DE1558773A1

DE1558773A1 - Verfahren zur Waermebehandlung einer Aluminiumbronzelegierung

Info

Publication number: DE1558773A1
Application number: DE19671558773
Authority: DE
Inventors: Ingerson Quentin Frederick
Original assignee: Ampco Metal Inc
Current assignee: Ampco Metal Inc
Priority date: 1967-10-28
Filing date: 1967-10-28
Publication date: 1970-07-16
Also published as: DE1558773B2

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung einer Aluminiumbronzelegierung. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärntebehandlung einer Aluminiumbronzelegierung und insbesondere einer solchen, die ein Martensitgefüge hat.
Aluminiumbronzelegierungeng insbesondere diejenigen mit einem Gehalt von 10 bis 12 % Aluminium, erfahren eine mikrostrukturolle Umwandlung9 wenn sie aus der Betaphase abgeschreckt werdent um ein Martensitgefüge zu schaffen. Das Martensitgefüge ist stark gereckt und zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Härte und geringe Duktilität aus.
Normalerweise wird die Legierung# die ein durch Ab- schrecken erzeugtes Martensitgefüge hat# weiterbehandeltg indem sie bei einer Temperatur zwischen 593 und 6770 0 geglüht bzw. getempert wirdy wodurch die Duktilität der Legierung erhöht wird, während ihre.Festigkeit und Härte vermindert werden. Durch die Glühbehandlung bei dieser Temperatur wird überschüssiges Aluminium des Martensitgefüges ausgefällty was zum Vorhandensein einer sekundären Alphaphase und außerdem zu einer Entspannung der Legierung führt.
Bei der üblichen Kupfer-Aluminium-Eisen-Legierung können die niedrigeren-Glühtemperaturen in dem Bereich von 427 bis 5660 0 nicht angewendet werdenp weil das Martensitgefüge in Eutektoid übergeht, das zu einer brüchigeren Legierung von verminderter Festigkeit und zu einem Verlust an Duktilität führt.
Die Erfindung beruht auf der Feststellungl daß, wenn einer Aluminiumbronzelegierungg die 10 bis 12 % Aluminium enthält, Nickel oder Nickel und Mangan zugesetzt wird, die Neigung des Martensitgefügesi sich in das Eutektoid umzu-. wandelnp im wesentlichen unterdrückt wird. Die UnterdrUckuhg' bzw. Ausschaltung der Neigung zur Eutektoidbildung ermöglicht eine Entspannung der Legierung und die Ausfällung der sekundären Alphaphaae bei einer Temperatur in dem Be, reich von 427 bis 5660 Og wodurch eine Legierung erhalten wirdg die eine hohe Zugtestigkeit und eine hohe Pestigkeit an der Fließgrenze bei guter Duktilität besitzt, Die gemäß der Erfindung wärmebehandelte Aluminiumbronzelegierung ist den teuereren gegossenen und wärmebehandelten Beryllium-Kupfer-Legierungen überlegen.
Die der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung za unterwerfende Aluminiu-äbronzelegierung hat die folgende allge-,meine Zusammengetzungt

Aluminium 10 bis 12 Gew,#*

Nickel 2 bis 1-0 Gew.%

Kupfer als Rest

Beim Zusatz von Mangan hat die Legierung-die folgende allgemeine Zusammensetzungg

Aluminium 10 bis 12 Gew.%

Nickel 2 bis 10 Gewo%

Mangan. 0901»bis 5 Gew.%

Kupfer als Rest'

In den vorstehenden Zusammensetzungen kann eiii Teil des Kupfers außerdem durch 1 bis 6% Eisen ersetzt werden.
Die-gegossene Legierung hat vor der Wärmebehandlung die folgenden allgemeinen physikalischen Eigenschaftent Zugfestigkeit 6680 bis 7730 kg/cm2 Festigkeit an der 2 Fließgrenze 3160 bis 4220-kg/em Dehnung 5 bis 10 % Brinell-Härte 187 bis- 247 Gemäß der Erfindung wird die Legierung zunächst auf eine Temperatur in dem Bereich von 815 bis 10100 C und vorzugsweise in dem Bereich von 871 bis 9270 0 erhitzt# um insgesamt eine Betaphase zu erzeugen, Bei der angegebenen Zuoammensetzung der-Legierung ist es notwendigg die Legierung auf eine Temperatur über 8150 0 zu erhitzen, um die vollständige Betaphase zu erzeugen. Eine Erhitzung der Legierung auf eine Temperatur über 9270 C kann ein übermäßiges Kornwachsen hervorrufeng sofern nicht der Zusammensetzung ein Kornstabilisierungsmittel zugesetzt wird. .
Die Legierung wird auf der in dem vorstehend genannten Bereich liegenden Temperatur während einer Zeitdauer gehalten# die ausreicht, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung über den ganzen Querschnitt der Legierung vorzusehen. Die Legierung wird dann entweder mit Wasser oder mit Öl auf Raumtemperatur abgeschreckt. Durch die Abschreckung der gesamten Betaphase wird ein Martensitgetüge erzeugtp' das sich durch hohe Festigkeit, hohe Härte und geringe Duktilität auszeichnet. Im allgemeinen sind die physikalischen Eigenschaften der abgeschreckten Legierung mit Martensitgefüge die folgenden:

Zugfestigkeit 7030 bis 8440 kg/CM2

Festigkeit an der 2

Fließgrenze 3870 bis 4570 kg/cm

Dehnung 0 bis 1 %

Brinell-Härte 302 bis 351

Wenn die Kupfer-Aluminium-Eisen-Legierung bei einer Temperatur in dem Bereich von 427'bis 5660 0 gealtert oder spannungsentlastet wirdg dann wird normalerweise das Eutektoidgefüge gebildet, das eine brüchige Legierung ergibt, die eine hohe Härte, eine hohe Festigkeit und eine außerordentlich niedrige Duktilität besitzt, Jedoch kann die Legierung durch den Zusatz von Nickel oder den Zusatz von Nickel und Mangan bei einer Temperatur in dem Bereioh von 427 bis 5660 0 entspannt werdeng ohne daß Eutektoid gebildet wirdp mit dem Ergebnisq daß eine Legierung-erhalten wirdp die eine hohe Festigkeit und eine gute Duktilität besitzt.
Die Legierung wird auf eine Temperatur in dem Bereich von 427 bis 5660 0 und vorzugsweise in dem Bereich von 482 bis-538 0 0 erhitzt und auf dieser Temperatur während einer Zeitdauer gehalteng die.im 'allgemeinen 2 bis 3 Stunden beträgt. Die sich ergebende Legierung hat nach der Abktthlung auf Raumtemperatur die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Zugfestigkeit 8440 bis 9840 kg/cm 2

Festigkeit an der - 2

Fließgrenze 5270 bis 6330 kg/cm

Dehnung 2 bis 10 %

Brinell-Härte 248 bis 302

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Wärmebehandlung kann sowohl auf Sandguß- oder Zentrifugalgußgegenstände als auch auf durch Strangpresoen hergestellte Gegenstände angewendet werden. Aluminiumbronzegegenstände, die gemäß der Erfindung wärmebehandelt worden sindy haben eine außerordentlich ho he Festigkeit und eine gute Duktilität und sind Gegenständen aus der t6uereren gegossenen und wärmebehandelten Beryllium-Kupfer-Mangan-Bronze überlegen.

Die wärmobehandelten Gegenstände können in den meisten korrodierenden Umgebungen verwendet werdenp wo hohe physi- kalische Eigenschaften erforderlich eind't und die wärmebehandelte Legierung ist insbesondere zur Verwendung auf dem Schiffsbaugebiet für Propeller, Wellen Getriebe od dgl. geeignet» Die wärmebehandelte Legierung kann ferner'für funkenbildungsfreie Sicherheitswerkzeuge verwendet werdeng die hohe Festigkeit und Härte und eine gewisse Duktilität für die Legierungszähigkeit erforderne Die nachstehende Tabelle I gibt die Ergebnisse der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung in Anwendung bei drei Sandguß-Prüfstäben wiedert

Tabelle 1

Zusammensetzung Wärmebe- Eigenschaften

(Gew. A handlung

!Ab- Ent- #Zugfe- Festigk. Deh- Brinell

Ilochrek- Eipan- atigk. an der nung Härte

il kung 0 nung, in 2 Mieß r02 in

Al pe Ni Mn -- Cu 11 bei 0 bei 0 kg/cm in k;NM %

10v24 4925 4938 0927 Rest 899 482 8760 !5450 695 262

i

11903 4964 402 - 899 510- 9040 6080 290 277

1197 i4v81 4914 - 871 538 9280 6150 195 293

Die nachstehende Tabelle 11 gibt die Ergebnisse des Verfahrens gemäß der Erfindung in Anwendung bei drei Zentrifugalguß-]Prütetäben wieder#

Tabelle 11

Zusamennetzung Wärzebe.- Bigenschaften

(Gew. %) handlung

Ab- Ent- Zug£$- ]festigke Deh- Brinel:

aohrek-: opm- atigke an der nung Härte

kung 0 nung in Yließ re in

Al lpe st c un cu bei 0 bei % -kg/ooL2 0;2 % .

4 10943 4F92 4g62 - Rest 913 482 9600 5780 7#5 269

5 10#65 4p28 4984 OPO4 - f371 igg 9495 6290 690 266

6 10996 4o63 4924 0o14 1913- 510 19370 6080 - 895 262

Claims

.Patentarioj2rttolie l* Verfahren zur Wärmebehandlung einer Aluainiumbronnelegierung# dadurch gekennzeichnet# daß die Legierung# die ijR wesentlichen 10 bis 12 0 Aluminium) 2 ble 10 IK Nickel# 1 bis 6 % Eisen und Kupfer als Rest enthält# auf eine T«poratur in der Bereich von 815 0 bin 10100 0 erhitzt# abgeschreckt# zwecks Entspannung und Ausfällung der nekunditran Alphaphase erneut auf eine Temperatur in dein, Bereich von 4270 bis 5660 0 erhitzt und abgekühlt wird. 24 Vortahren nach Anspruch l# dadurch gekannteichnotg daß eine kluainiumbronzelegierung wärzebehaneelt wird# die außerdem 0t01 bis 5 19 Uangan enthält. klÜainiumbronzelegierungg daduroh gekennzeichnet# daß nie 10 bis 12 % Aluminiumg 2 bis 10 It Nickel# 1 bis 6 % Eisen und als Rest Kupfer enthält, ein Uartensitgeftige be- sitzt) ira wesentlichen frei von Eutektoid ist, nach dem Yorfahren gemäß Ansprach 1 wärmabehandblt istt eine Zugfootigkeit in den Bereich von 8440 bis 9840 kg/0221 eine reutig. keit an der Pließgrenze in dem Bereich von 5270 bis 6330 kg/em2, eine Dehnung in dem Bereich von 2 bin 10 19 und eine Brinell-Härte in dem Bereich von 248 bis 302 beaitzte 4o Legierung nach Anspruch 39 dadurch gekennzeichnet# .daß sie außerdem 0j01 bis 5 Gewo % Mangan enthält's