DE613253C

DE613253C - Verfahren zur Herstellung von Silizium und Eisen enthaltenden Kupferlegierungen

Info

Publication number: DE613253C
Application number: DEP60576D
Authority: DE
Original assignee: P M G METAL TRUST Ltd
Current assignee: P M G METAL TRUST Ltd
Priority date: 1929-04-04
Filing date: 1929-06-19
Publication date: 1935-05-16

Description

Verfahren zur Herstellung von Silizium und Eisen enthaltenden Kupferlegierungen Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kupferlegierungen. Ihr Zweck ist, Legierungen von der Art der Bronze oder des Messings herzustellen, die bessere Eigenschaften als bisher haben, so daß sie auch für solche Zwecke verwendbar sind, für die die obengenannten Kupferlegierungen bisher in der Regel nicht in Betracht kommen.
Die Herstellung der Kupferlegierungen gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei der Herstellung der Legierung eine Vorlegierung zugesetzt wird, die aus Silizium, Gußeisen oder aus einer Mischung von Stahl und Gußeisen und Kupfer durch Zusammenschmelzen hergestellt ist. Bei der Herstellung dieser Vorlegierung kann sowohl Phosphor als auch Mangan mit zugesetzt werden. Der Eisenbestandteil der Vorlegierung soll vorzugsweise perlitische Struktur besitzen; was man durch vorheriges Zusammenschmelzen von Stahl und Gußeisen erzielen kann, wobei der verwendete Stahl eines oder mehrere der Metalle Nickel, Chrom, Molybdän, Wolfram oder Vanadin enthalten kann.
Es war bekannt, Kupferlegierungen mittels Vorlegierungen herzustellen; auch war bekannt, Eisen entweder als handelsübliches Ferrosilizium oder mittels einer Vorlegierung einzuführen, und zwar wurden zu diesem Zweck Ferromangan-Kupfer-Ferrosilizium, Nickel-Ferrosilizium und Kobalt-Ferrosilizium verwendet. Die Schmelztemperatur muß dabei aber beträchtlich höher als die von Kupfer gehalten werden, so daß Überhitzungen der Schmelze schwer zu vermeiden sind, wodurch das Vergießen erschwert wird und poröse Legierungen mit ungleichmäßigen mechanischen Eigenschaften erhalten werden.
Durch das Verfahren der Erfindung wird eine solche Überhitzung vermieden, so daß die Legierungen sicht leicht vergießen lassen und die daraus hergestellten Erzeugnisse gleichmäßige und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Bei Ausführung der Erfindung in ihrer bevorzugten Form wird die Vorlegierung als besondere Legierung hergestellt, indem zunächst der Eisenbestandteil für die Vorlegierung durch Zusammenschmelzen von Gußeisen und Stahl, der Nickel, Chrom, Molybdän, Wolfram oder Vanadin enthalten kann, erzeugt wird. Man kann jedoch auch von Gußeisen allein ausgehen. Sodann wird das Gußeisen oder die Stahl-Gußeisen-Legierung geschmolzen und Phosphorkupfer zugesetzt. Zu der Schmelze gibt man dann Silizium nach und nach in kleinen Mengen zu, bis der gesamte erforderliche Siliziumbetrag in die Schmelze eingebracht ist, worauf- man dieser Schmelze gegebenenfalls noch Ferromangan zusetzen kann. Zum Schluß n lischt man die erforderliche Menge Kupfer zu. Die Schmelze, die alle gewünschten Bestandteile enthält, wird nun genügend hoch erhitzt, um sie in entsprechend flüssigen Zustand zu bringen oder, wenn dies schon der Fall ist, sofort vergossen.

Die Zusammensetzung dieser Vorlegierung schwankt je nach den besonderen Eigenschaften, die der kupferhaltigen Endlegierung gegeben werden sollen; im allgemeinen wird sie jedoch in einem etwa innerhalb der folgenden Grenzen liegenden Verhältnis hergestellt:

Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . . io bis 30'1o,

Silizium ............... 1o - 70'10,

Mangan . . . . . . . . . . . . . . . o - 1504,

Phosphor ..............

Kupfer . . . . . . . . . . . . . . . . . Rest.

Die beschriebene Vorlegierung kann beispielsweise zur Herstellung einer Kupferlegierung dienen, die den Anforderungen an Geschützbronze entspricht, aber gleichzeitig bessere mechanische Eigenschaften besitzt. Bei Verwendung der Vorlegierung zu diesem Zweck wird der Zinngehalt einer normalen Geschützbronze von der ungefähren Zusammensetzung 65'1o Kupfer, io0jo Zinn und 2'1o Zink durch einen entsprechenden Teil einer in der oben beschriebenen Weise hergestellten Vorlegierung ersetzt. Für diesen besonderen Zweck wird eine Vorlegierung hergestellt, die folgende Zusammensetzung hat

Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16'10

Silizium .... .. 40°10

Ferromangan (handelsübliche Qua-

lität mit etwa 5001o Mangan-

gehalt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7011,

Kupfer . . . . . . . . . . 31 O10,

Phosphorkupfer (Legierung von

etwa 85' /o Kupfer und i 5 °lo

Phosphor) . . . . . . . . . . . . . 6010.

Die Endlegierung mit Hilfe der Vorlegierung wird in der gleichen Weise hergestellt, wie es bei der Herstellung gewöhnlicher Bronze üblich ist, d. h; die Vorlegierung, die z. B. aus Silizium, Kupfer und Gußeisen erschmolzen worden ist, wird mit Kupfer oder einer Kupferlegierung zusammenlegiert. Bemerkt wird ausdrücklich, daß nicht irgendeine prozentuale Zusammensetzung der Endlegierung als neu beansprucht wird, sondern lediglich das vorbeschriebene Verfahren zur Herstellung.

Für gewisse Zwecke ist es nicht notwendig, Zink zu verwenden; gegebenenfalls kann jedoch das Zink oder ein großer Teil davon auch in der Vorlegierung enthalten sein und weitere Mengen an Zink, die etwa erforderlich sind, um der Endlegierung genau die gewünschte Zusammensetzung zu geben, können dem geschmolzenen Kupfer zugesetzt werden. Die Vorlegierung kann dazu dienen, den Zinngehalt ganz oder teilweise zu ersetzen, je nach den Anforderungen, denen die fertige Legierung entsprechen soll. Die Vorlegierung kann auch in wechselnden Verhältnissen dazu benutzt werden, ganz oder teilweise das Zink oder andere Metalle in Messing oder messingähnlichen Sonderlegierungen zu ersetzen.
Beispielsweise hat sich gezeigt, daß eine Legierung, die aus 88010 Kupfer, ioljo der erfindungsgemäßen Vorlegierung und 201o Zink hergestellt wurde, sich ausgezeichnet vergießen ließ und sandgegossene Barren bei der Untersuchung folgende mechanische Eigenschaften aufwiesen: Streckgrenze: etwa 18,7 kg/mm!, Zugfestigkeit: etwa 34,0 kg/mm 2, Dehnung: etwa 12'1o, Brinellhärte: etwa iio (bei Verwendung einer i o mm -kugel und 2000 kg Belastung).
Die Legierung war außerdem preßbar; eine Probe eines gepreßten Stabes zeigte folgende Eigenschaften:

Streckgrenze: etwa 43,5 kg1mm2,

Zugfestigkeit: etwa 63,0 kg/mm2,

Dehnung: 22 '10.

Die Legierung kann auch heiß geschmiedet werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften verändert und verbessert werden. Im folgenden werden zwei typische Beispiele für die Eigenschaften solcher geschmiedeten Legierung gegeben.
i. Heiß geschmiedet und bei Rotglut fertig geschmiedet

Streckgrenze: etwa 28,o kgjmm2,

Zugfestigkeit: etwa 50,o kg/MM"

Dehnung: etwa 52%.

2. Heiß geschmiedet und- bei ungefähr 400° C fertig geschmiedet:

Streckgrenze: etwa 57,0 kglmm2,

Zugfestigkeit: etwa 65,o kglmm2,

Dehnung;: etwa 17'/o.

Dichte

Gegossen: 8,45,

Heiß geschmiedet von 7,5 cm .O' rund auf

2,5 EI: 8,44.

Es hat sich ferner gezeigt, daß -die Eigenschaften der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Legierungen durch Wärmebehandlung verbessert werden können, indem man sie auf eine Temperatur zwischen 80o° und der Temperatur des beginnenden Schmelzens erhitzt und hierauf - beispielsweise durch Eintauchen in Wasser oder 01-abschreckt. Gußblöcke aus der zum Ersatz für Geschützbronze dienenden Legierung zeigten z. B. nach einstündigem Erhitzen auf goo° und Abschrecken in Wasser eine Zugfestigkeit von etwa 39,0 kg/mm2 und eine Dehnung von 2801, Die Wärmebehandlung kann auch so erfolgen, daß die Legierungen in der beschriebenen Weise von einer Temperatur zwischen 8oo° und der Schmelztemperatur abgeschreckt und darauf nochmals auf eine Temperatur von nicht über q.50° erhitzt werden.
Für gewöhnlich empfiehlt sich eine Vorlegierung, die aus io bis 30°/o Gußeisen, io bis 7o1,/0 Silizium und als Rest Kupfer hergestellt ist; empfehlenswert ist auch eine Vorlegierung, die aus io bis 30°/o Stahl und Gußeisen, io bis 70°,o Silizium, o bis ioojo Phosphor und als Rest Kupfer zusammengeschmolzen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Silizium, Eisen und gegebenenfalls Phosphor enthaltenden Kupferlegierungen, bei denen eine Silizium, Kupfer und Eisen enthaltende Vorlegierung zu Kupfer oder Kupferlegierungen zugefügt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorlegierung, bei deren Herstellung der Eisenanteil durch Gußeisen eingebracht wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Vorlegierung an Stelle des Gußeisens eine Mischung von Stahl und Gußeisen verwendet wird.