Verfahren zum Warmpreßbarmachen von Kupfer und Zinn. enthaltenden
Legierungen Vorliegende Erfindung hat ein Verfahren der Pressung von Kupfer und
Zinn enthaltenden Legierungen ( (Rotguß, Bronze) zum Gegenstande. Es ist bekannt,
daß sich solche Legierungen infolge Warmbrüchigkeit bisher nicht pressen ließen,
und daß alle bisherigen Bemühungen, diese technisch höchst unwillkommene Eigenschaft
zu beheben, erfolglos blieben.Process for making copper and tin hot-pressable. containing
The present invention has a method of pressing copper and alloys
Tin-containing alloys ((gunmetal, bronze) on the subject. It is known
that such alloys could not be pressed due to hot brittleness,
and that all efforts to date have found this technically highly unwelcome property
to fix remained unsuccessful.
Auf Grund umfangreicher, systematisch abgeänderter Versuche wurde
gefunden, daß die Warmbrüchigkeit von Rotguß und Bronze darin ihren Grund hat, daß
deren Kupfer-Zinn-Inhalt bei der Pressung den hiermit verbundenen Temperaturveränderungen
strukturgemäß nicht Folge zu leisten vermag, wodurch Spannungen .entstehen, die
notwendig zum Bruche führen. Diese wichtige Erkenntnis machte die Bahn zur vorliegenden
Erfindung frei, denn offenbar können diese Spannungen dann und nur dann vermieden
werden, wenn die mit der Pressung parallel gehenden, phasentheoretisch zwangsläufigen
Gefügeumwandlun;,en den äußeren Einflüssen schnell genug zu folgen vermögen. Dies
aber ist der Fall, wenn diese Umwandlung Keime vorfinden, die deren unverzögerten
Ablauf bedingen und verbürgen. Es ist, wie ausführliche Versuchsreihen zeigten,
insbesondere die bei 52o° gelegene, bei reiner Kupfer-Zinn-Legierung von etwa 14
bis etwa 320/0 Sn, bei Rotguß und Bronze, sowie überhaupt bei Gegenwart noch
sonstiger Legierungskomponenten sich noch erheblich unterhalb der unteren Grenze
erstreckende Dystektikale, deren überschreitung im allgemeinen mit starken, Brüchigkeit
bedingenden Verzögerungserscheinungen verknüpft ist; sie rühren daher, daß sich
hier eine feste Kristallart in zwei weitere feste Kristallarten spaltet, also hier
eine Umwandlung statthat, die ganz ohne Beteiligung einer ausgleichsfördernden.
(schmelz) -flüssigen Phase vor sich geht. Diese Verzögerungserscheinungen werden
behoben, wenn die genannte Umwandlung sich in Gegenwart von Keimen vollzieht, deren
Schaffung in einem der Erhitzung und Pressung vorausgehenden selbständigen thermischen
Prozesse zu erfolgen hat. Dieser thermische Prozeß besteht darin, daß das schmelzflüssige
Material von einer etwa 3oo bis 45o° über der Dystektikalen gelegenen Temperatur,
d. i. also von etwa $2o bis 970° C, sehr langsam, d. h. mindestens 5 Stunden bis
zur Temperatur der Dystektikalen, d. i. bis 52o°, abgekühlt wird und sodann normale
Abkühlung erhält. Bei dieser langsamen, @ viele Stunden währenden Abkühlung hat
die Legierung reichlich Zeit, sich jeweils in das der betreffenden Temperatur zugeordnete
Gefügegleichgewicht einzustellen, also alle bei der betreffenden Temperatur koexistierenden
Kristallarten auszubilden.
Diese bleiben nach beendeter Abkühlung
in vereinzelten Kristallresten dauernd bestehen und wirken, wenn das Material auf
die Preßtemperatur gebracht wird, als Keime, die beim Preßvorgang die Phasenumwandlungen
auslösen und dadurch den Eintritt von Spannungen unmöglich machen. Derart vorbehandelte
Legierungen zeigen in keinerlei Weise mehr die Eigenschaft von Warmbrüchigkeit,
sie erweisen sich vielmehr als fehlerlos preßbar und als vorzüglich behandelbar.On the basis of extensive, systematically modified experiments, it was found that the hot brittleness of gunmetal and bronze is due to the fact that their copper-tin content during pressing is unable to cope with the associated temperature changes structurally, which creates the necessary tensions lead to rupture. This important finding paved the way for the present invention, because apparently these tensions can be avoided if and only if the phase-theoretically inevitable structural transformations that go parallel with the compression are able to follow the external influences quickly enough. But this is the case when this transformation is found in germs which determine and guarantee that it will take place without delay. As detailed test series have shown, in particular the one at 52o °, with pure copper-tin alloy from about 14 to about 320/0 Sn, with gunmetal and bronze, as well as with the presence of other alloy components, is still considerably below the lower Dystecticals extending across borders, the crossing of which is generally associated with strong, fragility-causing delay phenomena; they stem from the fact that here one solid type of crystal splits into two further solid types of crystal, that is to say, a transformation takes place here which does not involve any one that promotes equilibrium. (molten) liquid phase is going on. These delay phenomena are eliminated when the aforementioned transformation takes place in the presence of germs, the creation of which has to take place in an independent thermal process preceding the heating and pressing. This thermal process consists in that the molten material from a temperature about 300 to 45o ° above the dystectical, ie from about 20 to 970 ° C, very slowly, ie at least 5 hours to the temperature of the dystectical, ie up to 52o °, is cooled and then receives normal cooling. With this slow cooling, which lasts for many hours, the alloy has ample time to adjust itself to the structural equilibrium associated with the temperature in question, i.e. to form all types of crystal that coexist at the temperature in question. After cooling down, these remain permanently in isolated crystal residues and, when the material is brought to the pressing temperature, act as nuclei that trigger the phase changes during the pressing process and thus make the occurrence of stresses impossible. Alloys pretreated in this way no longer show the property of hot brittleness in any way;
Zur Erzielung einer möglichst geeigneten Anzahl und Beschaffenheit
der Kristallreste stellte es sich als vorteilhaft heraus, die wie vorstehend behandelten
Legierungen bei einer Temperatur in der Nähe des Erstarrungspunktes der Legierung,
das sind Temperaturen von etwa 72o bis 92o°, je nach der Zusammensetzung, zu Preßteilen
(Röhren, Stangen) zu verpressen.To achieve the most suitable number and quality
of the crystal residues, those treated as above were found to be advantageous
Alloys at a temperature close to the solidification point of the alloy,
these are temperatures of about 72o to 92o °, depending on the composition, for molded parts
(Tubes, rods) to be pressed.
Daß das Abkühlungsintervall je nach der Zusammensetzung der Legierung
verschieden ist (vgl. z. B. H e y h und B a u e r, Mitteilungen aus dem Kgl. Materialprüfungsamt,
Bd. 28, 1910, S.344 bis 348), und daß die Umwandlungen im Kupfer-Zinn-System nur
eintreten können, wenn die Abkühlung sehr langsam verläuft (vgl. L e d e b u r -
B a 'u e r, Die Legierungen, 6. Aufl., -1924, S. 241 bis 243),. ist bekannt; vorliegende
Erfindung hat aber eine in, einem ganz bestimmten Temperaturintervall gelegene,
geregelte Abkühlung zwecks Erzielung einer ganz bestimmten mechanischen Eigenschaft,
Preßbarkeit, zum Gegenstande, besteht also in einer eindeutigen Zuordnung einer
besonderen Art thermischer Behandlung. zu einer besonderen mechanischen Beanspruchung,
welch letztere erst auf Grund vorliegender Erfindung gesichert ausführbar wird.
So ist beispielsweise eine Kupfer-Zinn-"Legierung mit 85% Kupfer und i 5 % Zinn,
die von etwa 96o bis 52o° möglichst langsam, etwa während 6 bis 8 Stunden, abkühlen
gelassen wird, vorzüglich preßbar, zumal wenn die Pressung selbst bei etwa 76o bis'74o°
erfolgt. Ähnlich gut preßbar wird z. B. Rotguß der Zusammensetzung 84% Kupfer, i2%
Zinn, 1, 5 % Blei, 2 % Zink, o, 5 %# Eisen, ' das bei 97o° während 5 Stunden langsam
bis 52o° abkühlen gelassen und bei Soo° gepreßt wird.That the cooling interval depends on the composition of the alloy
is different (see e.g. H e y h and B a u e r, notifications from the Royal Materials Testing Office,
Vol. 28, 1910, pp.344 to 348), and that the transformations in the copper-tin system only
can occur if the cooling is very slow (cf.L e d e b u r -
B a 'u e r, Die alloys, 6th ed., -1924, pp. 241 to 243) ,. is known; present
However, the invention has a
controlled cooling for the purpose of achieving a specific mechanical property,
Compressibility, to the object, consists in an unambiguous assignment of a
special kind of thermal treatment. to a particular mechanical load,
which latter can only be reliably carried out on the basis of the present invention.
For example, a copper-tin "alloy with 85% copper and i 5% tin,
which cool from about 96o to 52o ° as slowly as possible, for about 6 to 8 hours
is left, excellently pressable, especially when the pressure is even at about 76o to 74o °
he follows. Similarly well compressible z. B. Gunmetal with the composition 84% copper, i2%
Tin, 1.5% lead, 2% zinc, 0.5% iron, slowly at 97o ° for 5 hours
Let cool down to 52o ° and pressed at Soo °.