DE2742729A1

DE2742729A1 - Weissmetall-lagerlegierungen auf zinnbasis

Info

Publication number: DE2742729A1
Application number: DE19772742729
Authority: DE
Inventors: Sanae Mori
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1977-04-22
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1978-10-26
Also published as: GB1552051A; BE859059A; DE2742729B2; JPS53131922A; US4150983A; DE2742729C3; JPS5716176B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der bekannten üblichen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis.

Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, wie sie bekannt sind, enthalten im allgemeinen 1 bis 10 % Cu, 3 bis 15 % Sb, und O bis weniger als 15 % Pb, wobei alle die Prozentangaben auf das Gewicht bezogen sind und wobei der Rest Sn ist und unvermeidbare Verunreinigungen eingeschlossen sind.

Unter den üblichen Legierungen wird diejenige, die kein Blei enthält, als ein Material für hohe Geschwindigkeiten und für

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Lager mit hohen Belastungen verwendet. Wird diese Legierungsart für grosse Schiffsdieselmaschinen oder für andere allgemeine Industriemaschinen verwendet, dann ist es wesentlich, dass man zum Erzielen guter Eigenschaften des Lagers die Struktur der Legierung feinkörnig macht. Gewöhnlich wird ein Abschrecken nach dem Giessen als die einzigste Möglichkeit angesehen, um dies zu erzielen.

Ein Problem liegt jedoch vor, dassmit dem Ansteigen der Grösse und der Kompliziertheit der Konstruktion des Lagers es ausserordentlich schwierig wird, dieses zur Zeit des Giessens wirksam abzuschrecken.

Die vorliegende Erfindung trägt zur Lösung dieses Problems bei und beruht auf zahlreichen Untersuchungen und Experimenten. Es wurde festgestellt, dass durch die Zugabe von geringeren Mengen anderer Elemente zu den üblichen Legierungen eine Verfeinerung des Kornes ermöglicht wird, ohne dass man Abschrecken muss und dass selbst durch langsames Abkühlen allein die kubischen Kristallkörner (SbSn) und nadeiförmigen Kristallkörner (CUgSn₅), die in den Strukturen der Legierungen erkennbar sind, in feinkörniger Form kristallisiert werden können und dass dadurch die Lagereigenschaften beachtlich verbessert werden können.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue, auf Zinn aufgebaute Weissmetall-Lagerlegierung zur Verfügung zu stellen, in welcher die kubischen Kristallkörner und die nadeiförmigen Kristallkörner in der Legierungsstruktur sehr fein ausgebildet werden können, indem man lediglich nach dem Giessen langsam kühlt, wodurch die Eigenschaften der Legierung als Lagerlegierung verbessert werden.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine neue, auf Zinn aufgebaute Weissmetall-Lagerlegierung zur Verfügung zu stellen, indem man Cr und seltene Erden zu den bekannten üblichen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis zusetzt, so dass kubische und nadeiförmige Kristallkörner in der Legierungsstruktur erkennbar werden und durch lediglich langsames Abkühlen nach dem Giessen ausgebildet werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine neue auf Zinn aufgebaute Weissmetall-Lagerlegierung zur Verfügung zu stellen, bei welcher Chrom und Mg zu den bekannten üblichen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis gegeben werden, so dass man auch hier die kubischen und die nadeiförmigen Kristal lkörner in der Legierungsstruktur erhält und zwar in sehr feiner Grosse und zwar nur durch langsames Abkühlen nach dem Giessen.

Gemäss einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung werden neue Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis zur Verfügung gestellt, bei denen Cr, seltene Erden und Mg zu den bekannten üblichen Legierungen zugegeben wird, wobei auch in diesem Fall die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner in der Legierung ausgebildet werden und man eine feinkörnige Struktur lediglich durch langsames Kühlen nach dem Giessen erhält.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine neue Weissmetall-Lager legierung auf Zinnbasis zur Verfügung zu stellen, welche eine erhöhte Reissfestigkeit hat, wobei man Cd zu den vorerwähnten neuen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis zugibt.

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Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, eine Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis aufzuzeigen, welche eine erhöhte Dehnbarkeit hat, die erzielt wird, indem man Co zu den genannten neuen auf Zinn aufgebauten Weissmetall-Lagerlegierungen zusetzt und wodurch man eine feinkörnige MikroStruktur erhält.

Die Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis gemäss der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden:

(1) Eine Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis, enthaltend 0,005 bis 0,5 Gew.% Cr und 0,001 bis 1 Gew.% eines seltenen Erdelementes zusätzlich zu den Zusammensetzungen der üblichen auf Zinnbasis aufgebauten Weissmetall-Lagerlegierungen.

(2) Eine Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis, enthaltend 0,005 bis 5 Gew.% Cr und 0,001 bis 1 Gew.% Mg zusätzlich zu den Zusammensetzungen der üblichen auf Zinnbasis aufgebauten Weissmetall-Lagerlegierungen.

(3) Eine Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis, enthaltend 0,005 bis 0,5 Gew.% Cr, 0,001 bis 1 Gew.% eines seltenen Erdelementes und 0,001 bis 1 Gew.% Mg zusätzlich zu den Zusammensetzungen der üblichen auf Zinn aufgebauten Weissemetall-Lagerleg ierungen.

(4) Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, wie vorher unter (1) bis (3) beschrieben, wobei weiterhin 0,1 bis 2 Gew.% Cd zugegeben wurde.

(5) Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, wie vorher in (1) bis (3) beschrieben, wobei 0,005 bis 0,5 Gew.% Co zusätzlich zugegeben wurde.

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(6) Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, wie vorher in (1) bis (3) beschrieben, worin 0,1 bis 2 Gew.% Cd und 0,005 bis 0,5 Gew.% Co zusätzlich zugegeben werden.

Fig. 1-13 sind Mikrofotografien in 100-facher Vergrösserung von Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis. Die Fotos in der linken Reihe zeigen die Strukturen nach dem Abschrecken und in der rechten Reihe die Strukturen nach dem langsamen Abkühlen.

Fig. 1-3 zeigen Legierungsstrukturen der üblichen Legierungen,

Fig. 4-11 zeigen Legierungsstrukturen der erfindungsgemässen Legierungen,

Fig. 12+13 zeigen Legierungsstrukturen der Legierungen für Vergleichszwecke ,

Fig. 14-16 sind grafische Darstellungen und zeigen die Wirkung der Additive auf die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner in den Legierungen gemäss der Erfindung ,

Fig. 17 ist eine grafische Darstellung, welche die Wirkung des Cd-Zusatzes auf die Reissfestigkeit der Legierung gemäss der Erfindung zeigt.

Der Grund, warum die oberen und unteren Grenzwerte für die Mengen der zuzufügenden Elemente innerhalb der vorerwähnten Prozentsätze festgelegt wurde und die vorteilhaften Wirkungen

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dieses Elementenzusatzes werden nachfolgend nach angegeben. Alle Mengen der Legierungselemente sind in Gew.% angegeben.

(1) Cr: 0,005 bis 0,5 %

Dadurch werden nadeiförmige Kristallkörner gebildet und die Festigkeit,insbesondere die Dehnbarkeit, werden erhöht. Mit weniger als 0,005 % ist der Impfeffekt nur gering. Bei einer Zugabe von mehr als 0,5 % wird nicht ein weiterer Effekt erzielt und die unnötige Zugabe von Chrom erhöht die Oxidation der Schmelze und vermindert ihre Giessbarkeit.

(2) Das seltene Erdmetall bzw. die seltenen Erdmetalle: 0,001 bis 1 %

Diese Elemente ergeben zusammen mit Cr eine Verfeinerung der kubischen Kristallkörner und eine Erhöhung der Festigkeit und der weiteren Dehnbarkeit. Verwendet man weniger als 0,001 % so werden merkliche Impfeffekte nicht erzielt. Die Wirkung der Zugabe nimmt mit Ansteigen auf 1 % ab. Eine darüber hinausgehende Zugabe erhöht die Oxidation des geschmolzenen Metalles und vermindert die Giessbarkeit. Von dem seltenen Erdmetall oder seltenen Erdmetallen das oder die man zusetzt kommen ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Ce, La, Y, Nd, Pr und Sn oder Mischungen davon oder auch Mischmetalle (beispielsweise solche Legierungen, die auf dem Markt sind und die annähernd 48 bis 98 % Ce und als Rest im wesentlichen die anderen seltenen Erdelemente, wie La, Nd, Pr und Sm enthalten) in Frage. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wurde eine

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Mischung von seltenen Erdmetallen, nämlich ein Mischmetall aus 48 % Ce, 30 % La, 10 % Nd, 5 % Pr und 7 % insgesamt Pn, Sm und Eu verwendet (diese Mischung wird nachfolgend einfach als seltene Erdelemente oder -metalle bezeichnet).

(3) Cd: 0,1 bis 2 %

Dieses Element erhöht die Festigkeit, ohne die Zähigkeit der Legierung zu beeinflussen. Die Erhöhung der Festigkeit ist gering, wenn weniger als 0,1 % verwendet werden. Eine Zugabe in Mengen oberhalb 2 % macht die Legierung brüchig und erniedrigt auch die Festigkeit bei hohen Temperaturen, weil eine eutektische Reaktion mit dem Sn stattfindet.

(4) Co: 0,005 bis 0,5 %

Dieses bewirkt zusammen mit Chrom eine synergistische Wirkung hinsichtlich der Verfeinerung der nadeiförmigen Kristallkörner und eine Erhöhung der Festigkeit und insbesondere auch der Dehnung. Die Zugabe in Mengen von weniger als 0,005 % ergibt nur einen geringen Effekt auf die Animpfung und die Zugabe in einem überschuss über 0,5 % verbessert die Wirkung nicht mehr. Eine unnötige, im überschuss erfolgende Zugabe erhöht die Oxidation der geschmolzenen Legierung und verschlechtert die Vergiessbarkeit des geschmolzenen Metalls.

(5) Mg: 0,001 bis 1 %

Zusammenwirkend mit Cr hat dieses eine synergistische

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Wirkung auf die Verfeinerung der nadeiförmigen Kristallkörner und bewirkt eine Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Dehnung. Gibt man weniger als 0,001 % hinzu, so ist die Impfwirkung gering und die Wirkung nimmt bei Zugabe von 1 % ab. Eine unnötige Zugabe beschleunigt die Oxidation der geschmolzenen Legierung und erniedrigt deren Vergiessbarkeit.

(6) Die kombinierte Wirkung der vorerwähnten Additive, Cr, seltene Erdelemente und Cd oder Cr, Mg und Cd:

Die kombinierte Wirkung auf Cr und seltenen Erdelementen oder Cr und Mg ergibt eine Verfeinerung sowohl der kubischen Kristallkörner als auch der nadeiförmigen Kristallkörner und die weitere Zugabe von Cd bewirkt eine Erhöhung der Festigkeit.

(7) Die kombinierte Wirkung der vorher erwähnten Additive, Cr, seltene Erdelemente und Co oder Cr, Mg und Co:

Die kombinierte Wirkung von Cr, seltenen Erdmetallen oder Cr, Mg und Co, bewirkt sowohl eine extreme Verkleinerung der kubischen Kristallkörner als auch der nadeiförmigen Kristallkörner.

(8) Die Kombinierte Wirkung der vorerwähnten Additive, Cr, seltene Erdelemente, Co und Cd oder Cr, Mg, Co und Cd:

Durch die kombinierte Wirkung von Cr, seltenen Erdelementen und Co oder Cr, Mg und Co, werden die kubischen Kristallkörner und die nadeiförmigen Kristallkörner

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extrem klein und durch die weitere Zugabe von Cd wird eine höhere Festigkeit erzielt.

(9) Die kombinierte Wirkung der Additive, Mg, seltene Erdelemente oder Mg und seitende Erdelemente:

Durch die Zugabe von Mg oder seltenen Erdelementen zu den üblichen auf Zinn aufgebauten Weissmetall-Lagerlegierungen werden die kubischen und nadeiförmigen Kristalle nicht kleiner. Die Zugabe von Mg zusammen mit seltenen Erdelementen hat keinen Einfluss auf die Verkleinerung der kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner.

Nachfolgend sollen die erfindungsgemässen Legierungen mit den üblichen Legierungen und anderen Legierungen in den Tabellen und 2 und in Fig. 1 bis 17 verglichen werden. Die Giessmethode und die Prüfbedingungen waren für alle Legierungen, die in Tabelle 3 gezeigt werden, die gleichen.

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Tabelle"

Art der Legierung	Zeichnung Nr.	Chemische Zusammensetzung (Gew.%)	Cu	Sb	Cd	Cr	Co	seltene Erdmetalle	Mg	Sn
übliche	Fig. 1	3.5	9.3	-	-	-	-	-	Rest
Legierun gen	Fig. 2	3.4	9.2	0.6	-	-	-	-	it
	Fig. 3	3.3	9.5	0.7	0.09	--	-	-	!I
	Fig. 4	3.5	9-5	-	0.09	-	0.10	-	tt
erfindungs- gemässe Le gierungen	Fig. 5	3.4	9.4	0.7	0.10	-	0.10	-	ti
	Fig. 6	3-5	8.7	-	0.10	0.11	0.10	-	It
	Fig. 7	3.4	9.9	0.7	0.09	0.12	0.10	-	tt
	Fig. 8	3-5	9.5	-	0.10	-	-	0.05	ti
Vergleichs- legierun- cren	Fig. 9	3.4	9.4	0.7 .	0.09	-	-	0.05	tt
Fig. 10	3-3	9.2	-	0.08	0.12	-	0.05	It
Fig. 11	3.4	9.1	0.7	0.09	0.12	-	0.05	" KJ
Fig. 12	3.2	8.4	0.7	-	-	0.10	-
Fig. 13	3.2	8.5	C.6	-	-	-	0.05	I. "J CO

Anmerkung; In der Tabelle 1 werden die für die seltenen Erdmetalle und Mg angegebenen Mengen auf die tatsächlich zugefügten Mengen bezogen, während die Mengen der anderen Elemente diejenigen sind, die man durch eine chemische Analyse der jeweiligen Legierung erhält.

O CO OO I

ro -j ro

Tabelle 2

ο co oo *·* ca

en «η a»

	-	Zeichnung Nr.	Reissfe stigkeit (kg/cm2)	abgeschreckt	Mechanische	Eigenschaften	abgekühlt	Härte (Hr)	to
Art der Legierung			9.6			langsam	Dehnung	22.5	fs)
übliche Legierun			10.0		Härte (Hr)	Reissfe stigkeit (kg/cm2)		25.5	ro
gen			10.0		27	6.2		26.5
	Vergleichs legierun gen		9.0		29-5	6.7		25
			10.0		29	7.9		27.5
erfindungs gemässe			9.1		25 .	8.1		25
Legierun gen		10.5		30	8.2		27.5
	9.0		26	8.2		25
	10.2		29	9.5		26.5
	9.2		25	8.0		24
	10.7		29	8.1		23.5
	10.4		25	7.9		27
	10.2		29	9.7		26.5
Fig. 1			30	6.6
Fig. 2	Dehnung	28	7.8	3
Fig. 3	8.5		3-5
Fig. 4	8-	6
Fig. 5	15.5	8
Fig. 6	20	7
Fig. 7	17	8.5
Fig. 8	17	9
Fig. 9	21.5	10
Fig. 10	19 ·	9.5
Fig. 11	20.5	11.8
Fig. 12	19.5	8
Fig. 13	20.5	3
	11	5
	12.5

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Tabelle 3

Giessbe- dingungen	Kühlver fahren	Giesstem- peratur	Formtem peratur	Verfesti gungszeit
abschrecken	45O°C	Raumtem peratur	10 Sekun den
langsames Abkühlen	500⁰C	300⁰C	15 Minuten

Fig. 1 bis 13 sind Mikrofotografien von 100-fachen Vergrösserungen. Sie zeigen die Struktur der Prüfkörper, die man durch Probestücke von üblichen Legierungen, den erfindungsgemässen Legierungen und den Vergleichslegierungen erhielt, welche die Zusammensetzung gemäss Tabelle 1 hatten und die unter den in Tabelle 3 angegebenen Giessbedingungen hergestellt worden waren. Tabelle 2 zeigt die mechanischen Eigenschaften der Legierungen mit den chemischen Zusammensetzungen wie sie in Tabelle 1 angegeben sind.

Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen die Strukturen im abgeschreckten Zustand (die Fotografien auf der linken Seite) und solche die langsam gekühlt wurden (die Fotografien auf der rechten Seite) bei bekannten Legierungen. Die Legierungsstrukturen in Fig. 1 bestehen hauptsächlich aus Sn und enthalten Cu und Sb. In Fig. werden festere Legierungsstrukturen gezeigt, bei denen zusätzlich noch Cd in der Legierung der Fig. 1 enthalten ist.

Fig. 3 zeigt verfestigte Legierungsstrukturen der Legierung

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von Fig. 2, die mit Chrom angeimpft wurde.

Fig. 4 bis Fig. 11 zeigen die Legierungen gemäss der Erfindung, wobei die Fotografien auf der linken Seite die Strukturen nach dem Abschrecken zeigen und die Fotografien auf der rechten Seite die Strukturen zeigen, die man beim langsamen Abkühlen erhält. In Fig. 4 werden Legierungsstrukturen gezeigt, bei denen kubische und nadeiförmige Kristallkörner raffiniert werden. Diese Legierungen wurden hergestellt, indem man Cr und seltene Erdelemente zu den Legierungen gemäss Fig. 1 hinzufügte. Wie aus diesen Fotos hervorgeht, sind die nadeiförmigen Kristallkörner und kubischen Kristallkörner, insbesondere die letzteren, sehr viel raffinierter, im Vergleich zu denen, die man bei den herkömmlichen Legierungen erkennt.

In Fig. 5 werden verstärkte Legierungsstrukturen der Legierungen gezeigt, bei denen Cr und seltene Erdelemente zugegeben wurden, wodurch sowohl die kubischen als auch die nadeiförmigen Kristallkörner sehr fein werden und wobei weiterhin Cd zugegeben wurde, wodurch die Festigkeit der Legierung gemäss Fig. 1 erhöht wurde.

Fig. 6 zeigt die Strukturen einer Legierung, bei denen die kubischen und die nadeiförmigen Kristallkörner durch Zugabe von Cr, Co und seltenen Erdelementen zu den Legierungen gemäss Fig. raffiniert wurden. Es kann festgestellt werden von diesen Fotografien, dass die nadeiförmigen Kristallkörner sehr klein durch die kombinierte Wirkung von Cr und Co werden.

Fig. 7 zeigt eine Legierungsstruktur, bei welcher kubische und nadeiförmige Kristallkörner durch die Zugabe von Cr, Co und seltenen Erdelementen zu den Legierungen gemäss Fig. 1 raffiniert werden, wobei man auch eine Erhöhung der Festigkeit

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durch weitere Zugabe von Cd erhält.

Fig. 8 zeigt die MikroStruktur einer Legierung, die erhalten wurde durch Zugabe von Cr und Mg zu den Legierungen gemäss Fig. 1. Wie aus den Fotografien klar ersichtlich wird, sind die nadeiförmigen Kristallkörner und die kubischen Kristallkörner viel kleiner im Vergleich zu denen der üblichen Legierungen. Dieser Raffinierungseffekt ist besonders bemerkenswert bei den kubischen Kristallkörnern.

Fig. 9 zeigt die Strukturen einer Legierung, die durch Zugabe von Cr und Mg zu den Legierungen gemäss Fig. 1 erzielt wurde, wodurch nicht nur eine Raffinierung der kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner erfolgte, sondern durch Zugabe von Cd auch eine Erhöhung der Festigkeit.

Fig. 10 zeigt die Struktur einer Legierung die erhalten wurde durch Zugabe von Cr, Co und Mg zu der Legierung gemäss Fig. 1, um dadurch die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner darin zu raffinieren. Aus diesem Foto wird ersichtlich, dass die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner sehr klein durch die kombinierte Wirkung von Cr und Co werden.

Fig. 11 ist eine MikroStruktur einer Legierung die erhalten wurde durch Zugabe von Cr, Co und Mg zu der Legierung gemäss Fig. 1, wodurch man die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner darin wesentlich kleiner machte und durch die Zugabe von Cd, wodurch die Festigkeit der Legierung erhöht wurde.

Fig. 11 und 12 zeigen Legierungsstrukturen für Vergleichszwecke. Die Fotografien auf der linken Seite zeigen Strukturen von Legierungen, die abgeschreckt wurden, und die Fotografien auf

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der rechten Seite zeigen solche von Legierungen, die langsam gekühlt wurden. In Fig. 12 wird die Struktur einer Legierung gezeigt, die durch Zugabe von seltenen Erdelementen erhalten wurde und in Fig. 13 wird die Struktur einer Legierung gezeigt, die durch Zugabe von Mg zu der Legierung gemäss Fig. 2 erhalten wurde. Wie aus den Fotografien deutlich hervorgeht, sind die Strukturen darin überhaupt nicht raffiniert im Vergleich zu denen der üblichen Legierungen. Dies zeigt, dass die Zugabe von Mg oder seltenen Erdmetallen alleine nicht ausreicht, um eine Raffinierung der Kristallkörner zu bewirken.

Aufgrund von zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, dass die Zugabe einer Kombination von Cr und seltenen Erdelementen oder von Cr und Mg oder Cr, Mg und seltenen Erdelementen zu den üblichen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, bestehend aus Cu, Sb und Sn, eine kombinierte Wirkung auf die Raffinierung der nadeiförmigen Kristallkörner und noch bemerkenswerter auf die kubischen Kristallkörner hat und dass durch die weitere Zugabe von Co eine weitere Raffinierung der kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner durch die kombinierte Wirkung erzielt wird und dass durch die weitere Zugabe von Cd eine Erhöhung der Festigkeit der Legierungen erzielt wird.

In Tabelle 2 werden die Ergebnisse von Versuchen gezeigt, bei denen die mechanischen Eigenschaften (nach Abschrecken oder nach langsamem Abkühlen) der üblichen Legierungen, der erfindungsgemässen Legierungen und der Legierungen für Vergleichszwecke verglichen werden. Aus dieser Tabelle kann man entnehmen, dass die erfindungsgemässen Legierungen, insbesondere die Legierungen, die langsam gekühlt wurden, den üblichen Legierungen hinsichtlich der Festigkeit, aufgrund der bewirkten

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Kornraffinierung überlegen sind.

Fig. 14 bis 17 zeigen den Zusammenhang zwischen den zugegebenen Mengen der zugegebenen Elemente und deren Wirkung auf die Legierungen gemäss der Erfindung. Die Wirkung, welche durch Cr und seltene Erdelemente oder Cr und Mg auf die Raffinierung der kubischen Kristallkörner ausmachte, wenn man die Legierungen langsam kühlte (unter den gleichen Giessbedingungen, wie in Tabelle 3 angezeigt), wird in Fig. 14 gezeigt, in welcher die vertikale Achse die mittlere Länge einer Seite der nadeiförmigen Kristallkörner angibt und die horizontale Achse die Mengen an Mg und seltenen Erdelement(en). Während die Mengen von Cu und Sb bei 3/5 % bzw. 9 % Gehalten wurden, variierte die Menge an Cr zwischen drei verschiedenen Werten, nämlich 0,005 % 0,1 % und 0,5 %, wobei alle Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind.

Die Grafik zeigt an, dass die kombinierte Wirkung durch die Zugabe von Cr und seltenen Erdelement(en) oder Cr und Mg eine Raffinierung der kubischen Kristallkörner bewirkt. Die Kombination von Cr mit seltenen Erdelement(en) oder mit Mg zeigt den kornverkleinernden Effekt bei Cr-Mengen von 0,005 % oder mehr, aber diese Wirkung nimmt nicht mehr zu, wenn Cr 0,5 % übersteigt. Aus der grafischen Darstellung ist auch ersichtlich, dass sowohl das oder die seltenen Erdmetall(e) und Mg nicht wirksam die kubischen Kristallkörner raffinieren können, wenn sie in Mengen von weniger als 0,001 % zugegeben werden, und dass die Wirkung nicht mehr erhöht wird, wenn sie in Mengen, die 1 % übersteigen, zugegeben werden.

Fig. 15 zeigt die Wirkung von Cr auf die Kornraffinierung der nadeiförmigen Kristallkörner in den Legierungen beim langsamen Kühlen (wie bei den Giessbedingungen in Tabelle 3). Die horizontale

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Achse gibt den Prozentsatz an Cr an, der variiert wird, während die Prozentsätze von Kupfer 3,5 %, Sb 9 % und seltenen Erdmetall(e) 0,1 % und Mg 0,05 % betragen und die vertikale Achse gibt die mittlere Länge der nadeiförmigen Kristallkörner an.

Die grafische Darstellung zeigt, dass Cr wirksam ist hinsichtlich der Raffinierung der nadeiförmigen Kristallkörner bei einem Prozentsatz von Cr von 0,005 % oder mehr, aber dass diese Wirkung aufhört, wenn man den Prozentsatz von Chrom über 0,5 % erhöht.

Die Wirkung von Cr und Co auf die Grosse der nadeiförmigen Kristallkörner in den Legierungen beim langsamen Abkühlen (wie den Giessbedingungen gemäss Tabelle 3), wird in Fig. 16 gezeigt, in welcher der Prozentsatz an Cu 3,5 %, der an Sb 9 %, der an seltenen Erdmetall(en) 0,1 % und an Magnesium 0,05 % ist, wobei der Prozentsatz an Cr drei verschiedene Werte beträgt, nämlich 0,005 %, 0,1 % und 0,5 %, und der Prozentsatz an Co längs der Horizontalachse aufgezeichnet wird, und wobei alle Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind und die mittlere Länge der nadeiförmigen Kristallkörner auf der vertikalen Achse angezeigt wird. Man kann aus der grafischen Darstellung erkennen, dass die Kombinationswirkung von Cr und Co, die nadeiförmigen Kristallkröner sehr klein in der Länge macht und dass diese Wirkung beobachtet werden kann bei einem Gehalt, bei dem Cr und Co 0,005 % übersteigen und bei einem Gehalt oberhalb 0,5 % nicht weiter ansteigt.

Fig. 17 zeigt die Wirkung der Mengen an Cd auf die Reissfestigkeit. Der Gewichtsprozentsatz an Cd, der variiert wurde, wird

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längs der Horizontalachse aufgetragen und die Reissfestigkeit längs der vertikalen Achse. Die Mengen an anderen Elementen, die 3,5 % Cu, 9 % Sb, 0,1 % Cr und 0,1 % seltene Erdmetall(e) jeweils in Gew.% ausmachten, wurden alle konstant gehalten.

Die für die Reissfestigkeit verwendeten Teststücke waren aus Probestücken nach dem Abschrecken hergestellt worden. Die grafische Darstellung zeigt an, dass die Zugabe von Cd zu der Legierung, bei welcher die Struktur durch die Zugabe von Cr und seltenen Erdmetall(en) zu den üblichen Legierungen raffiniert wurde, ausreicht, um die Reissfestigkeit zu erhöhen.

Das Kadmium beginnt eine solche Wirkung zu zeigen, wenn seine Mengen 0,1 % übersteigen. Übersteigt die Menge 2 %, dann nimmt jedoch die Dehnung ab und die Festigkeit bei hohen Temperaturen geht verloren wegen der eutektischen Reaktion mit Sn.

Nach einem der zahlreichen Ausführungsformen bei den Legierungen gemäss der Erfindung kann ein oder können mehrere seltene Erdmetall(e) wirksam zusammen mit Cr verwendet werden, um die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner kleiner zu machen aber es ist besonders vorteilhaft ein Mischmetall zu verwenden, welches eine Mischung der erwähnten seltenen Erdemtalle darstellt und zwar sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus praktischen Gründen, wie den Kosten dieser Stoffe und deren leichte Handhabung.

Wie vorher erwähnt, weisen die erfindungsgemässen Legierungen, bei denen die kubischen und nadeiförmigen Kristallkörner kleiner gemacht werden als bei den üblichen Weissmetall-Lagerlegierungen auf Zinnbasis, verbesserte Lagereigenschaften auf und

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sind deshalb als Lager für grosse Schiffsdieselmaschinen und andere grosse Maschinen oder Vorrichtungen geeignet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verbesserte Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis, bestehend im wesentlichen in Gew.% aus 1 bis 10 % Cu, 3 bis 15 % Sb, O bis 15 % Pb, 0,005 bis 0,5 % Cr und 0,001 bis 1 % eines oder mehrerer Metalle der seltenen Erden, wobei der Rest Sn ist.

2. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis, bestehend

in wesentlichen aus 1 bis 10 % Cu, 3 bis 15 % Sb, O bis 15 % Pb, 0,005 bis 0,5 % Cr und 0,001 bis 1 % Mg, wobei alle Prozente auf das Gewicht bezogen sind, und der Rest Sn ist.

3. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,005 bis 0,5 Gew.% Co enthält.

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4. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin O,1 bis 2 Gew.% Cd enthält.

5. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,1 bis 2 Gew.% Cd enthält.

6. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,1 bis 2 Gew.% Cd enthält.

7. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,005 bis 0,5 Gew.% Co enthält.

8. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin O,OO5 bis 0,5 Gew.% Co enthält.

9. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin O,OO1 bis 1 Gew.% Mg enthält.

10. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin O,OO5 bis 0,5 Gew.% Co enthält.

11. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,1 bis 2,0 Gew.% Cd enthält.

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12. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin 0,005 bis 0,5 Gew.% Co enthält.

13. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

14. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

15. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

16. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

17. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

18. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

609843/0556

19. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind,welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

20. Weissmetall-Lagerlegierung auf Zinnbasis gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass die seltenen Erdelemente ein Mischmetall sind, welches eine Mischung der seltenen Erdelemente ist.

609843/0566