DE1089555B

DE1089555B - Process for the production of high-strength semi-finished products from ª ‡ + ‰ ‰ brass

Info

Publication number: DE1089555B
Application number: DEM27056A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Erich Zastrow
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1955-05-11
Filing date: 1955-05-11
Publication date: 1960-09-22

Description

Verfahren zum Herstellen hochfester Halbzeuge aus a+ß-Messing Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen hochfester Halbzeuge aus a+ß-Messing.Process for the production of high-strength semi-finished products from a + ß brass Die The invention relates to a method for producing high-strength semi-finished products a + ß brass.

Es ist bekannt, Kupferlegierungen und insbesondere Messinglegierungen mit geringen Gehalten an Al, Fe, Mn, Sn und anderen Legierungskomponenten durch Homogenisierungsglühen und Abschrecken in die ß-Phase überzuführen und durch anschließendes Warmauslagern auszuhärten. Durch die Wahl der Aushärtetemperatur können hierbei Zugfestigkeit, Härte und Dehnung in relativ weiten Grenzen variiert werden. Auch ist es bekannt, -eine a-Kupfer-Zink-Legierung mit 3 bis 1511/o Ni und 1 bis 3 % Al durch Homogenisierungsglühen, Abschrecken und Anlassen auszuhärten, wobei zur Erzielung noch höherer Festigkeitswerte die Legierung 'vor dem Anlassen einer Kaltbearbeitung unterworfen werden kann.It is known, copper alloys and in particular brass alloys with low contents of Al, Fe, Mn, Sn and other alloy components Homogenization annealing and quenching are converted into the ß-phase and then followed by Artificial aging to harden. By choosing the curing temperature you can do this Tensile strength, hardness and elongation can be varied within relatively wide limits. Even it is known -an a-copper-zinc alloy with 3 to 1511 / o Ni and 1 to 3% Hardening Al by homogenization annealing, quenching and tempering, whereby for Achieving even higher strength values the alloy 'before tempering a cold working can be subjected.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Halbzeugen aus a+ß-Messing; bei dem durch Homogenisierungsglühen, Abschrecken, Kaltverformen und Warmauslagern eine hohe Festigkeit erhalten werden kann, mit dem Kennzeichen, daß eine Legierung mit 59 bis 6211/o Cu, 0 bis 111/o, insbesondere 0,5 bis 0,811/o Sn, 0 bis 0,511/o Al, 0 bis 211/o Mn, 0 bis 0,511/o Fe, 0 bis 0,311/oPb, Rest Zn, 20 bis 30° C unter der Phasengrenze ß (a+ß) homogenisierungsgeglüht und durch Kaltziehen zu Drähten verarbeitet wird.In contrast, the invention relates to a method of production of high-strength semi-finished products made of a + ß brass; in the case of homogenization annealing, Quenching, cold working and artificial aging can be used to obtain high strength can, with the indication that an alloy with 59 to 6211 / o Cu, 0 to 111 / o, in particular 0.5 to 0.811 / o Sn, 0 to 0.511 / o Al, 0 to 211 / o Mn, 0 to 0.511 / o Fe, 0 to 0.311 / oPb, remainder Zn, 20 to 30 ° C below the phase boundary ß (a + ß) homogenization annealed and processed into wires by cold drawing.

Bisher hat man dünne Drähte aus Sondermessing in der Weise hergestellt, daß diese zunächst mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 6 mm gepreßt und anschließend in mehreren Zügen auf das genaue Maß kaltgezogen wurden. Beim Ziehen von a/ß-Sondermessingen ist wegen der geringen Verformbarkeit derselben eine ganze Reihe von Zwischenglühungen notwendig, was die Herstellung solcher dünnen Sondermessingdrähte sehr verteuert.So far, thin wires have been made from special brass in such a way that that this is first pressed with a diameter of about 5 to 6 mm and then were cold-drawn to the exact size in several pulls. When pulling a / ß special brass is a whole series of intermediate anneals because of the low deformability of the same necessary, which makes the production of such thin special brass wires very expensive.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile des bekannten Herstellungsverfahrens und erlaubt die Herstellung von dünnen Drähten hoher Festigkeit aus Sondermessingen durch Strangpressen und Ziehen ohne eine größere Zahl von Zwischenglühungen.The present invention avoids the disadvantages of the known manufacturing process and allows the production of thin, high-strength wires from special brass by extrusion and drawing without a large number of intermediate anneals.

Nach der Erfindung wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß sich die übersättigte ß-Cu-Zn-Phase des oben bezeichneten Sondermessings bei der Kaltverformung über martensitische Zwischenphasen in die a-Phase umwandelt. Bei dieser Umwandlung sind hohe Kaltverformungsgrade möglich, ohne daß damit übermäßig hohe Verfestigungen auftreten. Es hat sich gezeigt, daß sich für das vorgeschlagene Herstellungsverfahren von Messingdrähten eine Kupfer-Zink-Legierung eignet, die Fremdatome, wie Aluminium, Eisen, Mangan, in geringen Konzentrationen enthält. Als besonders günstig hat sich ein Zinngehalt bis maximal etwa 111/o erwiesen. Bei Legierungen der genannten Art soll die Phasengrenze ß/(a+ß) etwa zwischen den Grenzen 750 und 850° C liegen. Als Homogenisierungstemperatur wird eine Temperatur vorgeschlagen, die etwa 10 bis 50° C, vorzugsweise 20 bis 30° C, unterhalb der Phasengrenze liegt. Durch die Wahl der Legierungskomponente. _ und die- gewählte Homogenisierüngstemperätur läßt sich eine -solche Legierung noch unter technischen Bedingungen abschrecken, ohne daß sich die a-Phase in nennenswerter Menge ausscheidet, was bei reinen Cu-Zn-Legierungen nicht durchführbar ist. Trotzdem ist die Legierung bei der anschließenden Kaltverformung durch den hierbei auftretenden Gitter-Umklappvorgang noch gut verformbar. Der Formänderungswiderstand k f liegt niedrig, während k f bei den bequem abschreckbaren Sondermessingen mit hohem Gehalt an Al -f- Fe -I- Mn -f- Ni für dieses Verfahren schon zu hoch liegt. Bei der vorgeschlagenen Homogenisierungstemperatur unterhalb der Phasengrenztemperatur ß/(a+ß) bleibt noch ein gewisser Rest der a-Phase an ß-Korngrenzen ungelöst, was die Verformbarkeit begünstigt und die Grobkornbildung vermindert.According to the invention, use is made of the fact that the supersaturated β-Cu-Zn phase of the special brass referred to above is converted into the α phase during cold working via martensitic intermediate phases. In this transformation, high degrees of cold deformation are possible without excessively high hardening occurring. It has been shown that a copper-zinc alloy which contains foreign atoms such as aluminum, iron, manganese in low concentrations is suitable for the proposed production process for brass wires. A tin content of up to a maximum of about 111 / o has proven to be particularly favorable. In alloys of the type mentioned, the phase boundary ß / (a + ß) should lie between the limits 750 and 850 ° C. A temperature which is approximately 10 to 50 ° C., preferably 20 to 30 ° C., below the phase boundary is proposed as the homogenization temperature. By choosing the alloy component. _ and the selected homogenization temperature, such an alloy can still be quenched under technical conditions without the α-phase separating out in any appreciable amount, which is not feasible with pure Cu-Zn alloys. In spite of this, the alloy can still be easily deformed during the subsequent cold deformation due to the lattice folding process that occurs in this process. The deformation resistance k f is low, while kf is already too high for this process in the easily quenchable special brasses with a high content of Al -f-Fe -I-Mn -f-Ni. At the proposed homogenization temperature below the phase boundary temperature ß / (a + ß), a certain amount of the α-phase remains undissolved at ß-grain boundaries, which promotes deformability and reduces the formation of coarse grains.

Nach der Erfindung können die in der vorgeschlagenen Weise homogenisierten und abgeschreckten Sondermessingdrähte in Einzelstufen von 10 bis 20°/o bis zu einem Gesamtabzug >60% ohne Zwischenglühungen verformt werden.According to the invention, they can be homogenized in the manner proposed and quenched special brass wires in individual grades from 10 to 20% up to one Total deduction> 60% can be deformed without intermediate annealing.

Die Messingdrähte können nach dem Kaltziehen auf den gewünschten Durchmesser, außerdem noch durch Aushärtung weiter verfestigt werden, wenn dieselben zwischen 200 und 300° C über mehrere Stunden ausgelagert werden. Je höher der Verformungsgrad und je stärker die Übersättigung der ß-Phase ist, um so geringer muß die Dauer der Aushärtung sein bzw. um so niedriger kann die Lagertemperatur liegen.After cold drawing, the brass wires can be cut to the desired diameter, can also be further solidified by hardening if the same between 200 and 300 ° C for several hours. The higher the degree of deformation and the stronger the supersaturation of the β-phase, the lower must be the duration of the hardening or the lower the storage temperature lie.

Das Herstellungsverfahren kann nach der Erfindung auch so geführt werden, daß die Sondermessingdrähte nach dem Strangpressen, aber vor dem Homogenisieren in einer oder mehreren Stufen kaltgezogen werden, wobei vor dem Homogenisieren eine Zwischenglühung bei 450 bis 550° C erforderlich ist.According to the invention, the manufacturing process can also be carried out in this way That the special brass wires are after extrusion, but before homogenization be cold drawn in one or more stages, with a Intermediate annealing at 450 to 550 ° C is required.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens eignet sich insbesondere eine Legierung der folgenden Zusammensetzung Cu ............................. 59 bis 620% Sn ............................. bis 1% A1 .............................. bis 0,5% Mn ............................. bis 2% Fe ............................. bis 0,5°/o Pb ............................. bis 0,3% Zn ............................. Rest Der Sn-Gehalt beträgt im günstigsten Fall etwa 0,5 bis 0,8'°/o. Ausführungsbeispiel Cu ............................. 59,2% Sn . ............................ 0,6% Mn ............................ 1,811/0 Fe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,51/o Zn ............................. Rest Die Phasen-Grenztemperatur ß/(a+ß) wurde zu 750° C ermittelt.Suitable for carrying out the proposed manufacturing process In particular, an alloy with the following composition Cu ............................. 59 to 620% Sn ............................. to 1% A1 ............ .................. up to 0.5% Mn ............................. up to 2% Fe ........... .................. up to 0.5% Pb ............................. up to 0.3% Zn ....... ...................... Remainder The Sn content is in the most favorable case about 0.5 to 0.8%. Embodiment Cu ............................. 59.2% Sn. ............................ 0.6% Mn ............................ 1.811 / 0 Fe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.51 / o Zn ............................. remainder The phase limit temperature ß / (a + ß) was found to be 750 ° C.

Es wurden I3reßdrähte von 6,5 mm Durchmesser hergestellt, die bei 730° C 1 Minute lang im Salzbad homogenisiert und anschließend in Wasser abgeschreckt wurden. Die Drähte wurden in folgenden Stufen ohne Zwischenglühung kalt gezogen: 6,50; 5,70; 5,35; 4,40; 4,0; 3,65; 3,00; 2,75; 2,55; 2,27 mm Durchmesser.I3reßdrraht 6.5 mm diameter were produced, which at 730 ° C for 1 minute in a salt bath and then quenched in water became. The wires were cold drawn in the following stages without intermediate annealing: 6.50; 5.70; 5.35; 4.40; 4.0; 3.65; 3.00; 2.75; 2.55; 2.27 mm diameter.

Drähte von 3,0 mm Durchmesser wurden 1 Stunde lang bei 225° C ausgehärtet. Hierbei ergab sich folgender Festigkeitsanstieg: 6S 11B FI 115 kg/mm@ kg/mm2 B 9/0 6,5 mm Durchmesser, homogenisiert und abgeschreckt ...... 39,4 58,4 146 35 3,0 mm Durchmesser, nicht ausgelagert .. 93,6 94,2 211 3,0 3,0 mm Durchmesser, 1 Stunde bei 225° C ausgelagert ........ - 101,0 255 4,0 Um die Drähte auf einen noch geringeren Durchmesser zu ziehen, ist es notwendig, eine Zwischenglühung einzuschalten oder, wenn noch hohe Verformungen notwendig sind, nach. dem Zwischenglühen erneut zu homogenisieren.Wires 3.0 mm in diameter were cured for 1 hour at 225 ° C. The following increase in strength resulted: 6S 11B FI 115 kg / mm @ kg / mm2 B. 9/0 6.5 mm diameter, homogenized and deterred ...... 39.4 58.4 146 35 3.0 mm diameter, not outsourced .. 93.6 94.2 211 3.0 3.0 mm diameter, 1 hour at 225 ° C outsourced ........ - 101.0 255 4.0 In order to draw the wires to an even smaller diameter, it is necessary to switch on an intermediate annealing or, if high deformations are still necessary, afterwards. to homogenize again after the intermediate annealing.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for producing high-strength semi-finished products made of a + ß brass with contents of Al, Fe, Mn and Sn through homogenization annealing, Quenching, cold working and artificial aging, characterized in that an alloy with 59 to 62% Cu, 0 to 1%, in particular 0.5 to 0.8% Sn, 0 to 0.5% Al, 0 to 2% Mn, 0 to 0.5% Fe, 0 to 0.3% Pb, remainder Zn, 20 to 30 ° C below the phase boundary ß / (a + ß) is homogenized and processed into wires by cold drawing.

2. The method according to claim 1, characterized in that the homogenized and quenched wires in individual stages from 10 to 20%, optionally up to one Total deduction greater than 6011 / o can be deformed without intermediate annealing.

3. Procedure according to claim 1 and 2, characterized in that the finished-drawn wires at can be stored at a temperature between 200 and 300 ° C.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized by switching on one or more trains and at least intermediate annealing before homogenization. Considered pamphlets, U.S. Patent No. 1680,045.