DE1558474A1

DE1558474A1 - Kupferlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1558474A1
Application number: DE19671558474
Authority: DE
Inventors: Dies Dr-Ing Kurt
Original assignee: DIES DR ING KURT
Current assignee: DIES DR ING KURT
Priority date: 1967-03-01
Filing date: 1967-03-01
Publication date: 1970-03-19

Description

K u p f e r 1 e g i e r u n g und Verfahren zu ihrer Nerstellung. Aushärtungsfähige Kupferlegierungeng insbesondere die aushärtungsfähigen Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen bedürfen zur Erzielung maXimaler Eigenschaften eine der Aushärtung vor- oder Nachgeschaltete Kaltverfestigum,!-.Infolge deu hohen Kaltverfestigungsvermö7ens ist es er wünscht.diese hohen Ei,renschaften mit möglichst gerin,-em Aufwand an solchen-kaltverfestigenden Operationen Zu erzielen. Bei den Kupfer---1,T#ickel-Silizium-Legierungen - insbesondere solchen mit hohem Nickel- und SilizitLmgelialt - ist dieses jedoch nicht möglich,da bei geringen Vorterflormungen das Forniänderuno-sveriilö#--en nach der WarmausWirtung so stark absinkt,dass Teile aus so behandelten Legierun.#ren technisch nicht mehr brauchbar gind.Um hohe Formänderungsfähi#keit, z.B. Einschürung und Kerbschlapzqhic"keit,zu erzielen,1.iuss man mindestens 60 bis 70 % kaltverformen.Diese Operationen sind aber teuer und unwirtschaftlich.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Beseitigung dieser Mängel.der technischen Cu-Ni-Si-Legierungen.Überraschend wurde gefunden.dass gewollte und in ihrer Menge ganz bestimmte Zusätze an Eisen und Chrom sowohl diese Mängel beseitig6,als auch weitere Vorteile für eine wirtschaftlichere Fertigung und Ven%,endung mitsichbringt,Obwohl schon viele Zusätze in meist unbegrenzter Höhe zu den Cu-Ni-Bi-Legierungen vorgeschla,--#.,en wurden,haben sieh jedoch nur wenige Elemente wie z.B. Eisen und Chrom als wirksam erwiesen und können nicht mehr xie bisher nur als belanglose Verunreinigungen angesehen werden.Den Cu-Ni-Si-Legierungen mit 092,bis 295 % Silizium,0,8 bis 10 % Nickel werden erfindungsgemäss 0,01 bis 095 % Eisen zulegiert.Daneben ist es vorteilhaft diesen Legierungen bis zu 6 % Aluminium,insbesondere 09005 bis 6 9le Aluminium beizugeben,

Die Wirkun,--x der Zush.tze ist tit.I.tur.",eiiii.ss

nicht zwischen der ganzen Toleranzbreite gleiell;irti-,jed#,eli

liegt das Optirium innerhalb der angegebenen Bereiche.Kupfer

mit den üblichen Verunreinigungen oder Beimengun:--en wird tl.Q

Rest zulegiert und kann noch Beimengun,-,en an Zink.Zir-iL,fL',t-J-

mium,Zirkonium und Titan bis zu Zlo einzeln oder

enthalten,die das-Ere,ebnis nicht negativ beeinflussen.Die

ilirkun- des Eisens ist günstig bei liehalten von 0,12 bis

0,3 "j,%.iä-hrerid Chro.m zweckmässig in Gehalten von 0.OE bi.,

012 5 zulegiert wird.Aluminium in der Grössenord--,ung

0,005 bis 0,1 ib erleichtert die .--7ei--#-tellung,insbesondf-,re Ias

Giessen,während höhere Grehalte das Fliesspressen und die

Beständigkeit -e-gen blei- und schwefelhalti-e Verbrennun--,s-

LD -i

produkte hoher Temperatur,wie sie in Verbrennun!rs2.otoren

entstehen,verbessern.

Ein weiterer überraschender Vorteil der

Eisen und Chrom enthaltenden Cu-Ni-Si-le.gierungen ist die

Möglichkeit mit nur geringeii,der AÜshärtung vor- oder nach-

geschaltetengKaltverformungell auszukommen.Statt der bisher

notwendigen über 60-2#igen Verformungen,kommt man bei den er-

findun.-sgem.;i.es verwendeten Legierungen mit 10 bis 10 Ih

Kaltverformung ausohne dass eine wesentlichebei den C.,irom-

und eisenfreien Legierungen in starkem Masse zu beobachtende

Verminderung der Formänderungsfähigkeit auftritt.Da sttarke

Kaltverformungen schwere und unwirtscjgaftlich arbeitenje

Umformungsmaschinen erfordern,ergibt die Möglichkeit e-,uc.-.

CD

mit wesentlich geringeren Verformungen auszukommen.weseInt-

liehe wirtschaftliche Vorteile.

Weiterhin zeigt es sich bei den eisen-

und chromhaltigen Cu-Ili-Si-le-ierungen,dass man auf ein

schroffes Abkühlen nach dem Lösun.gsglühen z.B. in Was,-,er

verzichten kann.Die erfindungs-emäss verwendeten legierun"ren

können nach dem Lösungsglühen an Luft erkalten oder nur be-

schleunigt in bewegter Luft abkühlen.Es ist so:-,ar nicht me-,.r-

notwendig eine besondere Lösungsgliihung durchzuführen,

sofern die ?farmverformungstemperatur zwischen 750 und 950 0 C lielt,sondern es genügt z.B.die gepressten Halbzeuge auf dem 2rensbett abkühlen zu lassenöJa es zeigt sich sogar,dass die mit-einer gewissen VorkUhlzeit die Löslichkeitslinie untersckreitenden Halbzeuge hensere Werte ergeben als unmittelbar abgeschreckte Teile.Wahrscheinlich wird während der Vorkühl-.zeiteine besonders geeignete oder feine Ausscheidung angekeimt - und sei es auch nur in Form von GF-Zonen.Auf diese Weise ist es auch mbglich den Halbzeugen.je nach Fresstemperatur uni -Geschwindigkeit,eine Fresstextur zu geben, die sich günstig auf die Anordnung der Ausscheidungen und damit auch auf die Eigenschaften auswirkt.

Die nach dem Tressen oder lösungsglühen beschleunigt abgekühlten oder zwecks Abkühlung an der Luft -sich selbst überlassenen Halbzeuge,zeigen auch beim Fliesspressen von z.B. rohrförmigen Teilen eine geringere Ver-. formungsarbeit und gleichmäsigere Eigenschafteugdie u.a. Zwischenglühungen entbehrlich machen.11olgende Zusammensetzungen haben sich als zweckmässig erwiesen:

Nr. si Ni Fe Cr 2n Sn Cd Zr Ti Cu

1. Oyo 098 0p01 0905 - Rest

2. 0925 099 -0902 0906 0905 -

'3,, 093 1 0904 0907 - 0901

4. 0,35 lpl 0907 0908 - - 091 1

5. 094 1.92 0-909 0909 ogi - 091

6. 0945 193 0911 093 - - - 012

7. 095 19:5 0913 0126. 092 0105 -

8. 0p55 2 0e16 0924 - - 092

911 09#6 294 0918 0p22 - - -

10. 0965 3 092 092 - - 094 092

11. 097 '395 0922 0918 094 - - -

12. 0,75 491 0225 0915 1 - - Al

13. 098 5 008 0-912 OP5 091 - - 09005

14. 09,9 6 0932 0911 - - 0j008

15. 1 7 - 0935 0935 - - 0901

16. 19 5 10 00 094 - - 6

17. 2 9 0945 005 - - 5

18e. 215 8 Oj 0,5 - - 4

19. 292 115 0t25 0913 - - 3

20. 291 895 0931 091 1 195

Die Erfindung sei an folgenden Beis'Dielen erläutert: 1. Warmverknetete btan-en aus Cu-Ni-Si-Legierungen mit ZuAam-CD mensetzungen nach dem Stand der Technik (a & b) sind der erfindun-sremässen Zusammensetzung in ihren Ei,genschaften u (.i gegenübergestellt.

4i Si Fe 70 Cr cu Einsohn. 70 KggY mz: KalIverfe 70

--------------

a) 2el 095 - - R. 5 195 10

b) 199 0952 - 092 15 296 10

c) 290 095 091 012 55 12 10

4

a) 291 0t5 - - R. 40 8 70

b) is9 0952 - 092 't 45 10 70

c). 290 095 091 092 tl 60 18 70

Die jeweilige Kaltverformung'wurde vor der 90 min'. Warmaushärtung bei 475 0 C vorgenommen.Man erkennt deutlich den verbessernden Einfluss eines kombinierten Eisen- und Chromzusatzes. Um die erwünschte hohe Form-#inderungsfähir ,keit zu erzielen,

-ind bei de, erfin,##u-,1,rs;-,-emP-se. verwendeten Le"ieruni-,re

RAHdig

mir eti-.,a ##O"j l#.al+.verfor.-.-tizng, e,-enüber 70'/o bei den bekann #

t# * te4

..ierdurch sind diese Le-ierunf"en wirtschaftlicher herstellt)-ar. 2. Die er--f'indungs.-"er,#,;#ssen legierun--en (c) sind aber auch uner.ufindlicher gezenüter einer verzögerten AbkÜhlung.Die le--ierun #-en n"ic'-. dem. S-and der Technik (a #c b) benöti.-,.-en für eine brauchbare eine schroffe Wasserabschrecklang,mö ---" i c-h-st ohne Vorkiihlzeitw#--hre-nd die Le---i e run"er. mit Eiser.- und Chror-,zu-atz -"uch en der Luft auf de,-# üressr-ett abkuhlen können und deshalb -ceiner zus#;tzlichen und teueren lösungsglühung mehr bedürfen.

Lezidr. Einschn. Kerbschlagz. Kaltverf. Abkühlung

a) 2 098 10 Luft

a 194 70 it

b) 16 2 t 5 C) ff

b) 22 5 7 70

C

13

#C) 59 17 7C

Weiterhin zei-en die erfindungsgemäss verwendeten Legierungen auch eine geringere interkristalline Auflockerung der Korngr . enzen bei Beanspruchungen unter erhöhten Temperaturen.

Die erfindungsgemäss verwendeten Legierungen sind besonders gut brauchbar für die wirtschaftliche und ein-,fache Herstellung von Schrauben,Klerimen,Teilen die auf gleitende Reibung beansprucht sind,Fliesspressteile - insbesondere-Ventilführungen,die gegen heisse schwefel- und bleihaltige -Verbrennungsprodukte beständig sein müssen.Ferner besteht eine gute Eignung für elektrisch beanspruehte Teile,wie Kontakte.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e , 1, Warmaushärtbare Kupfer-Nickel-Silizium-Iiegierungen,die zur Erzielung eines hohen Formänderungsvermögens nach der garmaushärtung nur einer unter e0% igen vorgeschalteten Kaltverformung bedürfen,dadurch gekennzeichnet,dass sie aus 0,8 bis 10 'Yo Nickel 092 tt 2 % Silizium 09()l 0,5% Eisen 0905 0,5% Chrom Rest Kupfer bestehen mit den üblichen Verunreinigungen vorzugsweise an Zin-k,Zinn,I#admium,Zirkonium und Titan bis zu 2 %. 2. WarmausMirtbare Kupfer-Nickel-Silizium-Knetlegierungen nach Anspr. 1,dadurch gekennzeichnet,dass die Legierungen noch bis zu 6 %Aluminium - vorzugsweise 0,005 bis 6% Al.-enth alten. 3. Verfahren zur Vergütung von Legierungen nach inspr. 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,dass die bei Temperatur'en zwischen 700 und 950 0 C gepressten oder warmverkneteten Halbzeuge anschl,i-ess'end zwecks Abkühlung an Luft sich selbst über-.m. lassen werden, 4. Verwendung von Legierungen nach Anspr. 1 bis 3 für Fliesspressteile - insbesondere Ventilführungen,die gegen Schwefel-und bleihaltige Verbrennungsprodukte beständig sein müssen. 5. Verwendung von Legierungen nach Anspr. 1 bis 3 , für Gegenstände die auf Gleitung beansprucht sind, 6ö Verwendung von Legierungen nach Anspr. 1 bis 3 , für elek-CD trische Teiie.insbesondere Kontakte2