DE1906965A1 - Kupfer-Nickel-Legierungen - Google Patents

Description

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ

PATENTANWÄLTE

1 BER LI N 33 (DAHLEM) HOTTENWEG 15 Telefon 03 11 /76 13 03 Telegramme: Consideration Berlin

48/12998 DE

7. Februar 1969

Patentanmeldung der Firma

LANGLEY ALLOYS LIMITED Station Road Langley, Slough

Buckinghamshire, England

"Kupfer-Nickel-Legierungen"

Die Erfindung "betrifft die Herstellung von hochwertigen, hochfesten Gußstücken aus korrosionsbeständigen Kupfer-Nickel-Legierungen.

Legierungen für geschmiedete Werkstücke, die als Bestandteile

00QÖ30/0982

Postscheckkonto Berlin West 174584 Berliner Bank AG, Depos Itenkasso DIPL..1NQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

Kupfer, Nickel, Aluminium, Mangan und Eisen enthalten, sind seit längerem bekannt.

Die britische Patentschrift Nr. 578.223 aus dem Jahre 1942 offenbart beispielsweise eine solche Legierung mit folgenden Bestandteilen:

Nickel	9 % - 30 %■
Aluminium	0,1 % - 2 %
Mangan	5 °/o - 30 %
Eisen	bis zu 5 %
Kupfer	Rest

In der deutschen Patentschrift 655*931 aus dem Jahre 1933 wird eine Legierung angegeben, die folgende Bestandteile besitzt:

Nickel	10 % - 40 %
Aluminium	0,1 % - 6 %
Mangan	0,5 % -10 %
Eisen	3 % - 20 %
Kupfer	Rest

Diese früheren Angaben betrafen jedoch Legierungen für die

Lehre

Herstellung geschmiedeter Werkstücke und enthalten keine/hinsichtlich solcher Legierungen, die verwendet werden, um hochwertige Gußstücke zu erhalten, was Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

In der modernen Praxis des Schiffbaus und des maritimen Ingenieurbaus besteht ein wachsender Bedarf für hochwertige Gußstücke, die bei der Herstellung von Ventilen, Pumpen, Wärmeaustauschern und anderen, von Meerwasser durchflossenen Komponenten verwendet werden.

- 3 003830/0502

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

Hochwertige Gußstücke dieser Art besitzen oft verwickelte Formen und weisen eine beträchtliche Variation im Querschnitt auf. Sie sollen in hohem Maße beständig gegenüber der Korrosion durch Meerwasser sein, eine niedrige magnetische Permeabilität, vorzugsweise unter 1,05, aufweisen und eine hohe Streckfestigkeit und Zugfestigkeit, verbunden mit hervorragender Duktilität und Kerbschlagzähigkeit, gemessen durch den Schlagtest nach Izod oder Oharpy, besitzen. Die benutzte Legierung soll leicht in verwickelten Formen gegossen werden können. Da das fertige Produkt aus einer Mehrzahl von zusammengeschweißten Gußsbücken bestehen kann oder an einen anderen Teil angeschweißt werden soll, muß die Legierung geschweißt werden können, wobei die Schweißung eine hervorragende Qualität besitzen muß, so daß das Gußstück und die Schweißung bei der Untersuchung durch beispielsweise Röntgen- oder Gammastrahlen einwandfrei sind·

Viele Jahre hindurch wurden für die Herstellung solcher Gußstücke Aluminiumbonze-Legierungen verwendet. Eine typische Legierung dieser Art besitzt folgende Zusammensetzung:

■ Aluminium 9,5 %

Nickel 5 %

Eisen 5 %

Mangan 1 %

Kupfer Rest

Obwohl solche Aluminiumbronze-Legierungen sehr korrosionsbeständig sind, haben sie jedoch eine vergleichsweise niedrige Streckfestigkeit und begrenzte Kerbschlagzähigkeit (gemessen nach Izod), und daher neigen Aluminiumbronze-Gußstücke zum Versagen, wenn sie starken Schlag- oder Schockbeanspruchungen ausgesetzt werden. Außerdem besitzen solche Legierungen nicht die geforderte niedrige magnetische Permeabilität ο

009330/0932

DIPL..INQ. PIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED

PATENTANWÄLTE

ί ri r\ r* π r* _t

906S6^r-

In" den vergangenen Jahren wurde speziell für Gußzwecke eine Legierung entwickelt, die hauptsächlich aus etwa 70% Kupfer und etwa 30% Nickel und zusätzlich geringen, aber sorgfältig kontrollierten Beimengungen von Silizium und Niob besteht.

Ein Beispiel einer solchen Legierung wird in der U.S.A.-Patentschrift Nr. 3.063.833 (B.F.SHEPHEHD) beschrieben. Eine solche Kupfer-Nickel-Legierung im Verhältnis 70 J 30 besitzt eine im Vergleich zu Aluminiumbronzen beträchtlich verbesserte Kerbschlagzähigkeit, während die Prüfdehngrenze (Streckfestigkeit) und Zugfestigkeit vergleichbar sind. Im Vergleich zu den Aluminiumbronzen treten Jedoch bei solchen hochfesten 70/30 Kupfer-Nickel-Legierungen Schwierigkeiten beim Gießen und Schweißen auf, so daß sie den hohen Anforderungen des für sie vorgesehenen Anwendungsgebiets nicht genügen.

Darüber hinaus neigen Gußstücke aus solchen hochfesten 70/30 Kupfer-Nickel-Legierungen zu Schwankungen der Festigkeit, wobei dickere Abschnitte andere mechanische Eigenschaften aufweisen als dünnere Abschnitte wegen der unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten der einzelnen Bereiche. Wie in der genannten U.S.A.-Patentschrift Nr. 3.063«833 erwähnt wird, können solche Schwankungen durch längere Wärmebehandlung des Gußstücks verringert werden.

Ein Gußstück aus einer hochfesten 70/30 Kupfer-Nickel-Legierung kann eine etwas bessere Prüfdehngrenze als Aluminiumbronze besitzen, aber die Kerbschlagzähigkeit ist erheblich besser. Jedoch zeigt die Erfahrung, daß, wenn der Silizium- und Niobgehalt erhöht werden, um eine im Vergleich zu Aluminiumbronze beträchtlich höhere Streckfestigkeit zu erreichen, daraus schlechte Schweißbarkeit und ein Verlust der Duktilität resultieren«

Es ist deshalb nicht empfehlenswert, Gußstücke aus dieser Legierung

008830/0982 ~ ⁵ ~

DIPL.-INQ. DIETERJANDER DR.-1NQ. MANFRED BDNINO PATENTANWÄLTE

mit der an sich erreichbaren höheren Streckfestigkeit herzustellen. Die ASOM-Norm Nr. B 369 - 61 T (Legierung B), die maßgeblich ist für die in der genannten USA-Patentschrift Hr.3.063.833 beschriebene Legierung, gibt eine Mindeststreckfestigkeit

ρ ρ (0,5%ige Prüfdehngrenze) von nur 22,5 kg/mm (21,3 kg/mm ) an.

Die ASTM-Norm schreibt auch vor, daß ein Schweißbarkeitstest bei jeder Gießtemperatur durchgeführt werden sollte, woraus ein Mangel an Vertrauen in die Schweißbarkeit des Materials zu ersehen ist.

Eine andere bekannte korrosionsbeständige Legierung besteht im wesentlichen aus etwa 90% Kupfer und etwa 105& Nickel, aber solche 90/10 Legierungen werden allgemein als wenig fest angesehen. Obwohl bekannt ist, daß die Anwesenheit von bis zu 5 °/° Aluminium Kupfer-Nickel-Legierungen eine größere Streckfestigkeit und Zugfestigkeit verleiht, wurde gefunden, daß ein Gußstück aus einer 90/10 Kupfer-Nickel-Legierung mit Aluminiumzusätzen der genannten Größenordnung geringe Duktilität (gemessen durch Schlagzähigkeitstest nach Izod) besitzt, und es ist schwierig, mit solchen Materialien hochwertige Schweißverbindungen zu erhalten.

Aluminium ist seit langem als ein sehr wirkungsvolles Verfestigungsmittel in Legierungen aus Kupfer und Nickel bekannt und eine bekannte, durch Aluminium verfestigte Kupfer-Nickel-Legierung ist HIDUSAX SPECIAL, welche in großem Maße in geschmiedeter Form hergestellt wird. Diese Legierung besitzt beispielsweise folgende charakteristische Zusammensetzung:

Nickel	14,90 %
Aluminium	2,60 %
Eisen	1,00 %
Mangan	0,15 %
Kupfer	Rest

000830/0982

DIPL.-INQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONlNQ PATENTANWÄLTE "

Obwohl es eine hohe Streckfestigkeit besitzt, zeigt ein aus einer solchen mit Aluminium verfestigten Kupfer-Nickel-Legierung hergestelltes Gußstück eine vergleichsweise geringe Duktilität und Kerbschlagzähigkeit, und daher werden solche Legierungen als ziemlich unbrauchbar für die oben genannten Anwendungen betrachtet.

Es war gefunden worden, daß Legierungen, die-15 -. 20 % Nickel enthalten und durch Zusatz von etwa 2 % Aluminium verfestigt sind, eine stark verbesserte Duktilität bei Zusatz von 5 % Mangan aufweisen. Jedoch sind die Gießeigenschaften einer solchen Legierung nicht völlig zufriedenstellend und derartige Gußstücke neigen zum Warmriß. Es wurde gefunden, daß dieser Mangel völlig ausgeschlossen wird, indem man einen Teil des Nickels durch Eisen ersetzt, wobei man eine Legierung der folgenden Zusammensetzung erhält:

Nickel	12 %
Aluminium	2 %
Mangan	5%
Eisen	5%
Kupfer	Rest

Diese Legierung erweist sich als ausgezeichnete Gußlegierung, die erheblich höhere Zugfestigkeitswerte und Izod-Schlagzähigkeitswerte besitzt als die oben genannten, hochfesten 70/30 Kupfer-Nickel-Legierungen mit Silizium- und Niob-Zusatz. Es wurde weiterhin gefunden, daß ein geringer Ohromzusatz eine weitere Verbesserung der Eigenschaften dieser Legierung bewirkt, indem eine gleichmäßigere Verteilung der Ausseheidungshärtungsphase erreicht wird.

Solche Legierungen, mit und ohne Ohrom, wurden über lange Zeit ausgedehnten Testreihen im Meer unterworfen und erwiesen sich in

- 7 -009830/0982

DIPL.-INQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINQ PATENTANWÄLTE

— 7 —

jeder Hinsicht als sehr zufriedenstellend, mit Ausnahme der Schweißbarkeit, denn es zeigte sich, daß die von der Wärme beeinträchtigte Zone des Grundmetalls zum Bruch neigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochwertige, hochfeste, gießbare Kupfer-Nicke!-Legierung herzustellen, welche in hohem Maße gegen Korrosion durch Meerwasser beständig ist und welche im wesentlichen alle der folgenden Forderungen erfüllt:

1.) In frisch gegossenem Zustand soll die Legierung den

Anforderungen des Schweißtests gemäß ASQM B 369-61T genügen.

2.) Die Legierung soll eine 0,5%ige Prüfdehngrenze von mindestens 27,5 kg/mm besitzen, sowohl im frisch gegossen Zustand als auch nach weiterer Wärmebehandlung.

3·) Die Legierung soll eine Zerreißfestigkeit von zu-

. p

mindest 4-7,2 kg/mm besitzen, sowohl im frisch gegossen Zustand als auch nach weiterer Wärmebehandlung.

4.) Die Legierung soll sowohl in dem frisch gegossenen Zustand als auch nach weiterer Wärmebehandlung einen hohen Grad an Duktilität aufweisen.

5.) Die Legierung soll eine niedrige magnetische Permeabilität besitzen, die den Wert von 1,05 nicht überschreitet.

Es wurde nun gefunden, daß diese Forderungen alle von einer Legierung erfüllt werden können, die im wesentlichen Kupfer und zusätzlich die folgenden Elemente in Gewichtsprozenten enthält:

Nickel 7 % - 20 % Aluminium 1 % - 3,5 % Mangan 8,5 % - 13 %

DIPL.-!NQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ PATENTANWÄLTE

1906365

Dabei wird vorausgesetzt, daß der Prozentsatz an Aluminium, Mangan und Nickel sorgfältig überwacht wird, so daß er den folgenden Formeln genügt:

(a) Prozentsatz an Mangan + dreifacher Prozentsatz an Aluminium (3 Al% + Mn%) = 13 ^c/° - 21 %

fc (b) Prozentsatz an Nickel + dreifacher Prozentsatz an Aluminium (3 Al% + Ni%) = 13 % - 24 % .

Außerdem kann die Legierung zusätzlich bis zu 1 % Chrom enthalten, was zu günstigen Resultaten führt, wenn die Legierung wärmebehandelt wird. Insbesondere führt diese Maßnahme zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Ausscheidungshärtungsphase.

Weiterhin wurde gefunden, daß die Legierungen eine besonders hervorragende Kombination von Eigenschaften, sowohl in frisch gegossenem Zustand als auch nach Wärmebehandlung, besitzen, wenn die Formeln (a) und (b) in den folgenden, noch engeren Grenzen gehalten werden:

(a) Manganprozentsatz + dreifacher Aluminiumprozentsatz

3 Al% + Mn% = 15 % - 18 %

(b) Nickelprozentsatz + dreifacher Aluminiumprozentsatz

3 Al% + Ni% = 15 % - 21 %

Vorzugsweise besitzen diese Legierungen einen Nickelgehalt von 9 - 15 %» einen Aluminiumgehalt von 1 - 3 %» einen Mangangehalt von 8,5 - 13 % und einen Eisengehalt von 2 - 6_S5 %₀ ■

009830/Q982

D1PL..INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

PATENTANWÄLTE A QÜß^R

Solche Legierungen haben in frisch gegossenem Zustand die folgenden Eigenschaften :

Ι«, eine 0,5%ige Prüfdehngrenze von mindestens 27,5 kg/mm²,-.

2. eine Zerreißfestigkeit von mindestens 47,2 kg/mm²,

3. eine Duktilität, wie sie durch einen Izod-Kerbschlagzähigkeitswert von zumindest

30 ft.lbs. gegeben ist.

Darüber hinaus erleiden die Legierungen keinen bemerkenswerten Duktilitätsverlust, wenn die Legierungen einer 4stündigen Wärmebehandlung bei 55O⁰C zwecks Verbesserung der Festigkeit unterworfen werden, da der Izod-Kerbschlagzähigkeitswert immer 25 ft.lbs, übersteigt.

Die beigefügten Tabellen geben Beispiele der Zusammensetzung und der Eigenschaften einer Anzahl von Legierungen. In jeder Tabelle werden die Werte der Formel (a) 3 Al% + Mn% und Formel (b) 3 Al% + Ή±°/ο für jede Legierung angegeben, und diese Werte sind in der beigefügten graphischen Darstellung iSSLlHS.XXS./J^L aufgetragen. Bei Auftragimg in dieser graphischen Darstellung fallen diese Werte für die Legierungen dsr Tabelle I in das Eechteck ans durchgezogenen Linien, während die Werte für alle Legierungen der Tabelle II "bei Aufteaguag in dar beigefügten graphischen Bars'öGliimg ie. das Heeiröeeis bmb gestrichelten Linien fallen* Fu^ dio Ii6gi9jii2:uge:a der SabGll©n III, IV imd V liegen diese Wor-l'e arL£92?lasil'ij cios EeeiifeGGtes ans imfeerbroohanen Liniesi "sei. dic-as Xdnien

dos Boreichs ä@r TG:^i»£;;-":/r::i~-

DlPL.-INQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BOW JNQ PATENTANWÄLTE

- ίο

Tabelle I gibt eine Reihe von Legierungen wieder, die als Bestandteile 9 - 15% Nickel, 1-3% Aluminium₉ 8^ - 13% Mangan, 2,0 - 6,5 % Eisen, bis zu 1 % Chrom und als Rest Kupfer enthalten. Alle diese Legierungen besitzen für Formel (a) Werte von 15 - 18 und für Formel (b) Werte von 15 - 21. Daher sind diese Legierungen Beispiele, die in den bevorzugten Bereich der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung fallen. Alle die fc in Tabelle I gezeigten Legierungen genügen dem Schweißtest nach ASTM-B369-61T und besitzen eine hervorragende Kombination der Eigenschaften in frisch gegossenem Zustand, insbesondere eine 0»5%ig^e Prüfdehngrenze von über 27,5 kg/ma und eine Zerreiß-

festigkeit von über 47,2 kg/mm . Alle Legierungen dieser Gruppe besitzen gute Duktilität, wie der Isod-Kerbschlagzähigkeitswert von über 30 ft.lbs. im frisch gegossenen Zustand zeigt, und alle Legierungen weisen eine niedrige magnetische Permeabilität auf. Diese Legierungen reagieren auf Wärmebehandlung, wobei verbesserte Festigkeit ohne irgendeinen beträchtlichen Buktilitafcsverlust erreicht wird.

Alle Legierungen der Tabelle II genügen dem Schweißtest gemäß AS^rJM-B369-610?. Bei den ersten 8 Beispiel©!», dieser Tabelle sind entweder- die Werte für Formel (a) odes für Formel (b) im allge meinen iaöiier als die entsprecheadQa UJsrfc© für di© letzten fünf Beispiele des? Tabelle II« Die !!©gionsigezi &©5? ersten acht B<si~ spiele t>esits©ii in ivv3o!i gego8s©ia®ä Zus-öasd "bessere Eigessekaften £.Ic dis 5?3C'5liGli©n £%if I:5,n;ieri5ag©no Anßsrasa ^©agieren di© ©rsten T-;-'v"- Γ-"9§;1Τ::νΐ«Ε.ο·ν3η. auf sli^e "ierE-uüneLig?- UasaeiaeliaaoLlimg "bei 55O°C₉ "■'■'■" ::;⁷, oinü gu'öQ ^Coribil/i^icji ■y'Gß SigsiisGluafoCH. ai'ö Qinos¹ IFegtig= ■"""^!" Oi?2/oloii'-3 ζϊΖζδ&Ώ. ^::~""'■";- gLIg csi:^";;;!;"-,-;-?^ liöa©? liegt als die mit

fünf Bei

- Il

ü y ν ί & L' / y U U L;

DIPL.-INQ. DIETERJANDEK DR.-INQ. MANFRED PATENTANWÄLTE

- 11 -

sie gute Duktilität und angemessene !Festigkeit mit einer O,5#igen Prüfdehngrenze vo:
Wärmebehandlung aufweisen.

ρ 0,5/öigen Prüfdehngrenze von mindestens 27,5 kg/mm nach der

Alle Legierungen der Tabellen I und II besitzen eine niedrige magnetische Permeabilität, die den Wert von 1,05 nicht übersteigt.

Außerdem zeigen die erfindungsgemäßen Legierungen mit ihren in den Tabellen I und II wiedergegebenen Beispielen keine bemerkenswerten Veränderungen der Eigenschaften im frisch gegossenen Zustand in Abhängigkeit vom Querschnitt des Gußstücks. Beispielsweise wurde eine aus 12,3 % Nickel, 2,03 °/o Aluminium, 10,6 % Mangan, 4,61 % Eisen und zum Rest aus Kupfer bestehende Legierung

2 2 2

in Barren von 6,45 cm , 12,90 cm und 19,35 cm Querschnitt gegossen, und bei diesen wurden folgende Eigenschaften festgestellt:

Größe des ge- 0,1 % 0,5 % Zug - Den- Kerbschlagzägossenen Barrens Prüfdehn- , / _2 festigkeit nung higkeit nach c^2 grenze 2 ^ """ kg/mrn^ % Izod ft. lbs.

6,45	26,4	31,8	48,5	26	29,30	29
12,90	. 25,2	31,9	47,2	21	34,30	28
19,35	27,4	31,5	46,0	28	27,28	32

Alle Legierungen der Tabelle III fallen hinsichtlich der Zusammensetzung in den breiten Bereich gemäß der vorliegenden Erfindung, nämlich:

Nickel 7 % - 20 %

Aluminium 1 % - 3,5 %

Mangan 8,5 % - 13,0 %

Eisen 2 % - 6,5 %

Chrom bis 1 °/o

Kupfer Rest

- 12 -

DIPL.-INq. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

PATENTANWÄLTE 1 9Q6

- 12 -

Die LegierungsZusammensetzungen der Tabelle III genügen jedoch, nicht den Vierten für Formel (a) 3 Al% + Mn% =13-21 und Formel (b) 3 Al% + Έ±% = 13 - 24, wie es die Erfindung im einzelnen vorschreibt.

Beispiel 4-2/3 der Tabelle III besitzt einen Wert von 22,9 für Formel (a). Diese Legierung hat im frisch gegossenen Zustand angemessene Festigkeit, wies aber geringe Duktilität auf und ™ versagte beim Schweißtest. Die Legierung Beispiel 42/3 kann mit Beispiel A 19 der Tabelle II verglichen werden, die wesentlich bessere Eigenschaften im warmbehandelten Zustand aufweist·

Beispiel B 13 der Tabelle III besitzt einen Wert für Formel (b) von 27»31· Diese Legierung besitzt hohe Festigkeit im frisch gegossenen Zustand, aber es mangelt ihr an Duktilität, und sie versagt im Schweißtext. Diese Legierung reagiert nicht auf Wärmebehandlung und kann mit den Beispielen 53/2 und 53/3 verglichen werden, die beide einen viel geringeren Nickelgehalt besitzen.

Die Werte für die Formeln (a) und (b) der Beispiele 62/1 und 62/2 \ der Tabelle III liegen unterhalb der Werte, die erfindungsgemäß gefordert werden. Diese Legierungen besitzen vergleichsweise geringe Festigkeit und reagieren nicht auf Wärmebehandlung.

Alle Legierungen der Tabelle III weisen einen Vvert der magnetischen Permeabilität von unter 1,05 auf.

Tabelle IV gibt eine Anzahl von Legierungsbeispielen wieder, in denen der Mangangehalt unter 8,5. % liegt, und diese Legierungen versagen alle im Schweißtest. Bis auf den Mangangehalt ist Beispiel A6 vergleichbar mit Beispiel B4 der Tabelle II, während Beispiel A7

- 13 COSSSO/096/

DIPL..INQ. DIETERJANDER DR..INQ. MANFRED B0NINO PATENTANWÄLTE

- 13 -

der üafoelle III - wiederum abgesehen vom Mangangehalt - vergleichbar mit Beispiel 37/1 der Tabelle II ist.

Weiterhin sieht man, daß die legierungen der Tabelle IY, welche für· ÄEcmel (a) Werte unter 13 und für Formel (b) V/erte über 13 zeigen,, Werte für magnetische Permeabilität von über 1,05 besitzen, mit Ausnahme von Beispiel E 153» welches einen niedrigen Eisengehalt; aufweist.

Tabelle V zeigt drei Beispiele^ das erste von diesen, Beispiel A20, besifezt einen hohen Mangangehalt von 17,3%· Diese Legierung versagt im Schweißtest und erleidet bei Wärmebehandlung einen schwerwiegenden Duktilitätsverlust.

Die Beispiele 012 und 01 der Tabelle V besitzen einen Aluminiumgehallt von 4,8% bzw. 0,04%. Beispiel 012 versagt im Schweißtest und erleidet bei Wärmebehandlung einen schwerwiegenden Duktilitätsverlust Die legierung des Beispiels Cl weist geringe Festigkeit, die durch Wärmebehandlung nicht bemerkenswert verbessert wird, und eine magnetische Permeabilität von 1,4 auf.

Fiele der Legierungen der Tabellen III, IV und V, insbesondere die Beispiele A7, E4 und E153» weisen Bestandteile auf, deren Anteile an sich bekannt sind. Bisher konnte jedoch nicht gezeigt werden, wie eine gute Kombination der Eigenschaften für hochwertige G-Tißprodukte sichergestellt werden kann, außerdem wurde keine technische Lehre gegeben, wie solche Eigenschaften in Verbindung mit Schweißbarkeit erreicht werden können. Im Gegensatz dazu offenbart die vorliegende Erfindung die technische Lehre, bei deren Befolgung Gußlegierungen erhalten werden, die eine Kombination von Eigenschaften besitzen, die bisher nicht garantiert werden konnte.

Dr .MiKK

009830/0982

Claims (2)

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-ING. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE Ί 9 0 6 9 6 5 1 BERLIN 33 (DAHLEM) HDTTENWEG 15 /JU Telefon 03 11/76 13 03 Telegramme: Consideration Berlin 48/12998 DE 7. Februar 1969 Patentanmeldung der Firma LMGLEY ALLOYS LIMITED' Station Road »Langley, Slough. Buckinghamshire, England Patentansprüche :

1. Hochfeste, hochwertige und gegen Korrosion durch Meerwasser beständige Kupfer-Nickel-Legierung, die im wesentlichen aus Kupfer besteht, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich die nachstehenden Elemente, in Gewichtsprozenten angegeben, enthält:

Nickel 7 % - 20 %

Aluminium 1 % - 3 »5 °/°

Mangan 8,5 % - 13 %

Eisen 2 % - 6,5 %,

worin der Gehalt an Aluminium, Mangan und Nickel so gewählt wird, daß er den folgenden Formeln genügt:

(a) 3 x Al% + Mn% - 13 % - 21 %

(b) 3 x Al% + Ei% - 13 % - 24 %„

- 2 -0ÜQ83O/Q9S2

Poitichtckkonto Berlin Watt W4J84 !«rllntr lank AQ„ Dapoiltankai·· 1

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-! NQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

2. Kupfer-ITickel-Legierung nach. Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Aluminium, Mangan und Nickel so gewählt wird, daß er den folgenden Formeln genügt:

(a) 3 χ Al% + Mn% - 15 % - 18 % Cb) 3 χ Al% + Wi% » 15 % - 21 %

3· Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestandteile in folgenden Gewichtsprozenten vorliegen:

nickel 9 % - 15 %

Aluminium 1 % - 3 %

Mangan 8,5 % - 13 %

Eisen 2 % - 6,5 %

Kupfer Rest

4. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich bis zu 1 % Chrom enthält.

5· Verfahren zur. Herstellung eines Gußstücks aus einer Legierung nach Anspruch 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Gußstück einer Wärmebehandlung von etwa vier Stunden bei ⁰ unterworfen wird.

Dr .MiKK

003420/0962

Z860/0£8600

Tabelle I

I zod

8.8 Al Fe ITi Cr Formel Cb) 45 Zu 0,1% 0,5$ kK/mm 4 ZiUg-
festig- De: Kerb- ] Magne I.OO3 CD % % % % 18. stand Prüf-
dehn- 33, nun; Schweiß-
faef tische
Permeabi O ei- 2.35 3.7 11.4 0.79 (a) Prüf-
dehn- ,5 kp/mm /o _a_schlag- lität 15.85 frisch grenz% grenze 40, 51,0 35 ⁶ keit 9.0 65 gegossen ks/mm 7 ' ft zufrieden- η qqo
stellend ^x* ^c 1.004 . Mn 17. 4 Std. 27,0 27, 59,8 25 44, giel % 2.08 3.0 11.4 0.69 bei 55O⁰C ,9 /4 15.25 frisch 35,0 29, 48,5 56 25, 10.1 25 gegossen ,3 n I.OO3 18. 4 Std. 25,2 29, 54,6 28 56, •2.09 3.77 12.0 0.63 bei 55O⁰C ,8 LO 16.35 frisch 28,5 40, 51,8 39 29, 10.6 13 gegossen ,3 ti 18. 4 Std. 2.6,6 29, 65,5 23 43, 2.01 5.03 12.1 0.62 bei 550⁰C ,2 L2 16,63 frisch 33,7 37, 51,8 39 26, 10.9 04 gegossen ,0 If 1.004 17. 4 Std. 26,6 29, 55,1 24 43, 2.08 4.01 10.8 0.72 bei 55O⁰C ,8 L3 17.14 frisch 30,8 40, 49,7 54 37, 11.5 5 gegossen ,3 It 20. 4 Std. 25,2 28, 65,4 20 56, 2.1 2.81 14.2 0.65 bei 55O°C ,8 .4 17.8 frisch 33,2 33 50,7 48 28, 10.1 ,05 gegossen ,3 tt 18. 4 Std. 25,2 29 57,0 36 45· 2.15 4.46 11.6 0.86 bei 55O⁰C ,3 .8 16.55 frisch 29,0 40 50,4 51 34, gegossen ft. 4 Std. _Λ 25,5 61,7 29 54, bei 55Ö°0 i 33,1 30, ;.lbs 45, 25, 58,' 29, Λ5, ,27, ,45, ,38, ,56, ,28, Λ7 ,35 ,54, ,32, 48 26 56 30 47 27 47 40 V? 29 56 30

Forts. - 2 -

- 2 Fortsetzung Tabelle I

Izod

£880/058600

Formel

Bei- Mn Al Fe Ui Or
spiel % % % % % (a) Cb)

Zustand

0,1%

Prüf-

dehn-

grenzs

kg/mm* Prüf-

dehn-

grenzf

Zugfestig keit

kg/mm

Kerb-

keit ft.lbs

Magne-

O? 10.6 2.25 4.8 12.3 0.62 17-35 19.05 frisch 26.4 32,3

gegossen 52,1 40 44,45,46 55,5 31 30,33,35

10.2 2.13 4.8 12.6 0.61 16.59 19.0

frisch 25,2 29,9 52,0

gegossen 4 Std. ₀. 30,6 36,5 59,8

bei 550 0

45 43,40,42 31 28,29,30

53/1 12.0 1.48 4.46 11.6 O.51 16.44 16.0 frisch 24,2 27,7 48,5

gegossen

' 4 Std. 26,4 30,7 52,5 bei 55O⁰O

42 48,52,50 37 44,46,46

66Al 9.67 2.35 4.8 12.0

16.12 18.45

frisch 24,6 27,7 48,8

gegossen 4 Std. _Λ 29,3 36,5 62,0

bei 550⁰O

47 38,38,37 35 49,51,49

IO.5 2.Ο5 5.24 12.0 Ο.52 16.65 18.15

frisch 24,7 28,0 52,2 egossen

3td. 29,3 36,5 62,0 bei 55O⁰O

45 58,67,69 35 49,51,49

37/1 8.9 2«1 4.89 12.6 Ο.56 15.2 18.9

frisch 24,9 28,3 50,4

gegossen 4 Std. 27,7 33,1 55,1

bei 55O⁰O

35 35,36,37 32 30,32,30

\ Il

49/3 9-7 1.97 4.10 10.7 0.56 15.6 16.6

frisch 22,8 27,7 47,2

gegossen 4 Std. 27,5 33,8 55,9

bei 55O⁰O

58 54,57,59 32 31,32,31

ffa60/0

Formel Zu-

Bei— Kb. Al Fe Ni Or stand

spiel % % % % % (a) (b) 0,1%

Prüfdehn
grenz
kg/mm

0,5% ^KeE^b~ " ' Magne-

SS: ?^_ig-_De,-Ll^{|r 8}SS¹*- S^i-

grenz| keit nung _{nach Izod} ^S ' lität

kg/mm kg/mm % ft:.i^q

49/4 9*7 2.81 4.16 10.7 0.53 18.13 19.13 frisch
gegossen
4 Std.
bei 550⁰O 23,0
32,8 27,5
44,8 47,6
68,0 50
15 14,15,15 zufrieden
stellend 53/2 11.75 2.16 4.61 11.6 0.61 18.23 18.08 frisch
gegossen
4 Std. _ft
bei 550⁰O 24,7
36,5 29,1
50,5 50,0
75,0 48
14 17,18,19 η 53/3 11.6 2.59 4.51 11.6 0.59 19.37 19.57 frisch
gegossen
4 Std. _rt
bei 550⁰O 25,5
37,8 30,2
52,4 51,3
74,3 . 46
10 14,15,14 ti 010 10.5 2.63 2.28 11.8 0.66 18.^9 19.69 frisch
gegossen
4 Std.
bei 55O⁰O 26,8
36,8 31,8
43,5 51,2
67,0 50
12 It ^
0

.419 X2.8 2.5 4.46 13.8 0.68 19.7 19-7

;«siWWBBSggg~gE^yjgiiawo«^is;s^

frisch
gegossen
4 Std. _
bei 550⁰O

26,1 31,5 52,0 44 43,44 32,1 44,2 68,6 17 17,17

'.? 0.54 13.15 21*0 frisch
gegossen
4 Std. _Λ
bei 550⁰O

26,0 28,7 45,7 22

32,3 37,8 52,9 17 25,24,25

ti.

CD CO CO

1,92 4.9 17.8 0.51 15.45 23.55 frisch 36,2 41,7 55,1

gegossen 4 Std. _Λ 40,3 Ή,4 60,6

bei 550⁰O

19 21,21,23

III

1.004

SIf 9*9

5.0 18.0

14.58 22.68 frisch
gegossen
4 Std.
"bei 55O0G

31,5 35,3 52,0 24

37.0 44,1 59,8 19 24,24,26

Forts. - 2 -

1.012

Fortsetzung Tabelle II

2-
Jei-
roiel Mn Al 600 „j Or Formel
(a) (b) Zu
stand 0,1%
Prüf-
dehn-
grenze
Vp/τηπι 0,5%
Prüf-
dehn-
grenzft
kc/mm Zug
festig
keit 2 Kerb
schi ag-
Deh— zähig—
n/ nach Izod 61,62,58 Magne-
Schweiß- £^isch\.
+.-,,+. Permeabt
^test lität 1.004 14 9.1 1.9 4.01 9.0 0.60 14.80 14.7 frisch
gegossen
4 Std. _Λ
bei 550⁰O 20,5
25,2 23,0
29,1 42,5
51,2 48
38 22,24,25 zufrie
stell 1.0C4 11 9.6 3.5 4.46 7.0 0.58 20.1 17.5 frisch
gegossen
4 Std. _Λ
bei 55O⁰O 20,9
34,6 23,6
41,7 44,5
65,5 45
23 31,31,36 Il I.OO3 12 9.85 2.98 4.53 7.0 0.58 18.79 15.94 frisch
gegossen
4 Std. _ft
bei 55O⁰O 20,1
27,4 23,3
35,0 43,7 '
59,2 46
30 45,46,45 ■ «1 M»
1 13 9.85 2.04 4.61 7.3 0.58 16.0 13.42 frisch
gegossen
4 Std.
bei 55O°0 20,5
22,4 22,8
28,7 43,5
51,2 63
39 34,35,34 Il 72 9.5 1.2 4.7 11.2 0.61 13.1 14.8 frisch
gegossen
4 Std. _Λ
bei 55O⁰O 23,3
24,6 26,1
27,5 43,8
48,8 52
38 It

CD CD CD

Tabelle III

13.0 /0 εβ 600 Hi Gr Formel
Ca) Cb) Zu
stand Prüf
dehn
grenze
kg/mm - Zug
festig
keit
ρ
kg/mm Deh
nung Kerb-
schlag-
zähig-
keit
nach^Izod Schweiß
test Magne
tische
Perne&i-
lität 3860 11.2 Al Fe 13.5 0.61 22.9 23.4 frisch
gegossen
4 Std.
bei 550⁰O 23,9
33,7 0,5%
Prüf
dehn
grenze 50,4
60,5 26
9 12,14,18 gebrochen 1.004 Bei- Mn
SOiel % 8.7 3. 4.1 19.9 0.52 18.61 27.31 frisch
gegossen
4 Std. _n
bei 55O°G 39,4 29,1
38,7 55,6
54,3 13
12 17,20,18 ti I.OO5 42/3 2, 4.37 7.1 0.04 11.7 10.1 frisch
gegossen
4 Std.
bei 55O⁰G 19,9
21,1 45,2
44,8 42,5
43,0 45
42 66,68,62
64,62,65 zufrieden- η 003
stellend * ^J B13 1. 4.89 22,4
23,5 62/1 .3 .47 .00

62/2 8.7 1.01 4.7O 8.7 0.04 11.73 11.73 frisch 21,4 24,2 . gegossen

4 Std. 22,7 25,2

bei 55O⁰C

43, 8 47 62, 56 ,58 44, 7 42 56, 58 ,52

1.004

(JD O OT CD CD

2880/088600

Tabelle IV

ei- Mn
piel %

Al
3*

Ie

Gr

Formel
(a) (b)

Zustand

O ,

Prüfdehngrenz kg/mm

0,5?*

Prüf-

dehn-

grenz

kg/mm

Zugfestigkeit ~ kg/mm

P Schweiß- tische keit test Permeabi nach Izod lität

ft:. 1ha

i 7 4.85 1.76 6,35 14 .9 — 10„13 11.77 20.18 frisch
gegossen
4 Std. _Λ
bei 55O⁰G 26 ,_:8
35,3 33,1
40,0 50,4
56,7 30
19 44,44
38,38 gebrochen •
»0 3 5.5 2.09 3.77 10 «ΊΊ 0.66 13.4 17.04 frisch
gegossen
4 Std.
bei 55O°G 26,2
33,8 40,8 54,0
58,6 31
23 37,39,40
31,32,32 11 CD
O 4 6.5 3.18 11 .4 0.70 12.7 18.3 frisch
gegossen
4 Std. _n
bei 55O⁰O 34,5 24,4
29,3 60,8 17 27,27,30 ti CD S ?_βδ5 1.88 ^.7 8 öS 0.68 13.05 14.44 frisch
gegossen
4 Std.
_bei^OfC_ 21,5
25,2 31,6
41,6 46,6
52,0 ■ 45
37 34,37,38 It *.* 1,92 12 .3 0.61 14.6 18.06 frisch
gegossen
4 Std.
bei 550⁰G 26,2
35,7 49,7
62,2 18
18 37,38,39
32,35,33 tf 8*2 2.3Α 5.0 IX «Χ ' 0.67 17.5 frisch If.

gegossen

4 Std. 30,2

bei 55O⁰G

34,5 54,8

19 22,29,30

4.85 !«SO 5.6 I5.5 — 10.55 21.2 frisch. 31,5

gegossen

4 Std. _Λ
ο.

30

46,44

bei 550^WG 4.85 I.45 2»51 16.0

9.2 20.35 frisch 23,9

gegossen

4 Std. ^ 30,4

bei 55O^VC

46,6 52,2

38 28

55,54,50 43,40,39

TTT 2-02 5.07 I5.8 — 10V7621.86 frisch 31,5

gegossen
4 Std.
bei 55O°G

54,2 64,9

32 18

37,38 30,28

_

CD CD

cn

2.1,

1.3-·

2.Ί.

_ 2 —
Fortsetzung Tabelle Γ7

Bei-SgIeI₁

Al We Έ1 Cr
%

Formel Zustand Ia)Cb)

, ,5 Prüf- Prüfdehn- dehn-

Zugfestig grenze grenze keit ^
i__/— kK/mm kg/mm

Kerbschlag-Dehzähignung keit
% n.Izod

Magne-

t,_nVinTO. η tische Schweiß- _Permeabi

test

lität

5.15 2.4 2.68

12.35 22T5 frisch 27,7 gegossen 4- Std. _Λ 4-2,8

bei 55P°C 51,0
56,7

35
15

28,27,30

4.7 I.59 6.15 20.5

9„5 25,3 frisch

gegossen

4 Std. _Λ 33,8

bei 55O⁰O 55,9

20 4-0,40,40

5B 23.Ο

-5 28.1 frisch

gegossen 69,3

21 36,38,38

ο 15 Io ?! 5 ο 24 31? ο 2

10_s28 22ο33 iriseh

4 Stdo _n 36,5 ■bei 550⁰G 59,8

18 35,36

gegossen

4 Stdo _ft

"bei ⁰ 59,5

22 38,38,40

CD O CD CD

Z860/0E8600

Tabelle V

Formel Zustand

Sei- Mn
5-Diel %

Al

Ni Or
% % (a) (b)

7 ψ

Prüf- Prüf- zugdehndehn- festiggrenz^ grenze _keit kg/mm kg/mm kg/mm

Kerbschlag-

Deh- zähig- Schweißnung keit test
% nach. I zod

-Ph The

Magnetische Permeabi lität

!l20 17 .3 2.1 4.3 11.5 O. 50 23 .6 17 .8 frisch
gegossen
4 Std. _ft
bei 55O⁰O 25,8
35,0 29,
49, 1
7 49,4
68,3 36
6 31,
9, 36
9, ,39 gebrochen
9 312 9. 15 4.8 4.7 10.9 0. 56 23 .55 25 .3 frisch
gegossen
4 Std.
bei 55O⁰O 32,4
60,8 42, 2 64,0
81,9 18
1 2, 3, 3

10.1 0.04 5.16 I3.O — 10.22 13.12 frisch 18,3

gegossen
4 Std. 20,2 bei 55O⁰O

21,7 40,9 52
24,6 43,8 45

zufriedenstellend

45, 46

CD O CT) CO

cn

if

L e e r s- e i t e