DE433115C

DE433115C - Process for the production of bearing metals

Info

Publication number: DE433115C
Application number: DEW63044D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH WEISSENSTEIN DR
Current assignee: FRIEDRICH WEISSENSTEIN DR
Publication date: 1926-08-20

Description

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung von Lagermetallen des ternären Systems Zinn, Antimon und Blei, die bei einem Zinngehalt von weniger als 60 Prozent hinsichtlich der Festigkeit den zinnreicheren Legierungen dieser Art, wie sie für hohe Bß= anspruchungen der Festigkeitseigenschaften üblicherweise verwendet werden, gleichkommen und diesen an Plastizität nicht erheblich nachstehen.The present invention aims at the production of bearing metals of the ternary System tin, antimony and lead, with a tin content of less than 60 percent in terms of strength to the more tin-rich alloys of this type, as they are for high Bß = Strength properties are commonly used and are not significantly inferior to these in terms of plasticity.

Die bereits vorliegende Untersuchung der thermischen Gleichgewichtsverhältnisse und die metallographische Untersuchung des ternären Systems Zinn, Antimon und Blei haben zur Konstruktion des in der Zeichnung dargestellten Diagramms geführt (L ο e b e , Zeitschrift für Metallurgie, 8. Band, S. 7). Ferner haben Heyn und Bauer (Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes 1914, Beiheft) Legierungen dieses Systems, ihre Zusammensetzung von 10 zu 10 Prozent variierend, auf Härte und Schlagfestigkeit untersucht und dabei gezeigt, daß bei etwa 22 bis 55 Prozent Zinn eine Drepression der Härte und Schlagfestigkeit eintritt. Durch weitere Untersuchungen \vurde nun festgestellt, daß genau an der Grenze zwischen den Zustandsfeldern II und III ein jäher Anstieg der Stauchfähigkeit einsetzt und diese an der Grenze gegen Zustandsfeld IV ein Maximum erreicht. Ferner wurde gefunden, daß die Depression der Härte gleichfalls scharf an den Grenzen zwischen Zustandsfeld II und III einsetzt und an den Grenzen des Zustandsfeldes III und IV ihr Ende findet. Zur Erklärung dieser einigermaßen überraschenden Sachlage bot sich die schon von Heyn und Bauer festgestellte Tatsache dar, daß das Gefüge im Zustandsfeld III zwei Eutektika enthält, deren eines aus Alpha-Mischkristallen besteht, wodurch gleichzeitig auch die verhältnismäßig hohe Plastizität der vergleichsweise zinnarmen Legierungen dieses Zustandsfeldes erklärlich wird. Diese Erklärung der an das F.eld III gebundenen Festigkeitsdepression hat sodann zu der Lösungsidee geführt, bei Verwendung der Legierungen dieses zwei Eutektika aufweisenden Zustandsfeldes III als Grundsubstanz für Lagermetalle die Festigkeitseigenschaften durch den Zusatz von Metallen zu erhöhen, die mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung bilden.The existing investigation of the thermal equilibrium conditions and the metallographic investigation of the ternary system tin, antimony and lead led to the construction of the diagram shown in the drawing (L ο e b e, Metallurgy magazine, Volume 8, p. 7). Heyn and Bauer (negotiations of the Association for the Promotion of Industrial Work 1914, supplement) alloys this system, varying their composition from 10 to 10 percent, on hardness and Impact strength investigated and shown that at about 22 to 55 percent tin a Drepression of hardness and impact resistance occurs. Through further investigation It has now been established that exactly at the boundary between the state fields II and III a sudden increase in compressibility sets in and this at the limit against State field IV reached a maximum. It has also been found that the depression of hardness is also sharp at the limits between state field II and III and at the limits of state field III and IV comes to an end. To explain this somewhat surprising state of affairs offered that already established by Heyn and Bauer The fact that the structure in state field III contains two eutectics, one of which consists of alpha mixed crystals, whereby at the same time the relatively high plasticity of the comparatively low-tin alloys of this state field can be explained. This declaration of the F.eld III bound strength depression then led to the solution idea Use of the alloys of this state field having two eutectics III as a basic substance for bearing metals, the strength properties due to the addition of metals to increase, which with the metals represented in the Eutecticis a solid Form solution.

Dabei wurde zunächst theoretisch nur erkannt, daß in die Eutektika eingeführte Metalle einen hervorragenden Einfluß auf die Festigkeitseigenschaften der Legierungen haben müßten, ohne daß abzusehen war, in welchem Sinne sich dieser Einfluß geltend machen würde. Qualitative Versuche haben die Annahme bestätigt und ergeben, daß dieser Einfluß z. B. bei Quecksilber, Wismut und Cadmium positiv, d. h'. die Festigkeit erhöhend ist. Durch quantitative Versuche wurden hernach die optimalen und maximalen Grenzen der Zusätze festgestellt. Bei diesen systematischen Untersuchungen zeigte es sich, daß der die Festigkeit erhöhende Einfluß dieser sich im Eutektikum lösenden Metalle auftritt, gleichgültig, ob man Legierungen von Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cu, Sn-Sb-Cu oder auch Pb-Sn-Cu-Legierungen verwendet. Hingegen setzt beispielsweise Thallium, das gleichfalls mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung bildet, die Härte der Legierungen herab. Versucht man, die Härte durch Auflösung anderer Metalle in Legierungen der angegebenen Zusammensetzung zu erhöhen, so findet man,At first it was only recognized theoretically that metals introduced into the eutectics should have an excellent influence on the strength properties of the alloys, without it being anticipated that in what sense this influence would exert. Have qualitative attempts confirms the assumption and shows that this influence z. B. with mercury, bismuth and cadmium positive, d. H'. the strength is increasing. Through quantitative experiments the optimal and maximum limits of the additives were then determined. With these systematic investigations showed that the strength-increasing influence of these metals, which dissolve in the eutectic, occurs, regardless of whether they are alloys used by Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cu, Sn-Sb-Cu or also Pb-Sn-Cu alloys. On the other hand sets, for example, thallium, which is also represented with those in the Eutecticis Metals form a solid solution, the hardness of the alloys down. One tries to overcome the hardship by dissolving others To increase metals in alloys of the specified composition, one finds

daß bei Verwendung aller anderen Metalle als Zinn zugleich auch eine sehr erhebliche Zunahme der Sprödigkeit eintritt. Eine Ausnahme hiervon machen eben nur jene Metalle. welche mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung eingehen, also homogene Mischkristalle bilden.that when all metals other than tin are used, a very considerable one Increase in brittleness occurs. The only exception to this are those metals. which enter into a solid solution with the metals represented in the Eutecticis, that is form homogeneous mixed crystals.

Praktisch kommen für die Grundsubstanz vor allem die folgenden Zusammensetzungsgrenzen in Betracht: Zinn 20 bis 52 Prozent. Antimon 12 bis 20 Prozent, Rest Blei. Die Erprobung hat gezeigt, daß Quecksilber und j Wismut in Mengen von 0,1 bis 3 Prozent die j Brinellsche Härtezahl derartiger weicher Le- j gierungen um 0,3 bis 4⁰ erhöhen und die j spezifische Druckfestigkeit um 25 bis 150 kg pro Ouadratzentimeter steigern. Cadmium i erhöht die Härte bei einer Menge von 0,1 bis 2 Prozent um 1,6 bis 12⁰ Brinell und dieIn practice, the following composition limits come into consideration for the basic substance: tin 20 to 52 percent. Antimony 12 to 20 percent, the remainder lead. Testing has shown that mercury and j bismuth in amounts of 0.1 to 3 percent j Brinellsche hardness number of such soft LE j alloys by 0.3 to 4 ⁰ j increase and the specific compressive strength by 25 up to 150 kg per increase Ouadratzentimeter . Cadmium i increases the hardness at an amount of 0.1 to 2 percent by 1.6 to 12 ⁰ Brinell and the

ao Druckfestigkeit um 90 bis 450 kg pro '■ Quadratzentimeter, d. i. im Maximum etwa : 30 Prozent. Es bietet sich also vor allem | das Cadmium als vorzügliches Mittel zur , Überführung der bezeichneten Grundsub- ■ stanzen in Lagermetalle dar; durch geringe Zusätze von Cadmium gelingt es, Härte und Druckeigenschaften derart zu verbessern, daß die Legierungen mit mittlerem Zinngehalt den Legierungen mit hohem Zinngehalt gleichwertig werden. Das Maximum der Verbesserung stellt sich beim Ersatz von 5 Prozent des Bleigehaltes durch Cadmium ein. Auch Gemische von Wismut und Cadmium können innerhalb derselben Zusammensetzungsgrenzen zur Herstellung der Lagermetalle im Sinne der Erfindung verwendet werden.ao compressive strength by 90 to 450 kg per '■ square centimeter, ie at the maximum about 30 percent. So, above all, | Cadmium is an excellent means of converting the specified basic substances into ■ bearing metals; By adding small amounts of cadmium, it is possible to improve hardness and compressive properties in such a way that the alloys with a medium tin content are equivalent to the alloys with a high tin content. The maximum improvement occurs when 5 percent of the lead content is replaced by cadmium. Mixtures of bismuth and cadmium can also be used within the same composition limits for the production of the bearing metals for the purposes of the invention.

Der Zusatz von kleinen Kupfermengen verhindert in bekannter Weise durch Gitterbildung die Seigerung und trägt ein geringes zur Erhöhung der Härte und Druckfestigkeit bei.The addition of small amounts of copper prevents lattice formation in a known manner the segregation and makes a small contribution to increasing the hardness and compressive strength.

Ausführungsbeispiele.Embodiments.

i. Eine Legierung, enthaltend 40 Prozent Zinn, 4,2 Prozent Kupfer, 16 Prozent Antimon und 39,8 Prozent Blei, zeigt eine Härte von 25,4° Brinell und eine Druckfestigkeit von 1480 kg pro Quadratzentimeter. Wird ι Prozent Blei durch Cadmium ersetzt, so steigt die Härte auf 33,6° Brinell und die Druckfestigkeit auf 1920 kg pro Ouadratzentimeter. i. An alloy containing 40 percent tin, 4.2 percent copper, 16 percent antimony and 39.8 percent lead, exhibits a hardness of 25.4 ° Brinell and a compressive strength of 1480 kg per square centimeter. If ι percent of lead is replaced by cadmium, so the hardness rises to 33.6 ° Brinell and the compressive strength to 1920 kg per square centimeter.

2. Wird bei obiger Legierung das Cadmium durch Wismut ersetzt, so beträgt die Härte 29,5° Brinell und die Druckfestigkeit 1600 kg pro Ouadratzentimeter. Die gleichartig zusammengesetzte Legierung, die an Stelle von Wismut Quecksilber enthält, zeigt eine Härte von 30 ° Brinell und eine Druckfestigkeit vort kg pro Ouadratzentimeter.2. If the cadmium is replaced by bismuth in the above alloy, the hardness is 29.5 ° Brinell and the compressive strength 1600 kg per square centimeter. The similarly composed Alloy containing mercury instead of bismuth shows hardness of 30 ° Brinell and a compressive strength prior to kg per square centimeter.

3. Eine Legierung, enthaltend. 30,0 Prozent Zinn, 3,5 Prozent Kupfer, 16,0 Prozent Antimon und 50,5 Prozent Blei, zeigt eine Härte von 26⁰ Brinell und eine spezifische Druckfestigkeit von 1440 "kg. Wird 1 Prozent Blei durch 0,5 Prozent Cadmium und 0,5 Prozent Wismut ersetzt, so steigt die Härte auf 30⁰ Brinell und die Druckfestigkeit auf 1680 kg pro Ouadratzentimeter.3. An alloy containing. 30.0 percent tin, 3.5 percent copper, 16.0 percent antimony and 50.5 percent lead, shows a hardness of 26 ⁰ Brinell and a specific compressive strength of 1440 "kg. 1 percent lead is replaced by 0.5 percent cadmium and replacing 0.5 percent bismuth, the hardness increases to 30 Brinell ⁰ and the compressive strength of 1680 kg per Ouadratzentimeter.

Claims

Patent Claims:

1. Process for the production of bearing metals of the ternary system tin, Antimony and lead (with or without the addition of copper), characterized in that when using the alloys of the two eutectics exhibiting state field III as the basic substance the strength properties be increased by the addition of metals, which with the metals represented in the Eutecticis one form solid solution.

2. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that mercury, bismuth or cadmium are added to the soft basic substance to increase the hardness and compressive strength will.

3. Bearing metal, consisting of 20 to 52 percent tin, 12 to 20 percent antimony, 0.1 to 3 percent bismuth or mercury and 25 to 67.9 percent lead with or without the addition of copper.

4. Bearing metal, consisting of 20 to 52 percent tin, 12 to 20 percent antimony, 0.1 to 2 percent cadmium and 26 to 67.9 percent lead with or without Addition of copper.

5. Bearing metal, consisting of 20 to 52 percent tin, 12 to 20 percent antimony and 28 to 68 percent lead with the replacement of 5 percent of the lead content by cadmium with or without an additive of copper.

6. Bearing metal, consisting of 20 to 52 percent tin, 12 to 20 percent antimony, 0.1 to 3 percent of a mixture of bismuth and cadmium and 25 to 67.9 percent lead with or without the addition of copper.

1 sheet of drawings.