at least 29% by weight. Kupfer-Nickel-Guss-Legierung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ni-Anteil mindestens 34 Gew.-%, der Mg-Anteil mindestens 4,5 Gew.-% und höchstens 5,5 Gew.-% und der AI-Anteil mindestens 4,5 Gew.-% und höchstens 5,5 Gew.-% beträgt.Copper-nickel cast alloy according to claim 2 , characterized in that the Ni content is at least 34% by weight, the Mg content is at least 4.5% by weight and at most 5.5% by weight and the Al content is at least 4.5% by weight and is at most 5.5% by weight. Kupfer-Nickel-Guss-Legierung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ni-Anteil höchstens 31 Gew.-%, der Mg-Anteil höchstens 3,5 Gew.-% und der AI-Anteil höchstens 3,5 Gew.-% beträgt.Copper-nickel cast alloy according to claim 2 , characterized in that the Ni content is at most 31% by weight, the Mg content is at most 3.5% by weight and the Al content is at most 3.5% by weight.
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