DE492460C

DE492460C - Verguetung von Kupfer-Silizium-Legierungen

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Publication number: DE492460C
Application number: DEC40461D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-10-04
Filing date: 1927-09-30
Publication date: 1930-02-22

Description

Vergütung von Kupfer-Silizium-Legierungen Es gibt bereits Legierungen von Kupfer mit Silizium, welche als wesentliche Bestandteile Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom enthalten und bei welchen die Siliziummenge gegenüber den anderen Bestandteilen nur eine untergeordnete Rolle spielt. Andererseits sind reine Kupfer-Silizium-Legierungen mit etwa 3,5°o Siliziumgehalt bekannt, die sich durch bedeutende Zerreißfestigkeit auszeichnen. In bezug auf die Härteeigenschaften wurde bei solchen Legierungen bisher angenommen, daß die abgeschreckten Legierungen nahezu den gleichen Härtegrad zeigen wie die langsam abgekühlten. Diese Annahme entspricht, wie der Erfinder festgestellt hat, nicht den Tatsachen, vielmehr hat sich herausgestellt, daß eine Legierung, welche z. B. 6,7°/a Silizium enthält und bei 75o° C abgeschreckt wurde, einen Härtegral von 1o8° Br. aufweist gegenüber 27o° Br. in langsam abgekühltem Zustande. Eine Legierung ferner, die z. B. 6°/0 Silizium besitzt, zeigt eine Härte von 8o° Br. nach dem Abschrecken und 22o° Br. nach dem langsamen Abkühlen. Man kann im allgemeinen sagen, daß die langsam abgekühlten Legierungen mit verhältnismäßig großem 5iliziumgehalt eine nicht unbedeutende Brüchigkeit aufweisen. Demgegenüber ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß durch Abschrecken anstatt durch langsames Kühlen solche Legierungen nicht nur bearbeitungsfähig, sondern auch gleichzeitig gegen Korrosion widerstandsfähig werden. Das Verfahren gemäß Erfindung besteht darin, daß die Legierung zunächst bei 5oo bis 8oo° C vorzugsweise unter gleichzeitiger Knetbearbeitung, wie Schmieden oder Walzen, sodann bei 72o bis 82o° C, geglüht und hierauf in Wasser abgeschreckt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Feststellung, daß die Gußblöcke, welche 5 bis 6,7°/a Silizium enthalten, der Glühbehandlung unterworfen werden können und daß man dadurch die Gestalt der Gußblöcke verändern kann, was bis jetzt nicht möglich war, da die Legierungen von Kupfer mit Silizium, welche jetzt im Händel als Cuprosilizium gebräuchlich sind, mehr als zo% Silizium enthalten.
Die Legierungen gemäß Erfindung unterscheiden sich von den sonstigen durch die vollständige Abwesenheit von Mangan und den Eisenmetallen, welche Silizide bilden, die beständiger sind als die Kupfersilizide. Der einzige beachtenswerte Zusatz bei der vorliegenden Legierung ist nur Magnesium, weil dasselbe Kupfer desoxydiert und sich mit Silizium nicht verbindet. Die Legierungen haben eine hochgesteigerte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion einerseits und eine wesentlieh verminderte Härte andererseits, so daß die Gußblöcke maschinell bearbeitungsfähig sind.
Die Erfindung gründet sich auf folgende Tatsachen: r. daB bei Temperaturen oberhalb 500° C (diese hängen von der Zusammensetzung ab) Kupfer-Silizium-Legierungen, enthaltend über 3,7 % Silizium und unter 6,7 % Silizium, eine ganz homogene Zusammensetzung besitzen und technisch gut maschinell bearbeitungsfähig sind; 2. daß dieser homogene Zustand aufrechterhalten werden kann durch Abschrecken von einer Temperatur von 75o bis 8oo° C, wodurch ein Metall von großer Duktilität erzielt wird, selbst wenn 6,50/0 Silizium zugegen sind; 3. daß die kalte maschinelle Bearbeitung die Eigenschaften dieser abgeschreckten Zusammensetzungen nicht verändert; 4. daß Kupfer-Silizium-Legierungen mit 3,7 bis 6,7 %.Silizium, welche maschinell bearbeitet und einer Glühbehandlung unterworfen sind, sich durch großen Widerstand gegen Karrosion auszeichnen.
5. Die Grenze des festen Lösungsvermögens bei der Zimmertemperatur und aufwärts bis auf 5oo° C ist bei 3,700 Silizium gefunden worden.
6. Die Grenze des festen Lösungsvermögens steigt mit der Temperatur, bis sie 6.7 % bei 8oo° C beträgt.
7. Die Streifung der Kristalle einer Siliziumlegierung mit über 3,700 Silizium erfolgt infolge der Bildung von parallelen Reihen von dünn ausgefüllten Körnchen eines sekundären Bestandteiles, wahrscheinlich einer Verbindung von der Formel Cu.,Si.
Das Abschrecken von einer Temperatur, welche viel höher ist als diejenige, bei welcher diese Ausfällung beginnt, läßt die Kristalle klar und streifenfrei sowie beseitigt das Mattwerden und schnelle Korrosionswirkung. Es ist z. B. gefunden worden, daß eine Legierung, enthaltend 5010 Silizium, wenn sie heiß bei 70o bis 75o° C gewalzt und dann von der Temperatur 700° C abgeschreckt wurde, leicht kalt gewalzt werden kann und eine Festigkeit von 9 i4o kg in Quadratzentimeter mit 5'% Dehnung nach einer Durchmesserverminderung von 6o% erreicht. Bei einem weiteren Beispiel ist eine Legierung mit 6,5 % Silizium vollkommen gut bei einer Temperatur von 720 bis 82o° C maschinell zu bearbeiten. Wird sie heiß geschmiedet oder gewalzt und dann von 75o bis 8oo° C abgeschreckt, so zeigt sie eine Festigkeit von 4 92o kg in Quadratzentimeter mit 30 % Dehnung und besitzt einen wesentlichen Widerstand gegen Korrosion. Außerdem, während diese Legierung in gegossenem Zustande im wesentlichen keine Widerstandsfähigkeit gegen Schläge oder Stöße zeigt, besitzt sie einen Widerstand von i,i Meterkilogramm, wenn sie während 6 Stunden bei 8oo° C geglüht und dann abgeschreckt wurde. Wenn sie heiß maschinell bearbeitet und von einer Temperatur von 75o bis 8oo° C abgeschreckt wurde, so besitzt sie eine Stoßfestigkeit von 3,32 Meterkilogramm. In abgeschrecktem Zustande ist sie vollständig homogen, und ihre Kristalle, welche zu der sogehannten festen Alphalösungsphase gehören, sind streifenfrei.
Folgendes Beispiel zeigt eine besondere Ausführungsform des Verfahrens in Anwendung auf die Herstellung von gedrückten Kesselblechen mittels einer 6,5prozentigen Siliziumlegierung: a) Es wird eine Schmelze von der gewünschten Zusammensetzung in üblicherWeise hergestellt und das geschmolzene Kupfer vorn@gsweise mittels Magnesiums .d,esoxydi:ext. Die Schmelze kann außer Silizium geringe Mengen von Zinn (bis auf 20/0) oder Zink (bis auf 5010) oder Aluminium (bis auf 30/0) enthalten.
b) Die Schmelze wird in eine Form gegossen, wodurch ein flacher Gußblock von etwa 5 cm Dicke hergestellt wird.
c) Der Gußblock wird in einem Ofen bei etwa 75o° C während 12 Stunden und dann bei 78o° C während 3 Stunden gehalten.
d) Der Gußblock wird bis auf 3,5 bis 4 cm geknetet, z. B. heiß geschmiedet, um das Saigern auszuschließen, und alsdann bis auf die gewünschte Dicke gewalzt; es wird Sorge getragen, damit die Temperatur des Metalls nicht über 82o° C und nicht unter 72o° C überschreitet.
e) Das gewalzte Blech wird in einem Ofen während einer Stunde bei 75o bis 8oo° C geglüht und in Wasser abgeschreckt.
f) Das kalte Blech wird gelbgebrannt.
g) Das Drücken beginnt mit öfterem Anlassen bei 75o bis 8oo° C abwechselnd mit dem Abschrecken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Vergütung von Kupfer-Silizium-Legierungen mit etwa 3,7 bis 6,700 Silizium, die praktisch frei von Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zunächst bei 5oo bis 8oo° C vorzugsweise unter gleichzeitiger Knetbearbeitung, wie Schmieden oder Walzen, sodann bei 72o bis 82o° C geglüht und hierauf in Wasser abgeschreckt wird.
2. Ausführungsform .des Verfahrens nach Anspruch i auf Legierungen mit bis 6,704 Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung und die Knetbearbeitung bei Temperaturen von 7oo bis 82o° C vorgenommen wird.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch r auf Legierungen mit etwa 6,5°/o Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zunächst bei einer Temperatur von 72o bis 82o° C geglüht, dann bei derselben Temperaturspanne geknetet und schließlich von einer Temperatur von 75o bis 8oo° C abgeschreckt wird.