DE1758158A1

DE1758158A1 - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbronzen

Info

Publication number: DE1758158A1
Application number: DE19681758158
Authority: DE
Inventors: Eichelman George H
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1968-04-11
Publication date: 1971-01-14
Also published as: SE339114B; FR1573083A; GB1183655A; BE713546A; US3464865A

Description

DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS. DIPL.-ING. GERHARD COLDEWEY

PATENTANWÄLTE
MÖNCHEN 23 ■ SIEGESSTRASSE 26 · TELEFON 345067 ■ TELEQRAMM-AORES8E: INVENT/MONCHEN

Ii. April i960

u,ZoS D 198 (Ivi/Vo/kä)
USSH 629 927 - O

OLIN MATHIESON CHiMICAL CORPORATION, New Haven, Connecticut, V.St₀A,

"Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbronzen"

Priorität: 11, April 1967, Y.St.A., Anmelde-Nr. 629 927

Nach dem in der USA»-Patentschrift 3 297 497 beschriebenen Verfahren ist es bekannt, bestimmte Aluminiumbronzen folgendermaesen zu behandeln. Die Legierungen werden bei einer Temperatur von 1 010 bis 538⁰C warmgewalzt und ansohllessend bei einer Temperatur von höchstens 26O⁰C kaltgewalzt. Nach dem Kaltwalzen können die Legierungen zwiechengeglüht und anschliessend erneut kaltgewalzt werden, wobei eine Vielzahl von Zwisohenglühungen und Kaltwalzetichen bevorzugt ist. Das Kaltwalzen in mehreren Stichen alt jeweils vorhergehenden ZwischenglUhungen wird bei diesem Verfahren angewendet, um Material auf die gewünschte End-

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POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 0017« · BANKKONTO) DEUTSCHE BANK A.Q. MÖNCHEN, LE0P0LD8TR. 71. KTO. NR.

stärke zu bringen und ihn die gewUneohten physikalischen Eigenschaften jsu verleihen.

Es ist auaeerordentlich erwünscht, ein Verfahren sur Verfugung su habenι das beim Kaltwalzen eine möglichet hohe Querschnittsverminderung je Stich sulässt, ohne dass dadurch die physikalischen Eigenschaften der Legierung allsu sehr beeinträchtigt werden. Kaltwaleen mit hoher Queraohnittsvermlnderung bietet bei einem im teohnisohen MaJJe tab ausgeführten Verfahren beträchtliche Vorteile, da dadurch die Herstellungskosten beträchtlich gesenkt und die Zahl der notwendigen ZwlsohenglUhungen erheblieh gesenkt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren sur Herstellung von Alumlniumbroneen, d.h. Kupfer-Aluminium-Iegierungezy su schaffen, das es ermöglicht, beim Kaltwalzen der Legierungen mit höherer Querschnittsverminderung *u ■ arbeiten als bei bekannten Verfahren, ohne dass dadurch die physikalischen Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden, und das aueserdeu einfach und sweokmässig ist und sieh industriell anwenden lässt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren star Herstellung von Aluminiumbronscn» das dadurch gekennseiohnet ist, dass man

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A) mindestens 1,8 tarn starke Platten oder Bleche¹ einer

aus 9,0 bis 11,8 Gew.-# Aluminium, l_f0 bis 5,0 GeWr-# iäisen, Rest in wesentlichen Kupfer, bestehenden Aluminiumbronze mit 5 bis 95 Gew.-^ fl-Phase, Rest (X-Phase, mindestens 15 Minuten bei 593 bis 816⁰C glüht,

B) anschliessend mindestens bis auf 538⁰C mit einer AbkUhlgeechwindigkeit von höchstens 56ⁿ O pro Stunde abkühlen lässt und

C) bei einer Temperatur von höchstens 26O⁰C kaltwalzt.

Die im erfindun^sgemäesen Verfahren behandelten Legierungen enthalten vorzugsweise 3 bis 4 Gew.-jt Eisen. Der bevorzugte Aluminiumgehalt beträgt 9,4 bis 10,4 Gew.-Ji. insbesondere 9,4 bis 10,0 Gew.

Ausser den genannten Beetendteilen können die Legierungen etwa 0,05 bis 5 i> eine β oder mehrerer weiterer Elenente enthalten, deren feste Löslichkeit in Kupfer höchstens 4 Gew.-^ beträgt und die mindestens eine intermetallisch· Verbindung rait AIuminium bilden. Die Gesamtmenge dieser weiteren Elenente soll 10 Gew.~~i* nicht übersteigen. Weitere Elemente bsw. Legierungsbestandteile eind Chrom, Titan, Molybdän, Niob und Vanadin in einer Menge von 0,4 - 2,0 Gew.-?6, insbesondere 1 bis 2 Gew.-Jt^ sowie Zirkon, das vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,20ewrff insbesondere 0,1 bis 0,2 Gev.-Jf vorhanit«! ist.

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Ale weitere LegierungseusätEe geeignete Elemente müeeen, wie vorstehend bereite erwähnt» intermetallische Verbindungen mit Aluminium bilden können und dürfen nur begrenet in Kupfer in feete Lösung gehen. Aueeerdem sollen die Legierungsbeetandteile und/oder von diesen gebildete internetallieche Verbindungen ror-Eugswelse in Kupfer bei Temperaturen biß eu 983⁰C eine Diepereion mit begrenzter feeter Löslichkeit bilden. Sie Anwesenheit dieser Dispersion verhindert das Kornwaohstum bei RochtenperaturglUhungen.

Der Best der Legierung besteht im wesentlichen aus Kupfer, dae helset, die Legierung kann übliche Verunreinigungen oder andere Bestandteile enthalten» sofern diese die physikalischen Eigenschaften der Legierung nicht nennenswert verschlechtern-Beispiele von Elementen» die gegebenenfalls anwesend sein können, sind Zinn, Zink, Blei, Nickel, Silicium, Silber, Phosphor, Magnesium, Antimon, Wismut und Arsen.

Der Orund dafür, dass es bei den im erflndungsgemaeeen Verfahren •lngesetsten Aluminiumbronsen bisher schwierig war, beim Kaltwaisen mit hoher Quersohnlttsverminderung pro Stich su arbeiten, ist die Anwesenheit einer definierten intermetallischen Eisen-Aluminium-Terbinüung (Pe^Al). Bs wurde gefunden, dass die Ausscheidung dieeer Verbindung beim erfindun&egemMseen Verfahren verhindert und dadurch slae bessere laltwalebarkeit erslelt wird,

d.h., dase mit höherer Quersehnit%svermlnderung kaltgewalst werden kann. - ^l

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Pur das erfindungagemässe Verfahren werden als Ausgangsmaterial mindestens 1,8 mm starke Platten oder Bleche verwendet. Vorzugsweise werden ale Ausgangsmaterial Platten oder BIeone mit einer Stärke von mindestens 5 ηιία verwendet, da der Hauptvorteil des Verfahrens der iärfindung, beim Kaltwalzen mit gröaeerer QuerschnittBverminüerung arbeiten zu können, insbesondere bei stärkerem Ausgangsiaaterial zur Geltung kommt. Die Kaltwalzbarkeit kann als diejenige Querschnitteverainderung definiert werden, bei der an den Kanten des kaltgewalzten Blechs die ersten Anzeichen von Rißbildung auftreten.

Sie für das erfindungsgeiaässe Verfahren als Ausgangsmaterial verwendeten Platten oder Bleche aus Aluminiumbronsen können durch Giessen nach den herkömmlichen, in der industriellen Praxis übliohen Verfahren und Warmwalzen bei einer Temperatur von 1 010 bis 538⁰C hergestellt werden·

können
Als Ausgangematerial/nioht nur warmgewalzte Bleche, sondern gewünschtenfalls auoh Bleche verwendet werden, die nach dem ^Warmwalzen kaltgewalzt wurden.

Im Rahmen der Erfindung ist unter Kaltwalzen ein Walzen bei einer Temperatur von höchstens 26o°G, vorzugsweise bei O bis 94 C, zu verstehen.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten Platten oder Bleche werden beim erfindungsgemässen Verfahren zunächst mindestens 15 Hinuten 'und. vorzugsweise 1 bis 6 Stunden bei 592 bis 816⁰O geglüht.

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Glühung wird beim erfindungsgemüssen Verfahren vorzugsweise im oberen Teil des angegebenen Temperaturbereiohea durohgeführt_v insbesondere bei einer Temperatur ron 704 bie 760 C.

Sas langsame Abkühlen nach dieser Gltthung ist kritisch und buss, wie bereits erwähnt, mindestens bis zum Erreichen einer Temperatur von 538⁰C mit einer Geschwindigkeit von höohetene 56^öoystunde, vorzugsweise höchstens 28°C/Stunde, vorgenommen werden·

Gewünschtenfalle kann auch bei Temperaturen unter 538⁰O das langsame Abkühlen fortgesetzt werden, jedooh wird dadurch kein besonderer Vorteil erzielt. Das langsame Abkühlen ist erforderlich, um zu verhindern, dass das bei uer Hochtemperaturglühung in Lösung gegangene JSieen sich in Porm der nicht im Gleichgewicht stehenden Intermetallischen Verbindung Pe₅Al ausscheidet.

Nach dem langsamen Abkühlen (Verfahrensschritt B) wird das Mate» rial auf die gewünschte Stärke kaltgewalzt. Dies kann in mehreren Stichen erfolgen, wobei zwisohen zwei Kaltwalsstichen jeweils geglüht (Verfahrensschritt A) und mindestens bis 538⁰C langsam abgekühlt (Verfahreneschritt B) werden muss. Die Zahl der erforderlichen Kaltwalzstiche hängt vom jeweiligen Verhältnis der Anfangestärke der Platten oder Bleche zur gewünschten End·» stärke ab. Vorzugsweise werden die Verfahrenssohritte A bis C zwei- bis fünfmal wiederholt.

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firfindungageoäeB werden die Platten oder Bleohe vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von mehr als 111^CC pro Stunde auf die Olühteniperatur erhitzt. Besondere bevorzugt sind noch gröeaere Brhitzunfcagesehwiiidigkeiten von mehr ala 56⁰C pro Hinute.

Ee wurde gefunden, daee es bei der Aueführungform des erfindungsgeniäseen Verfahrene mit aehnaaliger Wiederholung der Verfahrene schritte A ble C vorteilhaft ist, die zweite und gegebenenfalls die weiteren Glühungen jeweils bti einer niedrigeren Temperatur vorzunehmen als die vorhergehenden Glühungen, da dadurch bessere physikalische Eigenschaften ersielt werden»

Xaoh dem Kaltwalzen kann das nach dem erfindungsgeaäasen Verfahren behandelt« Material nach herkömmlichen Methoden verformt, gelötet oder gesohwslsst werden.

Srfindungsgemass behandelt· Aluminiuabronzen besitzen ein gleiohmäesiges Korngsffig· alt einer Korngröss· von weniger als 0,065 und in der Regel weniger al· 0,040 u. Die nach dem erfindungsgeaässen Verfahren behandelten Legierungen besitzen fur Legierungen dieser Art, insbesondere hinsichtlich der Festigkeit und der Dehnung, unerwartet· und überraschend gut« Eigenschaften. Ss können beispielsweise Zugfestigkeit sver te von 84,37 bis 112,49 kp/euu² und ·/ 0,2 - Wert· von

2
42,19 bis 5t>,25 kp/mm in Kombination mit einer n^hw«w_£ Y_0n 12 bis 9 l· erzielt werden. Di« elektrische Leitfähigkeit iat für Legierungen dies·· Typ· gut und beträgt etwa 10 bis 16 £ IACS. Si· Eigenschaften lassen sich durch Kodifikationen des erfin-

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BAD OBIGlNAU

dungsgsmäseen Verfahrene noch weiter verbessern. Beispielsweise kann die O₁2 - Orense duroh Tempern beträchtlich, fc.B. von 42,19 auf 77,34- kp/ma , erhöht werden, wae Jedooh auf Kosten der Duktilltät geht« Maoh einer anderen modifleierten Ausftihrungsform dee erfindungsgemäeeen Verfahrene, die daduroh ge-

A-

kennseionhet ist, dmes asu aie Legierung nach einer Olflhung kalt-

2 waist, kann eine 0,2 - Grenee von 80,9 kp/ma und «ehr in Kombination mit einer Zugfestigkeit Von 104,06 kp/ma erreicht werden·

Die Vergleiohsversuohe und Beispiele erläutern die Krfindung. Herstellmng des

Aus Kathodenkupfer« einer Aluainiua-Biseji-Vorlegierung und Aluminium von handelsliblioher Reinheit in Form von Stranggussknttppeln handelsttblioher Orösse werden Aluminiumbronsen hergestellt, die wie folgt susamaengeeetst sind ι 9#7 Gew.-)i Aluminium, 4,0 Gew.-^ BIe en, Best im wesentlichen lupf er«

Die legierung wird bei 871 bit 704,5⁰C in 13 Stichen von auf 0,63 mm Stärke warmgewalst.

Oms Aasgangematerial wird 5 8tunden bei 621⁰O geglunt und eohlieeeend mit Vesser auf Baumtemperatur abgeeohreekt. Dann wird die laltwalsbarkeit bestimmt, wobei festgesteUt wird,, dass toi

QuersehnittsTerminderung von 40 + Biss bildung ma den Kanten be- ·

ginnt.

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Vergleiohsverauch B

Dae Ausfcangematerial wird mit einer Quersohnittsverütinderung Ton 29 $> kaltgewalzt, mit einer Geschwindigkeit von etwa 55ι6⁰C pro minute auf 621⁰C erhitzt und 5 Stunden bei dieser Temperatur geglüht. Dann wird das Material mit Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt und kaltgewalzt. Die Kaltwalzbarkeit beträgt 30 Ί».

Beispiel 1

Das Ausgangsmaterial wird mit einer Quersohnittsveruinuerung von 29 i> kaltgewalzt» mit einer Geschwindigkeit von etwa 83,4-⁰O pro Stunde auf 746⁰C erhitzt und 5 Stunden bei dieser Temperatur geglüht. Hach dem Glühen wird das Material mit einer Geschwindigkeit von etwa 27,8⁰C pro Stunde bis auf 538⁰C abgekühlt und anschliessend mit Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt und anschliessend kaltgewalzt. Die Kaltwalebarkeit beträgt 52 36 und ist damit wesentlich höher als diejenige, die bei den Vergleichsversuchen A und B erzielt wird·

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch abweichend davon mit einer Geschwindigkeit von etwa 55,6⁰C pro Minute auf die Glühteinperatur erhitzt wird. Die Kaltwalzbarkeit des behandelten Materials beträgt 58 £.

Beispiel 3 Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch

abweichend davon 24 Stunaen bei 788⁰O geglüht wird.

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Sie Kaltwalebarkeit dee behandelten Materials betragt 55 *. Beispiel 4

Beispiel 3 wird wiederholt, wobei jedooh abwelohend davon die Gltthseit auf 43 Stunden erhöht wird. Die Kaltwalsbarkeit des behandelten Materials beträgt ebenfalls 55 J*.

O ORiGlKlAf 009883/0839 ^WNAL

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung vcn Aluminiumbronzen, dadurch gekennzeichnet, dass man

A) mindestens 1,8 mm starke Bleche oder Platten einer

aus 9,0 bis 11,8 Gew.-^ Aluminium, 1,0 bis 5,0 Gew.-Jf Eisen, Heat im wesentlichen Kupfer bestehenden Aluminiumbronse mit 5 his 95 Qew.-jt B-Phase, Rest #-Phase, mindestens 15 Klnuten bei 593 bie 816⁰G glüht,

B) anschliessend mindestens bis auf 538⁰C nit einer Abkühlgeschwindlgkeit von höchstens 56⁰C pro Stunde abkühlen lässt und

C) bei einer Temperatur von höchsten« 26O⁰C kaltwalst.

2. Verfahren naeh Anspruch 1, d a d u r ο h β β k β η η eeichnet, dass nan «ine 3 bis 4 Oew.-ji Eisen enthaltende Aluminiumbronse einsetst.

3. Verfahren, nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r ο h {ikennBeichnet, dass man la Verfahrensschritt A bei 704 bis 760⁰O 1 bis 6 Stunden glüht.

4· Verfahren nach einem der Anspruch· 1 bis 3, dadurch gskennse i ο h η e t, dass man Im Verfahren β schritt B) •ine Abkühlteechwindi«keit von höchstens 27,8⁰C pro Stund« anwendet.

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BAD

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» daduroh gekennzeichnet, daes man die Platten oder Bleche im Verfahrensschritt A) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 111⁰C pro Stunde auf die OlUhtemperatur erhitzt.

6« Verfahren nach Anspruoh 5, dadurehgekenn» zeichnet, dass man die Platten oder Bleche mit einer Geschwindigkeit von wehr als 55»6⁰C pro Minute erhitst.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daes wan die Verfahreneschritte A bis C 2 bis 5 Mal wiederholt.

8, Verfahren nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, dass man bei jeder Wiederholung eine niedrigere Glühtemperatur anwendet als bei der vorhergehenden Glühung,

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