DE1458447A1 - Kupferlegierung - Google Patents

Description

H„Va Circz» Borns€3traat 365₅ Alroelo / Hollanä

Kupfer legi erung. 1458447

Die- Erfindung betrifft eine Kupferlegierung, die ui« im wesentlichen die Möglichkeit zur Ausscheidungshärtung der Legierung bestimmende Lwgierungaelesentti/BGrylliuia und Kobalt enthält.

.Bio in der Technik Üblichen Legierungen dieser, Jh~r;ikter3 erhalten gewöhnlich etwa 1,9 bis 2,1 Gew.;* iierylliua und etwa 0,35 Gew./£ Kobalt. In dar Praxis werden-dieafc Legierungen

nach dem 7/u.lzen gewöhnlich 2 bis 3 Stunden lo.ng bei etwa. &ÖC C geglüht, u& das Beryllium vollständig in Lösung gehen zu lassen. Ki.ch Abschrecken in Wasser ergibt sich eine Legierung, die weich und cusgezeich.iet bearbeitb<»r ist. Die Legierung Λαηη dadurch ausgehärtet werden, du.3ü sie ^nschliessend c-ir.i.je: Zeit bei 250 bis 300⁰C erhitzt wird. 7/ährend dieser Lrhitzung sc.ieidet sich Beryllium aus, wodurch die Härte und die Sugstüiice der. Legierung beträchtlich zunehnien. Wenn zwischen dem Abschrecken und dem. Ausecheidungsglühen die Legierung kalt verformt wird, kann noch eine weitere Hürtezunahsxe erzielt werden.

Wenn die Legierung in Formen gegossen wira, um gleich einen Gegenstand in der endgültigen Form aus der Legierung zu ■ bekommen, 30 kann dem Gegenat&nd nicht diejenige Härte und Zugstärke gegeben werden, welche bei zwischenzeitlich geschmiedeten gewalzten oder gezogenen Gegenstände mögli-ii ist.

•^ Dies ist in gewissen Fallen einerseits auf Unvollxommetj ^ •^fieitsn in der Struktur zurückzuführen, die bei gegossenen Ka- \* <5 >-terialien gewissermassen auftreten können. Andrer seit· tritt ^v'.. «■ ^ btia Erstarren eine grobe Ausscheidung vom A-Kri et allen .^f ;^ä*^ to

Härte und Zugstärke ε-rziolt werden, welche beia> feinkörnigen, zwischenzeitlich gewalzten Materialien nöglich sind.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Legierung, die giessbuir ist, wobei den daraus gegossenen Gegenständen durch Lösungsglühen, Abschrecken und Tempern eine Härte und Zügstärke gegeoen .werden kann, die bei den in der Technik üblichen Walslegierungen er3t dann erzielbar ■ sind, wenn zwischen aera Abschrecken und Tempern eine beträchtliche Kaltverformung durchgeführt wird.

Es wurde festgestellt, dass dies dadurch verwirklichbar ist, dass aer Koüaltprozentsatz beträchtlich erhöht und zwischen etwa, 1 und 2 3-ew.^ _wbei einem 3erylliura,=-ehalt von etwa 1,9 bis 2,1 Gew./ί, liest Kupfer, gewühlt wird.

Die gefundene Legierung weist dciher di.3 Kennzeichen auf, dass sie etwa 1,9 bis 2,1 Gew.^ Jerylliua, 1 bis 2 Gew.^ Kobalt, fiest Kupfer enthalt.

Die Legierung kann dadurch erzielt v/erden, dass 1,9 bis 2,1 Gew.£ Beryllium/ 1 bis 2 Gew.f» Kobalt und 95,9 bis S7,1 Gew.?* Kupfer vereinigt und nach dazu Üblichen Verfahren verschmelzen werden.

£in geeignetes Herstellungsverfahren besteht·darin, Z.J3. 52 Gew.f« einer 4 Gew.'^ Beryllium enthaltenden Kupferlegierung, 1,25 Gew.;» Kobalt und 46,75 Gew./b Kupfer in einem Keramikbecher unter Stickstoff zu verschmelzen.

£s ergibt sich, dass die Legierungen nach der Erfindung sich von den bisher bekannten Legierungen in der Grosse 3-der Körner unterscheiden, dife nach den Gieasen beiftiirstarren §[ entstehen. HiH den Legierungen nach der Erfindung können Guea- ^₃ stucke mit einer besondere feinkörnigen Struktur erzielt werden,.

be"* Sc'-'.'in die untere Grenze bei etwa 1,0 uew·^ Co lie,5t

909810/0420

Beim Siessen einer Legierung mit der Zusammensetzung 2,0 Be, 1,0 Grew.^ Go, Heat Kupfer wurde z.B. folgendes festgestellt. Wenn die Grieastemperatur zwischen 1100 und 1130⁰O lag ' und in Pannen gegossen wurde, wie sie beim Verfahren des verlorenen Wachsmodella (investment casting) bei einer Temperatur yon 200°C erzielt werden, 30 entstand in Teilen mit'kleinen Querschnitten (Durchmesser 10 mm) eine feinkörnige Struktur und in Teilen mit einem grossen Querschnitt (Durchmesser 28 mm) eine groberkörnige Struktur. Eine Legierung mit gleichem Berylliumgehalt und 1,25 Gew./S Kobalt ergab unter diesen Verhältnissen in sämtlichen Querschnitten eine feinkörnige Struktur. War aber die 'Kühlgeschwindigkeit grosser, wie z.B. in Schalenformen (shell casting), so war auch bei der Legierung mit 1,0 Gew.$ Kobalt die Struktur in sämtlichen Querschnitten feinkörnig. i.s ergab sich weiterhin, dass bei zunehmendem Ko ualt pro zent satz die Struk-* tür wieder etwas groberkörnig wird, lieber etwa 2,C Gew.Jo wurden wieder Strukturen gefunden, die unter im Ueorigen gleichbleibenden Verhältnissen ebenso grobkörnig sind als unter 1,0 3ew«$. An den oeigefügten photographischen Aobildungen von Schliffen (6-fache Vergrösserung) ist dies deutlich feststellbar. Abbildung 1 betrifft eine gegossene Legierung mit einer Zusammensetzung 2% Be, 0,5 # Go, Reat Ju.

Abbildung 2" betrifft die Zusamuiensetaung 2$ Be, 1,00 %

JjJ Go, Heat Gu.

^. Abbildung 3 betrifft die Zusammensetzung 2$ Be, 1,25 %

ο Go, Rest Cu.

° Abbildung 4 betrifft die Zusammensetzung 2 ^ Be, 1,5 $

_o Go, Rest Gu. · . . ·

Die feinkörnige Struktur, die beim ffies ;en der gefundenen Legierungen mit einem Co-Grehalt zwischen 1 und 2 fo entsteht,

PH.16.348 U58447

ist is aber gerade eine jßedingung für eine maxiniale Durchhärtung nach einer Behandlung DexCunnt als "precipitation hardening" und bestehend in Losungsglühen, Abschrecken und bnschlieasend Tesi- ■ pern.

Weiterhin wurde festgestellt, das3 die Giesstemperatur zwischen etwa 100 und 1200⁰O₁ vorzugsweise aber in der Nähe von 110O⁰C gewühlt werden können. 3ei G-iessteaperuturen üoer 12C0°C entstehen bei sämtlichen KobaitprozentSätzen grobkörnige Strukturen .

Die Gusstücke können auf normale Weise bei einer Tezipe ratur von 760 ois 60O⁰G z.J3. 1 Stunde.lang oder soviel länger als für die Struktur notwendig gehalten wird, lösungsgeglüht werden. UuCh Abschrecken _Äuf Zimmertemperatur, z.B. in Wasser,

werden die Guastücke durch Erhitzung auf eine Temperatur von 290 bis 37O⁰G ausgehärtet. Maximale Härte wird oeim Tempern dadurch erzielt, d^ss 4 bis 6 Stunden lang bei einer Temperatur von 345 bis 355 ⁰G erhitzt wird. 3ei den üblichen Walzlegierungen beträgt diese Zeit etwa 4 Stunden und die Temperatur etw«*, 310⁰G.

Wirtschaftlich interessante Legierungen mit grosser Härte und Zug3tärke werden mit 1,9 - 2,0 Gev/.^ JBe, 1,25 - 1,3 5. Ge»·/./"£ Go, üest Kupfer, erzielt.

In nächstehendar Tabelle sind :E6hr"-öre .Daten bezüglich einer solchen Legierung gesammelt. Vergleichahalber sind verschi dene.Daten einer gewalzten und kaltverformten Legierung und eint

¹^ · gegossenen Legierung mit der üblichen Zusammensetzung aufgenon-

' 509810/0420 BAD original

	Kupferle	Co	-	Behandlung ..	Härte VPR/10 kg/mm	Zug stärke kg/mm^	ι	Maximale Duktili- tüt in .&.
	gierung mit in - Grew.^.	0,3
	Β«	0,3	gewalzt, löeungs- gegiaht bei 8000Q, aligeachreckt und 40Ü kaltverformt und anschliessend Tempern für maxi male Härte.	390-420 I	135	1
1	2,1	1,25	gegossen, lösungö- geglliht bei 80.0<Ό, abgeschreckt und Tempern für maxi male Härte.	350	60 I 2
2	2,1	gegossen, 1 Stunde lang lösungsge glüht bei 80O0C, . abgeschreckt und 4,!.Stunden bei 35OQÖ erhitzt.	410	135
3	2VO

CO O CO

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass die Eigenschaften der Legierung nach der Erfindung mit den Eigenschaften I der gewalzten und fcaltverformteh Legierung mit der üblichen Zusammensetzung völlig vergleichbar sind.

Aus der Legierung (2^ Be, t,25 i*.Oo, liest Kupfer) vmrden durch Präzisionsgieaaen z.B». Maulschlüssel hergestellt. Diese Schlüssel waren bei gleicher Dicke und Härte (üoekwell-Vickers und Brinellhärte and maximales Biegemoment ohne bleibende Verformung) geschmiedeten Stahlschlüsseln gleichwertig.

Die Löfierungen na'ch der Erfindung sind unter anderem· für die HersteLliing von MascAinenteilen, die neben einer hohen . Zugstärke eine gute Wärme-.und/oder elektrische Leitfähigkeit"'' g aufweise» müsset, und für die Herstellung funKenfreieir fferk^ g

•'tH.i8.34a,

-f.

zeuge durch Siessen verwendbar. Bei Anwendung dieser Legierung cn kann eine beträchtliche £rsp*rung in Kosten für die Herstellung solcher .erzeugnisse erzielt werden. Die Legierung ei£ net sich daher insbesondere zum sogenannten Prüzisionsgiessen.

.eis sind in der Literatur Lüpferlegierungen bekannt, die ausaer iteryllium, Kobalt in einer Kenge von 1 bis 2 Gew./S ^ enthalten. Diese bekannten Guaslegierungen .enthalten aber betrüohtlich weniger Böryllium, gewöhnlich weniger als 1 Gew.?&. Die maximal erreichbare Härte bei diesen Legierungen ist wesentlich geringer alsjbei den Legierungen nach der Erfindung erreichDar ist.

Die Legierungen nach der Erfindung können nooh gering liengen ^n Silizium, Magnesium., Aluminium, Eisen und andere/JCetallen als Unreinheiten enthalten. Kengen bis O_t5 Gevi.'A i-isen,

Uum,
Vctnad/und Titan und andere Verunreinigungen stören ia AlI^emeinen die guten Eigenschaften der Legierungen nach der Erfindung nicht. " . . ·

f§?-^: BAD ORIGINAL

Claims (6)

-7- PatentangprSohei

1.1 Kupferlegierung, die «±s diTPMHajfrchke i t zur Ausachei* dungahärtung*der legierung bestimmende element· Beryllium und Kobalt enthält, mit der Zusammensetzung 1,9 bis 2,1 Grew.^ Beryllium, 1 bia 2 Gew.# Kobalt, Hest Kupfer.

2· Legierung nach Anspruch 1, die aus 1,9 bis 2,1 Gew.# Beryllium, 1,25 bis 1,35 Gew./4 Kobalt, Hest Kupfer besteht.

3· Verfahren zur Herstellung e^ner Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, in der Weise, dass die Elemente nach einem dazu Üblichen Verfahren vereinigt und verschmolzen werden.

Verfahren zur Herstellung nicht-funkender Gegenstände alt grffseer Härte und Zu,gstärke und feinkörniger Struktur durch Gri«8sen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierung ,nach den *, vorhergehenden Ansprüchen in eine Form gegossen wird, und, nach Abkühlung, der erhaltene Gegenstand lusungsgeglüht, abgeschreckt und dann getempert wird.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur von 780 bis 800 ⁰C wenigstens 1 Stund* lang lösungstfegltüit, antfelili.es. end in Wua-ser aujeojh.-erk',, 'na 4ann durch «ine 4 bia 6 Stunden dauernde Erhitzung bei 345 bia 355°C g»temp«rt i»ir4· ■ .

6. Gegenstände, die nach den Ansprüchen 4 und 5 erhalten ■int.

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. , BA© 0RK3JNAI