DE3207247A1 - Schweissgeeignete, korrosionsbestaendige kupfer-nickel-legierung - Google Patents

Schweissgeeignete, korrosionsbestaendige kupfer-nickel-legierung

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Description

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"Schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung"
Die Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung mit verbesserter Schweißeignung, ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer derartigen Legierung sowie einen Schweißzusatzwerkstoff für diese Legierung.
5· Kupfer-Nickel-Legierungen auf der Basis 90 % Kupfer und.ca. 10 % Nickel sind bekannt. Sie zeichnen sich durch gute Korrosionseigenschaften in flüssigen Medien aus. Für die Anwendung im Meerwasser wird dabei Fe in einer Größenordnung von ca. 1,5 % zugesetzt. Von diesen Legierungen wird eine gute Schweißeignung verlangt. Es ist jedoch immer wieder zu verzeichnen, daß diese Legierungen heißrißanfällig sind. Außerdem werden hin und wieder störende Lichtbogenablenkungen verzeichnet, die zu unbrauchbaren Schweißnähten führen können.
■- Man hat versucht, durch Herabsetzung des Anteils der Begleitelemente, insbesondere von Kohlenstoff, Blei, Schwefel, Antimon, Wismut, Tellur und Cadmium die Eigenschaften des Werkstoffes zu verbessern, was jedoch sehr aufwendig ist und nicht immer den gewünschten Erfolgt ,bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine korrosionsbeständige Legierung auf der Basis 90 % Kupfer, 10 % Nickel mit verringerter Heißrißanfälligkeit, verbesserter Schweißeignung und Warmverformbarkeit sowi.e einen dafür geeigneten Schweißzusatzwerkstoff zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die in den Ansprüchen dargestellte Erfindung. Die in den Verfahrensansprüchen angegebenen Maßnahmen verbessern über die reinen legierungstechnischen Maßnahmen hinaus die Schweißeignung, Warmverformbarkeit und Festigkeit.
Die verbesserte Schweißeignung läßt sich durch moderne Heißrißprüfverfahren, wie z.B. den modifizierten Varestraint-Test (s. K. WH ken, DVS-Bericht, Bad. 52, S. 224-228, 3. Intern. Kolloquium 28 u. 29.11.1978: "Schweißen in der Kerntechnik") nachweisen.
Das folgende Beispiel 1 bezieht sich auf eine bekannte Legierung mit der üblichen Wärmebehandlung.
Eine Legierung mit 10,5 % Ni, 1,4 % Fe, 1,1 % Mangan, 0,02 % Kohlenstoff, 0,01 % Phosphor, 0,005 % Schwefel, 0,025 % Zink sowie sonstigen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen von 0,09 %, Rest Kupfer wurde wie üblich warmgewalzt und weichgeglüht. Nach dem Varestraint-Test ergaben sich folgende Rißlängen in Abhängigkeit von der Dehnung bis 0,4 % Dehnung 1,4 % mm Rißlänge,
bei 1 % Dehnung 10 mm Rißlänge,
bei 1,8 % Dehnung 35,4 mm Rißlänge,
bei Dehnungen über 2 % Bruch des Werkstoffes.
Beispiel 2
Eine erfindungsgemäße Legierung mit: 11 % Nickel, 1,6 % Eisen, 0,9 % Mangan, 0,008 % Kohlenstoff, 0,005 % Phosphor, 0,002 % Schwefel, 0,01 % Zink und sonstige erschmelzungsbedingte Begleitelemente mit 0,05 %, 0,02 % Titan und 0,2 % Zirkon, Rest Kupfer, wurde im Gußzustand homogenisierend sechs Stunden ■ . bei 980 *C geglüht. Bei üblicher Walz- und Wärmebehandlung war bei der Schweißbarkeit schon eine wesentlich geringere Lichtbogenablenkung festzustellen. Ein Teil der so behandelten Legierung wurde nach der Warmverformung von 850 * bis 350 *C in bewegter Luft beschleunigt abgekühlt. Das so behandelte Material wurde dem Varestraint-Test unterworfen und ergab folgende Werte:
bei einer Dehnung von 3,5 % rißfrei
bei einer Dehnung von 4 % Rißlänge < 1 mm.
Durch eine anschließende Kaltverformung von 30 % stieg die Festigkeit R von 217 N/mm2auf 235 N/mm2 bzw. die 0,2-Grenze Rp0 2 von 128 N/mm2 auf 160 N/mm2 .
Zusammenfassung

Claims (13)

« # ft ρ Dipl.-!ng. H.-J. Pis-sfcng Herbert^. 22. IGOO Berlin Mannesmann Aktiengesellschaft, Düsseldorf Fall-Nr. 21 "Schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung" Patentansprüche
1. Schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung mit guter
Warmverformbarkeit und hoher Zugfestigkeit, bestehend aus
4 bis 22 % Nickel bis 3 % Mangan, bis 3 % Eisen, bis 0,3 % Silizium, bis 4 % Chrom 0,005 bis 0,2 % Kohlenstoff und wenigstens einem der Elemente Titan, Vanadin, Zirkon, Niob, Tantal oder Hafnium von 0,1 bis 4 %, Rest Kupfer einschließlich nicht vermeidbarer Verunreinigungen.
3 2 U 7 ίί 4 7
2. Schweißgeeignete, korrosionsbeständige.Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 4 bis 12 % Nickel, 0,2 bis 2 % Mangan, 1 bis 2,2 % Eisen
0,005 bis 0,1 % Kohlenstoff.
3. Schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Titan-Gehalt dem 4- bis 5fachen Gehalt an Kohlenstoff entspricht und Titan ganz oder teil weise durch die gleiche Menge Vanadin oder die doppelte Menge Niob oder jeweils die 4fache Menge Tantal oder Hafnium ersetzt ist.
4. Schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkon-Gehalt dem lOfachen Gehalt an Kohlenstoff entspricht.und Zirkon ganz oder teilweise durch die halbe Menge Titan oder Vanadin, die gleiche Menge Niob oder jeweils die doppelte Menge Tantal oder Hafnium ersetzt ist.
5. Verfahren zur Wärmebehandlung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Homogenisierungsglühung bei Temperaturen zwischen 700 und 1050 *C bis über ,mehrere Stunden vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungsglühung zwischen 800 und 1000 *C erfolgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungsglühung unmittelbar nach dem Abguß oder nach der Wa rm formgebung vorgenommen wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Homogenisierungsglühung der Temperaturbereich von 800 bis 350 *C durch Abkühlung schnell durchlaufen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schnelle Abkühlung mittels bewegter Luft oder durch Wasserabschrecken herbeigeführt wird.
10 Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erhöhung der Festigkeitseigenschäften eine anschließende Kaltverformung von mehr als 10 % vorgenommen wird.
1011. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung 30 bis 60 % beträgt.
12. Verwendung der Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 4 als artgleicher Schweißzusatzwerkstoff.
13. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schweißzusatzwerkstoff über den Gehalt des Grundwerkstoffes hinaus zusätzliche Mengen an Desoxydationsmitteln für den Schweißprozeß zugesetzt sind.
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