DE1226794B

DE1226794B - Low-aluminum copper-manganese-zinc alloy

Info

Publication number: DE1226794B
Application number: DEV16530A
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Vaders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-14
Filing date: 1959-05-14
Publication date: 1966-10-13

Description

Aluminiumarme Kupfer-Mangan-Zink-Legierung Zusätze von Aluminium zu Kupfer-Zink-Legierungen spielen eine große Rolle, da sie zur Härtung und Verfestigung der Legierung wesentlich beitragen. Die meisten Sondermessinge nach DIN 17661 enthalten deshalb Aluminium, und zwar im Sondermessing 64 bis zu 7,5 0/0. Außerdem sind in den Sondermessingen als wirkungsvolle Bestandteile noch Mangan bis zu 5 % und Eisen bis 3,5 % vorhanden..Andere bekannte Kupfer-Zink-Legierungen enthalten bis zu 6 % Mangan mit oder ohne Zusätze von Eisen. Es sind auch Kupfer-Zink-Legierungen bekanntgeworden, die bei einem Aluminiumgehalt von 2 bis 80/, mehr als 60/0 Mangan und 0,05 bis 3 % Silizium aufweisen: Eine weitere bekannte Legierung besteht aus 40 bis 50 % Kupfer, 40 bis 60 % Zink und 0 bis 10 % Mangan. Dieser Legierung können zwar noch Aluminium oder Eisen zugesetzt weiden; es fehlen -aber Angaben darüber, . in. welcher Höhe diese- Zusätze erfolgen sollen. Lediglich für Aluminium -als Beimengung sind Gehalte bis 0,3 % und etwas darüber angegeben. Nachdem außerdem eine Legierung mit nur 40 0/0 Kupfer und 60% Zink spröde und unbrauchbar ist und da weiter zu dieser Legierung keine Erläuterungen bezüglich des Mangan- oder Eisenzusatzes gegeben werden, die erforderlich sind, um zu einer brauchbaren Legierung zu gelangen, kann aus den vorhandenen Angaben die Zusammensetzung der Legierung nach der Erfindung nicht entnommen werden.Low-aluminum copper-manganese-zinc alloy additives of aluminum too Copper-zinc alloys play a big role as they are used to harden and solidify contribute significantly to the alloy. Most special brasses according to DIN 17661 included therefore aluminum, in special brass 64 up to 7.5 0/0. In addition, in the special brass as effective components manganese up to 5% and iron up to 3.5% present. Other known copper-zinc alloys contain up to 6 % Manganese with or without iron additions. Copper-zinc alloys have also become known, those with an aluminum content of 2 to 80 /, more than 60/0 manganese and 0.05 to 3 % Silicon: Another well-known alloy consists of 40 to 50% copper, 40 to 60% zinc and 0 to 10% manganese. This alloy can still use aluminum or willow added iron; - but information about it is missing. which height these additions should be made. There are only levels for aluminum as an admixture up to 0.3% and slightly above. After an alloy with only 40 0/0 copper and 60% zinc is brittle and unusable and so on to this alloy no explanations are given regarding the addition of manganese or iron, the required to arrive at a usable alloy can be from the existing ones Details of the composition of the alloy according to the invention are not taken.

Diese besteht aus 48 bis 55% Kupfer, 6,5 bis 200/0 Mangan, 0,2 bis 2,5 % Aluminium, 0,2 bis 5 % Eisen, Rest Zink: Außerdem können die Legierungen noch enthalten 0,1 bis 3% Nickel, 0,1 bis 10% Blei und/oder 0,1 bis 5 % Zinn oder 0,1 bis 5 % Antimon.This consists of 48 to 55% copper, 6.5 to 200/0 manganese, 0.2 to 2.5% aluminum, 0.2 to 5% iron, the remainder zinc: the alloys can also contain 0.1 to 3% nickel, 0.1 to 10% lead and / or 0.1 to 5% tin or 0.1 up to 5% antimony.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt, welchen Einfluß die Erhöhung des Mangangehaltes von 6 auf 6,51/o bei einer bekannten Kupfer-Zink-Legierung mit nur 48 % Kupfer hat. Tabelle 1 Cu Mn Fe A1 Zn festig- Dehnug Brinell- keit Härte °/o °/o % % o/0 kg/nima % kB/MMa 48 6 2 0,2 43,8 65,5 13,7 142 48 6,5 2 0,2 43,3 63,7 18,7 150 65,8 17,5 155 Nach der Erhöhung des Mangangehaltes um 0,50/0 ist demnach eine deutliche Steigerung der Dehnung zu beobachten, die bei 34,50/, liegt. Bei einer erfindungsgemäßen Legierung mit 550/, Kupfer, etwa 1.0% Mangan, 3 bis 40/0 Eisen, 0,2% Aluminium Rest Zink, lag die Festigkeit zwischen 65 und 70 kg# mm2 und die Dehnung zwischen 30 und 35 0/0. Die Brinell-Härte betrug etwa 130 bis 160 kg/mm2.Table 1 below shows the influence of increasing the manganese content from 6 to 6.51 / o in a known copper-zinc alloy with only 48% copper. Table 1 Cu Mn Fe A1 Zn strength- expansion Brinell- hardness ° / o ° / o %% o / 0 kg / nim a% kB / MMa 48 6 2 0.2 43.8 65.5 13.7 142 48 6.5 2 0.2 43.3 63.7 18.7 150 65.8 17.5 155 After increasing the manganese content by 0.50 / 0, a significant increase in elongation can be observed, which is 34.50 / 0. In the case of an alloy according to the invention with 550% copper, about 1.0% manganese, 3 to 40/0 iron, 0.2% aluminum, the remainder zinc, the strength was between 65 and 70 kg mm2 and the elongation between 30 and 35% . The Brinell hardness was about 130 to 160 kg / mm2.

Das unterscheidende Merkmal der Legierung nach der Erfindung liegt neben einem höheren Mangan-Behalt besonders in der Abwesenheit von Silizium, das für solche Kupfer-Zink-Legierungen, die als Lagermetall verwendet werden sollen, zwar von besonderer Bedeutung ist, bei Legierungen aber, die, wie die Legierungen nach der Erfindung, trotz hoher Festigkeit gut bearbeitbar sein müssen, von Nachteil ist.The distinguishing feature of the alloy according to the invention lies in addition to a higher manganese content, especially in the absence of silicon, the for those copper-zinc alloys that are to be used as bearing metals, is of particular importance, but in the case of alloys, like the alloys according to the invention, must be easily machinable in spite of high strength, disadvantageous is.

Die nachstehende Tabelle 2 zeigt den Einfluß des Siliziums auf die Härte. Tabelle 2 GU Mn Fe si Al Zn Brinell-Härte °/o °/o °/o °/o o /o °/o kg/mma 55 10 2 0,5 0,5 32 191 55 10 4 - 0,3 30,7 140 Jedoch nicht allein durch Silizium, sondern auch durch Aluminium wird die Härte der hochmanganhaltigen Kupfer-Zink-Legierungen so stark gesteigert, daß praktisch nicht verwendbare Legierungen entstehen, besonders wenn, wie bei den Legierungen nach der Erfindung, der Kupfergehalt nur 48 bis 55 0/0 beträgt.Table 2 below shows the influence of silicon on hardness. Table 2 GU Mn Fe si Al Zn Brinell hardness ° / o ° / o ° / o ° / oo / o ° / o k g / mma 55 10 2 0.5 0.5 32 191 55 10 4th - 0.3 30.7 140 However, not only through silicon, but also through aluminum, the hardness of the high-manganese copper-zinc alloys is increased so much that practically unusable alloys are formed, especially if, as in the case of the alloys according to the invention, the copper content is only 48 to 55% / Is 0.

Aus Tabelle 3 geht die Härtesteigerung bei wachsendem Aluminiumgehalt hervor. Tabelle 3 CU Mn Fe Al Zn Brinell-Härte °/° °/° °/° °/° °/° kg/n=a 50 10 2 _0,5@, .- 37,5 185 50 10 -°.-' 2, -` 2 - 36°'- 200/215 65 8 5 . 22 _ 255 Die vorstehende':-Legie%ung-3. zählt nicht "zur-Erfindung. Sie zeigt indessen eindrücklich, daß nicht einmal durch die Erhöhung des Kupfergehaltes um 15 0/0 die härtesteigernde Wirkung des Aluminiums wettgemacht-. wird..---Auch die- =Dehnung- .--sinkt mit steigendem Aluminiumgehalt unverhältnismäßig stark ab. Während die Legierung 2 der Tabelle 3 als Gußprobe noch- eine .Dehnung von 12,5.0/0- besitzt; -ist sie bei der Legierung 3 nur noch 2,5 0/0.Table 3 shows the increase in hardness with increasing aluminum content. Table 3 CU Mn Fe Al Zn Brinell hardness ° / ° ° / ° ° / ° ° / ° ° / ° kg / n = a 50 10 2 _0.5 @, .- 37.5 185 50 10 - ° .- '2, -` 2 - 36 °' - 200/215 65 8 5. 22 _ 255 The above ': - Legie% ung-3. does not count "to the invention. However, it shows impressively that not even by increasing the copper content by 15% the hardness-increasing effect of aluminum is compensated While alloy 2 in Table 3 as a cast sample still has an elongation of 12.5.0/0, it is only 2.5.0/0 in alloy 3.

Bei den Legierungen nach der Erfindung müssen demnach die Gehalte von Mangan und Aluminium so aufeinander abgestimmt werden, daß trotz des geringen Kupfergehältes Legierungen mit -einem Höchstmaß von Festigkeit und Dehnung erhalten werden.In the case of the alloys according to the invention, the contents must accordingly of manganese and aluminum are so coordinated that despite the low Copper-containing alloys obtained with the highest degree of strength and elongation will.

Hierzu trägt ein Eisengehalt wesentlich bei, durch (`welchen die HÄrte der älununiümhältigen 'Legierungen zum _ Teil , 'betächtlieh--. verniindert.=-wird, ..-ohne - daß gleichzeitig ein Absinken der mechanischen Werte eintritt. Diese sind vielmehr, besonders im Hinblick auf die hohe Streckgrenze von fast 38 kg/mm2, die bei einer Kupfer-Zink-Legierung mit nur 50010 Kupfer und 370/0 Zink als außerordentlich bezeichnet werden muß, überraschend wertvoll.A substantial contribution to this is made by an iron content (`` by which the hardness of the alloys containing 'alumium Particularly in view of the high yield strength of almost 38 kg / mm2, which must be described as extraordinary for a copper-zinc alloy with only 50010 copper and 370/0 zinc, surprisingly valuable.

Im Sinn der Erfindung besonders für Gußzwecke gut geeignete Legierungen sind-z: B: die-folgenden- - - Mn Fe, -Zn °lö - °1s. . °/ä Q/° - "/° 48 bis 53 6;5 bis 15: 0;5 bis 4 0;2 bis'2 Rest 48 bis 50 6,5 bis 15 0,2 bis 1;5 0,2-bis.1 Rest 50 bis 54 7 ' bis 12 0;2. bis 3 0,2 bis 2 ' _ Rest Nickelhaltige Legierungen nach der Erfindung sind zweckmäßig wie folgt zusammengesetzt: Mn Fe - AI Ni:@ Zn . °I° °I° °I° - . _ °l° _ ., 48 bis 53 6,5 bis 15 0,5 bis 2 0,2 bis 2 - 0,1 bis 3 _ Rest 48 bis 50 6,5 bis 10 0,2 bis 1,5 0;2 bis 10 0,1 bis 3 Rest . 48 bis 54 .. 7- bis 12 0,2 bis 3 0,2 bis 10 0,1 bis 3 Rest Ein- Bleizusatz dient zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Es -zeigte sich hierbei, daß das in der Grundlegierung vorhandene Eisen von günstigem Einfuß auf die -Bleiverteilung ist. Während bei einer eisenfreien Legierung aus 55 % Kupfer; 6,5 0/0 Mängan, 0,2 °/0 - Aluminium, 33,3 0/0 Zink und 5 % Blei bei 50facher Vergrößerung feine Bleitropfen im Bruchgefüge zu erkennen sind; ist- die gleiche Legierung mit` einem Zusatz von 10/0 Eisen.-makrohomogen-und sehr feinkörnig. Auch bei .größeren' Bleigehalten macht sich der homogenisierende - Einfiuß des Eisens bemerkbar. `Eine :Legierung mit bevorzugter Zusammensetzung ist: _ - Mn Fe . - Al- Pb .. Zn 50 bis 55 I - ` 6;5 bis 15 - I 1 bis 3,5. I 0,2 bis 1 I 2 bis 10 - I Rest Durch einen Nickelzusatz wird bei den bleihaltigen Legierungen die Verteilung des Bleis weiter gefördert.In the context of the invention, alloys that are particularly well suited for casting purposes are -z: B: the-following- - - Mn Fe, -Zn ° lö - ° 1s. . ° / ä Q / ° - "/ ° 48 to 53 6; 5 to 15: 0; 5 to 4 0; 2 to'2 remainder 48 to 50 6.5 to 15 0.2 to 1; 5 0.2 to 1 remainder 50 to 54 7 'to 12 0; 2. up to 3 0.2 to 2 '_ remainder Nickel-containing alloys according to the invention are expediently composed as follows: Mn Fe - Al Ni: @ Zn. ° I ° ° I ° ° I ° - . _ ° l ° _., 48 to 53 6.5 to 15 0.5 to 2 0.2 to 2 - 0.1 to 3 _ remainder 48 to 50 6.5 to 10 0.2 to 1.5 0; 2 to 10 0.1 to 3 remainder. 48 to 54 .. 7 to 12 0.2 to 3 0.2 to 10 0.1 to 3 remainder A lead addition serves to improve the machinability. It turned out that the iron present in the base alloy has a beneficial effect on the distribution of lead. While with an iron-free alloy made of 55% copper; 6.5% manganese, 0.2% aluminum, 33.3% zinc and 5% lead, when magnified 50 times, fine drops of lead can be seen in the fracture structure; is - the same alloy with an addition of 10/0 iron - macrohomogeneous and very fine-grained. Even with "larger" lead contents, the homogenizing - influence of iron is noticeable. `One: alloy with preferred composition is: _ - Mn Fe. - Al- Pb .. Zn 50 to 55 I - `6; 5 to 15 - I 1 to 3.5. I 0.2 to 1 I 2 to 10 - I remainder In the case of alloys containing lead, the addition of nickel further promotes the distribution of the lead.

Eine solche nickelhaltige Legierung kann wie folgt zusammengesetzt sein: 50 bis 5501, Kupfer, 6,5 bis 150/0 Mangan, 1 bis 3,5°/o Eisen, 0,2 bis 10/0 Aluminium, 2-bis 109/0- Blei und 0,3 bis 3 °/o Nickel, Rest Zink.Such a nickel-containing alloy can be composed as follows: 50 to 5501, copper, 6.5 to 150/0 manganese, 1 to 3.5% iron, 0.2 to 10/0 aluminum, 2- to 109/0 - lead and 0.3 to 3 ° / o nickel, the remainder zinc.

Die Gehalte an Zinn und Antimon sind so zu wählen, daß je nach Wahl der übrigen Legierungskomponenten keine Entmischungen auftreten. Geringere Zusätze an Zinn und Antimon in Höhe von etwa 0;2 bis 2 0/0 haben -sich als am zweckmäßigsten - erwiesen.The contents of tin and antimony are to be chosen so that depending on the choice no segregation of the remaining alloy components occurs. Minor additives of tin and antimony in the amount of about 0.2 to 2% have been found to be most expedient - proven.

Claims

Claims: 1. Low-aluminum, easily machinable copper-manganese-zinc alloy high strength, consisting of 48 to 55% copper; 6.5 to 20% manganese, 0.2 up to 2.5% aluminum, 0.2 to 5% iron, the remainder zinc.

2. Alloy according to claim 1 with a further addition of 0.1 to 10% lead.

3. Alloy according to one of claims 1 and 2 with a further addition of 0; 1 to 3% nickel. 4 :. Alloy according to one of Claims 1 to 3 with a further addition of 0.1 to 50/0 tin and / or 0.1 to 5/0 antimony. 5. Alloy according to claim 1, consisting of 48 to 50: °% copper, 6.5 to 15% manganese, 0.2 to 1.5% iron, 0.2 to 10/0 aluminum; Remainder zinc. 6. Alloy according to claim 1, consisting of 48 to 53% copper, 6.5 to -150/0 manganese, 0.5 to 4% iron, 0.2 to 2% aluminum, the remainder zinc. 7. Alloy according to claim 1, consisting of 50 to 54 0/0 copper, 7 to 12 0/0 manganese, 0.2 to 3 0/0 iron, .0.2 to 20/0 aluminum, the remainder zinc: B. Alloy according to claim 2, consisting of 50 to 55% copper, 6.5 to 15% manganese, 1 to 3; 5% iron, 0.2 to 10/0 aluminum, 2 to 10 ° / 0 Lead, the remainder zinc. 9. Alloy according to claim 3, consisting of 48 to 53% copper, 6.5 to 15% manganese, 0.5 to 20/0 iron, 0.2 to 20/0 aluminum, 0.1 up to 30/0 nickel, remainder zinc: 10. Alloy according to claim 3, consisting of 48 to 50% copper, 6.5 to 10% manganese, 0.2 to 1.5% iron, 0, 2 to 10%, aluminum, 0.1 to 3% nickel, the remainder zinc. 11. Alloy according to claim 3, consisting of 48 to 54% copper, 7 to 12% manganese, 0.2 to 30/0, iron, 0.2 to 10/0 aluminum, 0.1 to 30/0 Nickel, the remainder zinc. 12. Alloy according to claim 3, consisting of 50 to 55% copper, 6.5 to 15% manganese, 0.2 to 101, aluminum, 1 to 3.50 /, iron, 2 to 100/0 lead and 0.3 to 3% nickel, the remainder zinc. 13. Use of alloys of the composition specified in claims 1 to 12 for the production of parts that are subject to corrosion from salt solutions, acids and the like, such as seawater, mine water. Documents considered: German Patent No. 741601; Swiss Patent No. 223 580; "Freiberger Forschungshefte", B 24-1I, Foundry Industry, 3rd Foundry Conference, Part 2, 1957, pp. 372 to 397.