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Kupferlegierung hoher Kerbschlagzähigkeit und sehr guter Korrosionsbeständigkeit,
insbesondere in im turbulenten Zustand befindlichen Meerwasser Die Erfindung bezieht
sich auf Kupferlegierungen hoher Kerbschlagzähigkeit und sehr guter Korrosionsbeständigkeit,
insbesondere in im turbulenten Zustand befindlichem Meerwasser. Die bekannten Legierungen
dieser Art enthalten 2 bis 4 % Eisen, 1 bis 6 % Nickel, 3,5 bis 9,5°/o
Aluminium, 15 bis 35°/o Mangan, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen; wegen
ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer guten mechanischen EigenschaftenundihrergutenKorrosionsfestigkeit
finden sie insbesondere Verwendung für die Herstellung von sie sind aber verhältnismäßig
teuer, so daß man nach billigeren Legierungen mit mindestens gleich guten Eigenschaften
suchte. Eine seewasserbeständige Kupferlegierung nach der Erfindung besteht nun
aus 1 bis 9 % Eisen, 0 bis 7 % Nickel, 0 bis 7 °/o Kobalt, wobei Nickel
und Kobalt zusammen nicht mehr als 70,/o und Eisen, Nickel und Kobalt zusammen 3
bis 140/, ausmachen, 3 bis 9 % Aluminium, 17 bis 21 % Mangan, 1 bis
7 %
Zink, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen. Bei Abwesenheit von Nickel
und Kobalt weist also die erfindungsgemäße Legierung einen Eisengehalt von mindestens
3 °/o auf, sie weist beispielsweise einen Eisengehalt von 1 °/o auf, wenn gleichzeitig
2 % Nickel und/oder Kobalt vorhanden sind.
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Einen Eisengehalt von 10,/o neben 7 bis 28 % Mangan, 2 bis
9 % Aluminium und 2 bis 8 % Zink weisen unter anderem auch Kupferlegierungen
zur Herstellung von Gußteilen, Blech- und Schmiedeteilen nach der britischen Patentschrift
295769 auf. Statt des Legierungsbestandteiles Eisen können diese Legierungen auch
Chrom, Nickel, Vanadium oder Molybdän jeweils in der angegebenen Menge bis zu 10,/o
enthalten, diese Bestandteile, insbesondere Eisen und Nickel, kommen also nie gemeinsam
vor. Wesentlich für die hohe Kerbschlagzähigkeit und die sehr gute Korrosionsbeständigkeit,
insbesondere in im turbulenten Zustand befindlichem Meerwasser, der erfindungsgemäßen
Kupferlegierungen und deren niedrigen Schmelzpunkt ist aber das gemeinsame Vorkommen
von Eisen und Nickel, also der Elemente, welche die sogenannte x-Phase (eisenreiche
Phase) bilden. Erfindungsgemäß ist also der Eisengehalt bewußt höher gewählt, um
damit die besseren Eigenschaften, insbesondere eine höhere Korrosionsfestigkeit,
von Kupferlegierungen zu erhalten. Der Gesamtanteil von Nickel und Eisen sowie gegebenenfalls
Kobalt in den erfindungsgemäßen Kupferlegierungen soll 3 bis 14 °,/o des Gesamtgewichtes
betragen.
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Durch die britische Patentschrift 868 276 sind in Verbindung mit der
britischen Patentschrift 601027
ebenfalls seewasserbeständige Kupferlegierungen
bekanntgeworden, die aus mehr als 6 bis 200/, Mangan, mehr als 60 bis 80 °/o Kupfer,
gegebenenfalls unter anderem bis 1,5°/o Aluminium, bis 50,1, Eisen und bis 811/,
Nickel, Rest Zink, bestehen. Da der Zinkgehalt bei solchen Legierungen bei einem
Aluminiumgehalt bis maximal 1,5"/, mindestens 100,f, beträgt, hat man es hier mit
einer Mangan-Messing-Legierung zu tun, die sich insbesondere für die Herstellung
einer Gleitreibung ausgesetzter Lagerbuchsen oder Lagerschalen eignet. Kennzeichnend
für die erfindungsgemäße Legierung ist aber neben dem oben erwähnten hohen Eisengehalt
auch der höhere Gehalt an Aluminium in Gegenüberstellung zu dem Zinkgehalt, wodurch
sich eine bessere Gießbarkeit und gleichzeitig eine höhere Korrosionsbeständigkeit
unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften, wie hohe Zugfestigkeit, nicht
zu geringe Dehnung und gute Kerbschlagzähigkeit, erreichen läßt. Mit der erfindungsgemäßen
Legierung wird demzufolge das Vorurteil überwunden, daß ein höherer Aluminiumgehalt
bei Kupferlegierungen der in Frage stehenden Art zur Folge haben würde, daß die
Legierungen viel weniger gut bearbeitbar sind, insbesondere in kaltem Zustand, indem
sich herausgestellt hat, daß die Bearbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen,
auch bei Zimmertemperaturen, für die meisten Anwendungsmöglichkeiten vollkommen
ausreichend ist.
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Die Legierungen nach der Erfindung enthalten nach einem weiteren Merkmal
an den Verunreinigungen Arsen, Antimon und/oder Phosphor einen Gesamtanteil von
weniger als 0,008 °/o. Diese Verunreinigungen sind in einem Gehalt von 0,01 bis
0,20/, Arsen und/
oder Antimon und gegebenenfalls weniger als 0,20/0
Phosphor auch Bestandteil von Legierungen nach der britischen Patentschrift 835
477, die 5 bis 200/, Mangan, 1,5 bis 711/, Aluminium, bis 60/, Nickel, gegebenenfalls
bis 5 0/0 Eisen, Rest Kupfer, enthalten. Der verhältnismäßig niedrige Gehalt von
0,0080/,
solcher Verunreinigungen bei der erfindungsgemäßen Legierung erklärt
sich aus der Anwesenheit von Zink als Legierungsbestandteil, also einem Element,
das sich bei der vorbekannten Legierung nicht findet, so daß dort zur Erzielung
ausreichender Korrosionsbeständigkeit die Anwesenheit dieser Elemente zwingend ist.
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Eine Kupferlegierung hoher Kerbschlagzähigkeit und sehr guter Korrosionsbeständigkeit,
insbesondere in im turbulenten Zustand befindlichem Meerwasser, besteht nach der
Erfindung vorzugsweise aus 1 bis 6,50/0 Eisen, 1 bis 6,50/0 Nickel, wobei Eisen
und Nickel zusammen 5 bis 90/, ausmachen, 3 bis 90/,
Aluminium, 17
bis 21°/o Mangan, 2 bis 5°/0 Zink, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen. Insbesondere
ist es vorteilhaft, die Zusammensetzung wie folgt zu wählen: 3 bis 5 0/0 Eisen,
1 bis 3 0/0 Nickel, wobei Eisen und Nickel zusammen 5 bis 8 0/0 ausmachen, 4,5 bis
60/0 Aluminium, 17 bis 21°/o Mangan, 3 bis 5 0/0 Zink, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.
Diese Legierung ist verhältnismäßig weich sowie Schmied- bzw. hämmerbar und weist
eine hohe Dehnung auf.
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Wenn es gewünscht wird, eine Legierung herzustellen, die verhältnismäßig
hart ist, dann wird der Aluminiumgehalt vorzugsweise zwischen 6,5 und 90/0 gewählt.
Die Legierung kann durch Schmelzen aller Komponenten zusammen in einem metallurgischen
Ofen in im allgemeinen auf diesem Gebiet bekannter Weise hergestellt werden.
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Beispiel 1 6,060/, Eisen, 2,000/, Nickel, 5,40"/, Aluminium,
17,520/0 Mangan, 3,310/0 Zink, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen wurden in
einem geeigneten Ofen geschmolzen. In einer Sandform goß man dann diese Legierungen
zu einer Stange, die als Rohling zum Strangpressen langer Profile geeignet ist,
die Stange konnte langsam abkühlen. Die Prüfung eines Probestückes hat dabei folgende
Werte ergeben: Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63,2
kg/mm2, Bruchdehnung ..................... 31,60/0 (Meßlängenverhältnis = 5), Kerbschlagzähigkeit
nach Charpy ... 8,1 mkg/cm2, Kerbschlagzähigkeit nach Izod ...... 5,6 mkg/cm2. Die
Verformbarkeit und Bearbeitbarkeit bei hoher und bei Zimmertemperatur und die Schweißbarkeit
waren gut.
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Beispiel II In gleicher Weise wie gemäß Beispiel I wurde eine Legierung
gegossen, die folgende Bestandteile enthielt: 3,010/0 Eisen, 2,130/0 Nickel, 4,970/,
Aluminium, 20,1°/o Mangan, 3,92°/o Zink, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.
Aus dieser Legierung wurde eine Schiffsschraube gegossen. Die Prüfung eines Probestückes
ergab folgende Werte: Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 72,5 kg/mm', Bruchdehnung ..................... 24°/o (Meßlängenverhältnis
= 5), Kerbschlagzähigkeit nach Charpy ... 7,6 mkg/cm2, Kerbschlagzähigkeit
nach Izod ...... 5,3 mkg/cm2. Auch hier waren Verformbarkeit und Bearbeitbarkeit
bei hohen und bei Zimmertemperaturen gut. Legierungen, die gemäß den vorstehenden
Beispielen erschmolzen wurden, weisen sehr gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere
in im turbulenten Zustand befindlichem Meerwasser, auf. Die angegebenen Prozentangaben
beziehen sich auf Gewichtsprozentsätze.