DE1927160C3 - Process to improve the deformability of semi-finished products made of hardenable copper-nickel-silicon alloys - Google Patents
Process to improve the deformability of semi-finished products made of hardenable copper-nickel-silicon alloysInfo
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Description
Wärmeaushärtungsfähige Kupfeilegierungen mit aJ Nickel und Silizium als Sollkomponenten, die im verformten und gegebenenfalls geglühten und ausgehärteten Zustand Verwendung finden sollen, sind bereits bekannt. Diese Legierungen bestehen nach* DIN 17666, Ausgabe November 1964, aus 1,1 bis 4,5 Gewichtsprozent Nickel und 0,4 bis 1,3 Gewichtsprozent Silizium, Rest Kupfer. Als weitere Beimengung ist in vielen Fällen Eisen in Mengen bis zu einigen Zehntel Gewichtsprozent vorhanden.Wärmeaushärtungsfähige Kupfeilegierungen with aJ nickel and silicon as the target components to be used in the deformed and optionally annealed and hardened state, are already known. According to * DIN 17666, November 1964 edition, these alloys consist of 1.1 to 4.5 percent by weight nickel and 0.4 to 1.3 percent by weight silicon, the remainder being copper. In many cases, iron is also present as a further admixture in amounts of up to a few tenths of a percent by weight.
Es hat sich aber gezeigt, daß bei diesen bekannten Legierungen durch den Warmaushärtungsvorgang eine Verminderung der Brucheinschiiürung, die ihrerseits ein charakteristisches Kennzeichen für das Formänderungsvermögen ist, eintritt. Die Herabsetzung der Brucheinschnürung tritt besonders dann in Erscheinung, wenn der Warmaushärtung keine oder nur eine relativ geringe Kaltverformung vorausgeht. Die warmausgehärteten Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen durchlaufen in Abhängigkeit von dem Grad der vorhergehenden Kaltverformung ein Duktilitätsminimum, welches bei niedrigem Gehalt an Nickel und Silizium kaum vorhanden ist, mit zunehmendem Legierungsgehalt aber immer ausgeprägter wird (»Niedriglegiesüe Kupferlegierungen«, herausgegeben vom Deutschen Kupfer-Institut, Berlin 1966, S. 202 bis 204, S. 297). So zeigt z. B. eine Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung, bestehend ausIt has been shown, however, that in these known alloys, as a result of the artificial hardening process a reduction of the hernia constriction, which in turn a characteristic feature of the Deformability occurs. The reduction in the constriction of the fracture occurs particularly in Appearance when artificial hardening is preceded by no or only a relatively small amount of cold deformation. The artificially hardened copper-nickel-silicon alloys go through depending on the Degree of previous cold deformation a ductility minimum, which with a low content of Nickel and silicon are hardly present, but with increasing alloy content it becomes more and more pronounced is published ("Low-alloy copper alloys" from the German Copper Institute, Berlin 1966, Pp. 202 to 204, p. 297). So shows z. B. a copper-nickel-silicon alloy, consisting of
1,9 Gewichtsprozent Nickel1.9 weight percent nickel
0,4 Gewichtsprozent Silizium0.4 weight percent silicon
Rest KupferRemainder copper
nach einer Kaltverformung aus dem lösungsgeglühten Zustand mit nachfolgender Warmaushärtung, die in einem Glühen von 1,5 h bei 475° C besteht, folgende mechanische Werte:after cold deformation from the solution-annealed condition with subsequent artificial aging, the consists of an annealing of 1.5 h at 475 ° C, the following mechanical values:
Kaltverformungsgrad 0%Degree of cold deformation 0%
Streckgrenze 46 kp/mm2 Yield strength 46 kp / mm 2
Zugfestigkeit 58 kp/mm2 Tensile strength 58 kp / mm 2
Brucheinschnürung 26°/oConstriction of the fracture 26%
Kaltverformungsgrad 30% 6j Cold deformation degree 30% 6j
Streckgrenze 59 kp/mm2 Yield strength 59 kp / mm 2
Zugfestigkeit 65 kp/mm2 Tensile strength 65 kp / mm 2
Brucheinschnürung 35%Neck area 35%
Bei einem Kaltverformungsgrad von z. B. nur 20% muli man bei den hier vorliegenden Nickel- und Silizium-Konzentrationen entsprechend den bisherigen Erfahrungen (siehe oben zitierte Literaturstelle) eine noch niedrigere Brucheinschnürung als nadi 0 oder 3O°/o Kaltverformung erwarten.With a degree of cold deformation of z. B. only 20% muli one with the nickel and present here Silicon concentrations according to previous experience (see literature cited above) expect an even lower fracture necking than nadi 0 or 30% cold deformation.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem lur Verbesserung des Formänderungsvermögens unter Beibehaltung der Festigkeit von Halbzeugen aus aushärtbaren Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen, die nach einer Warmumformung und Lösungsglühung abgeschreckt, nicht oder nur bis 30% Querschnittsabnahme kaltverformt und anschließend ausgehärtet werden, von einer Kupferlegierung mit I bis 5 Gewichtsprozent Nickel, 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Silizium, Rest Kupfer mit den übüchen Verunreinigungen, beispielsweise Eisen. Zink und Zinn, ausgegangen wird und dieser Legierung noch 0,04 bis 2 Gewichtsprozent Aluminium zugesetzt werden.According to the invention, this problem is solved by a method in which the Deformability while maintaining the strength of semi-finished products made of hardenable copper-nickel-silicon alloys, which are quenched after hot forming and solution annealing, not or only cold-formed up to 30% reduction in cross-section and then hardened, from a copper alloy with 1 to 5 percent by weight nickel, 0.3 Up to 1.5 percent by weight silicon, the remainder copper with the usual impurities, for example iron. Zinc and tin are assumed and this alloy still contains 0.04 to 2 percent by weight of aluminum can be added.
Ähnliche Verbesserungen des Formänderungsvermögens von Halbzeugen aus aushärtbaren Kupfer Nickel-Silizium-Legierungen wie durch das Zulegieren von Aluminium erzielt man auch durch das Zulegieren von Chrom (deutsche Auslegeschriit 12 78 110). Die Verwendung von Aluminium als Zusatz stellt aber gegenüber der Verwendung von Chrom einen erheblichen technischen Fortschritt dar! Chrom läßt sich in Folge seines hohen Schmelzpunkts und der breiten Mischungslücke im System Kupfer-Chrom nur schwer in das Kupfer einlegieren. Im allgemeinen überhitzt man deshalb die Schmelzen vor dem Zusetzen des Chroms bzw. der Kupfer-Chrom-Vorlegierungen. Eine solche Maßnahme bringt erhöhte Schmelzzeiten, erhöhte Energiekosten und die Gefahi vermehrter Wasserstoffaufnahme der Schmelze mit sich. Außerdem bieten chromhaltige Kupfer-Legierungssdrnelzen vermehrte Schwierigkeiten beim Vergießen. Es kommt leicht zu Einschlüssen von Chromoxiden. Aluminium läßt sich hingegen den Kupfer-Legierungsschmelzen ohne jedwede Mühe einlegieren. Es erleichtert im Gegensatz zum Chrom das Vergießen, indem es den Gießstrahl vor Sauerstoff-Aufnahme schützt. Außerdem ist Aluminium erheblich preiswerter als Chrom.Similar improvements in the ductility of semi-finished products made from hardenable copper Nickel-silicon alloys, such as the alloying of aluminum, can also be achieved through alloying of chromium (German Auslegeschriit 12 78 110). The use of aluminum as an additive but represents a considerable technical advance compared to the use of chromium! Due to its high melting point and the wide miscibility gap, chromium can be found in the copper-chromium system difficult to alloy into the copper. In general, the melts are therefore preheated the addition of the chromium or the copper-chromium master alloys. Such a measure brings increased Melting times, increased energy costs and the risk of increased hydrogen absorption by the melt with himself. In addition, copper alloy drums containing chromium present increased difficulties with Shed. Chromium oxide inclusions easily occur. Aluminum, on the other hand, can be used Alloy copper alloy melts without any effort. It makes it easier in contrast to the chrome potting, in that it protects the pouring stream from the uptake of oxygen. Also, is aluminum considerably cheaper than chrome.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zunächst Nickel und Silizium in Form von Vorlegierungen einer desoxidierten Kupferschmelze zugesetzt werden und danach Aluminium entweder in elementarer Form oder auch in Form einer Vorlegierung in die Schmelze einlegiert wird. Nach dem Vergießen der Schmelze und einer anschließenden Knetbearbeitung zu Halbzeug erfolgt ein Abschrecken 'on der Lösungsglühtemperatur. Die Lösungsglühtemperatur soll oberhalb der L öslichkeitsgrenze gewählt werden, etwa bei 800° C. Das Abschrecken kann entweder unmittelbar nach der Knetbehandlung, beispielsweise einem Pressen vorgenommen werden oder auch nach einer Zwischenabkühlung und Erwärmung auf die vorerwähnte Lösungsglühtemperatur. An das Abschrekken, was tunlichst in Wasser erfolgen soll, schließt sich die Warmaushärtung an. Der Werkstoff wird zu diesem Zweck auf Temperaturen zwischen 300 und 500° C erhitzt und dann, sich selbst überlassend, an Luft abgekühlt. Es kann der Warmaushärtung aber auch noch eine Kaltverformung vorgeschaltet werden. Wenn ein aluminiumfreier Werkstoff diesemIn the method according to the invention, it is expedient to proceed in such a way that initially nickel and silicon in the form of master alloys are added to a deoxidized copper melt and thereafter Aluminum either in elemental form or in the form of a master alloy in the melt is alloyed. After pouring the melt and then kneading it into semi-finished products there is a quenching 'on the solution annealing temperature. The solution annealing temperature should be above the solubility limit can be selected, around 800 ° C. The quenching can either be immediate after the kneading treatment, for example a pressing or after a Intermediate cooling and heating to the aforementioned solution annealing temperature. To the deterrence, what should be done in water, if possible, is followed by artificial hardening. The material becomes too for this purpose heated to temperatures between 300 and 500 ° C and then, left to itself, on Air cooled. However, cold deformation can also precede the artificial hardening. If an aluminum-free material does this
3 43 4
Verformungs- und Wannbehandlungsverfahren un- Kaltverformungsgrad 0%Deformation and bath treatment process un- cold deformation degree 0%
terworfen wird und die Kaltverformung nur bis zu Streckgrenze 46 kp/mm2 is subject to and cold deformation only up to a yield point of 46 kp / mm 2
60% beträgt, zeigt sich eine verminderte Brudiein- Zugfestigkeit 58 kp/mm2 60% shows a reduced Brudiein tensile strength of 58 kp / mm 2
schnürung gegenüber dem Halbzeug aus den erfin- Brucheinschnürung 45%constriction compared to the semi-finished product from the invention- breakage constriction 45%
dungsgemäß hergestellten Halbzeugen Legierungen. 5 Kaltverformungsgrad 301Voappropriately manufactured semi-finished alloys. 5 Degree of cold deformation 30 1 Vo
Die nachstehenden Beispiele lassen erkennen, in Streckgrenze 56 kp/mm2 The following examples show that the yield strength is 56 kp / mm 2
welcher Weise die so hergestellten aluminiumhaltigen Zugfestigkeit 63 kp/mm2 which way the aluminum-containing tensile strength produced in this way is 63 kp / mm 2
Legierungen den aluminiumfreien überlegen sind. Brucheinschnürung 53%Alloys are superior to the aluminum-free ones. Reduction of the fracture 53%
Eine aluminiumhaltige Kupfer-Nickel-Silizium-Legie-An aluminum-containing copper-nickel-silicon alloy
rung, bestehend aus io Man erkennt die erhebliche duktilitätssteigemdetion, consisting of io You can see the considerable increase in ductility
1,9 Gewichtsprozent Nickel WirkunS des Alununiurnzusatzes bei den Kaltverfor-1.9 weight percent nickel effect of the aluminum additive in the cold forming
0,4 Gewichtsprozent Silizium mungsgraden von 0 und 30%. Die Festigkeitswerte0.4 percent by weight silicon grades of 0 and 30%. The strength values
0,1 Gewichtsprozent Aluminium !eSen in dl(?en 1^" ,Fal!en mf \ odf nur ^tnn"- 0.1 weight percent aluminum! e S en in dl ( ? en 1 ^ ", Fal ! en m f \ od f nur ^ tnn " -
Rest KuDfer ^1S unter denen der aluminiumfreien Legierung.Remainder KuDfer ^ 1 S among those of the aluminum-free alloy.
15 Das erfinduiigsgemäße Verfahren findet mit Vorzeigt nach einer Kaltverformung aus dem lösungs- teil besonders in dem Bereich Anwendung, in dem geglühten Zustand mit nachfolgender Warmaushär- die aluminiumfreien Kupfer-Nickel-Silizium-Werktung, die in einem Glühen von 1,5 h bei 475° C be- stoffe durch die Warmaushärtung eine besonders steht, folgende mechanischen Werte: kräftige Abnahme der Duktilität erfahren.15 The method according to the invention takes place with demonstration after cold deformation from the solution part, especially in the area of application in which Annealed condition with subsequent artificial aging - the aluminum-free copper-nickel-silicon work, those affected in an annealing of 1.5 hours at 475 ° C by the artificial hardening a special one the following mechanical values: experienced a sharp decrease in ductility.
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