-
Verwendung von berylliumhaltigen Legierungen aus Metallen der Eisengruppe
zur Herstellung hochwertiger Werkstücke Die nachstehend beschriebene Erfindung gibt
Werkstoffe ,an, die für die Herstellung von solchen Gegenständen besonders geeignet
sind, die gleichzeitig hohe Härte, Elastizität und Korrosionsbeständigkeit besitzen
müssen. Für derartig beanspruchte Gegenstände finden erfindungsgemäß Legierungen
Anwendung, die aus einem Metall der Eisengruppe, aus o,5 bis i, 5 % Beryllium und
aus mehr als 1,5 bis 250;10 von Metallen der Chromgruppe bestehen. Die Metalle der
Chromgruppe sind: Chrom, Molybdän, Wolfram, Uran, die der Eisengruppe: Eisen, Nickel
Kobalt. Den Legierungen kann Kupfer bis zu i o @Io zugegeben sein.
-
Es können auch mehrere Metalle der Eisengruppe, nämlich Eisen und
Nickel, nebeneinander vorhanden sein; dann muß aber der Chromgehalt auf io bis z50to
begrenzt werden, und es muß mindestens o, 5 0%o Kupfer vorhanden sein. Ferner können
die Legierungen .aus o bis 20 0/0 Eisen, i o bis -o % Chrom, o bis iooiö.
Kupfer, o,5 bis 1,5% Beryllium, mehr ,als 5 bis zu 15 % Molybdän oder Wolfram oder
Molybdän neben Wolfram, Rest Nickel, bestehen.
-
Es wurde gefunden, daß diese Legierungen einerseits gegen Säuren und
andere chemische Mittel außerordentlich widerstandsfähig sind und andererseits eine
hohe Elastizität und hohe Härte besitzen, so daß sie für verschiedene Zwecke der
chemischen Industrie sowie beispielsweise auch für Federn verwendet werden können.
-
Federn wurden bisher üblich aus wärmebehandeltem Stahl hergestellt;
aber dieser ist nicht säurebeständig. Es ist bekannt, daß Berylliumlegierungen,
die Metalle der Eisengruppe, aber keine Metalle der Chromgruppe enthalten, eine
verhältnismäßig hohe Festigkeit besitzen. Über die Korrosionsbeständigkeit dieser
Legierungen war jedoch nichts bekannt und erst recht nicht über die von solchen,
die zusätzlich noch Metalle der Chromgruppe enthalten; bei letzteren Legierungen
war auch nichts über die Festigkeit bekannt.
-
Weiterhin sind früher gelegentlich Berylliumlegierungen mit den Grundbestandteilen
Nilekel, Kobalt, Eisen, Kupfer vorgeschlagen worden, die jedoch keine Metalle der
Chromgruppe enthalten sollten. Es ist bekannt, daß derartige chromfreie Legierungen
durch eine Wärmebehandlung weitgehend gehärtet werden können. Solche Legierungen
besitzen aber keine nennenswerte größere Korrosionsbeständigkeit als das ihren Hauptbestandteil
bildende Grundmetall. Ferner muß in diesen Legierungen der Berylliumgehalt mindestens
1,5 o;ö betragen, um ihnen eine Brinellhärte von etwa q.oo zu erteilen: bei niedrigeren
Berylliumgehalten
ist die Elastizität nicht so gut wie diejenige von Stahl. Infolge des hohen Berylliumpreises
und des erforderlichen verhältnismäßig hohen- Berylliumgehaltes ,,."° die wirtschaftliche
Verwendung solcher, ` gierungen innerhalb enger Grenzen, beschr4@ Schließlich ist
bekannt, daß eine Reihe, von Legierungen, beispielsweise Chrom-Nickel-Legierung@en
und Molybdän-Chröm-Nickel-Legierungen; dein Angriff gewisser Säuren widersteht.
Diese Legierungen besitzen aber nicht die erforderlichen mechanischen Eigenschaften,
und es war nicht von vornherein zu übersehen, ob durch den Zusatz von Beryllium
nicht die chemische Widerstandsfähigkeit nachteilig beeinflußt würde.
-
Den vorstehend erwähnten Legierungen gegenüber bietet die Verwendung
von Berylliumlegierüngen, die gleichzeitig Metalle der Eisengruppe und Metalle der
Chromgruppe enthalten, wesentliche Vorteile, da sie, wie vorstehend :erwähnt, befriedigende
mechanische Eigenschäften mit ausreichender chemischer Widerstandsfähigkeit verbinden,
und zwar selbst dann, wenn der Berylliumgehält verhältnismäßig niedrig ist. Ein
besonders geringer Berylliumgehalt ist ausreichend, wenn bis zu zo o'o des Grundmetalls
dieser Legierungen durch Kupfer ersetzt sind. Beispielsweise weist .eine Legierung
aus i 5 0i'o Chrom; io o,0 Molybdän, 8 % -Kupfer, 0,75010
Beryllium und 66,2250110
Nickel im wärmebehandelten Zustand eine Brinellhärte von 430 auf und ist gegen den
Angriff von Salpetersäure hochbeständig bei gleichzeitig guter Beständigkeit gegen
Salzsäure.
-
Die Wärmebiehändlung,, der die Legierungen nach der Erfindung zwecks
Erreichung höchster Härte und Elastizität unterworfen werden müssen, entspricht
denen, die bei den v ergutbaren Aluminium-I%upf er-Magnesium-Legierungen, bei Silicium-Kupfer-Nickel-Legierungen
usw. bereits früher bekanntgeworden sind: Sie besteht darin, daß man die Legierung
in den Zustand einer nahezu völlständigeli festen Lösung durch Erhitzen auf cgoo
bis i i oo° für x/" bis 2 Stunden überführt, wobei sich die Glühdauer nach der Zusammensetzung
richtet, von dieser Temperatur rasch abkühlt ,(abschreckt) und die Legierung auf
25o bis 6oo° anläßt. Auf dieser niedrigen Temperatur wird die Legierung je nach
der Zusammensetzung und dem erwünschten Härtegrad 2 bis 24 Stunden gehalten.
-
Da bereits ein geringer Berylliumgehalt von 0,750/0 jede Legierung
erheblich verteuert, sei nachstehend ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß
zur Verwendung kommenden Berylliumlegierungen beschrieben: Zunächst wird Berylliumchromat
(De Cr04) nach einem der bekannten Verfahren zur Herstellung von Metallchromaten
hergestellt, leeckmäßig, indem man bestimmte Mengen t"nl Berylliumhydroxyd mit eine;
äquivalenten enge :einer wäßrigen Lösung von mischt und eindampft. Dieses Chromat
wird dann mit einer passenden Menge Nickeloxydul und Aluminiumpulver vermengt. Beispielsweise
kann man auf 12 5 Teile Berylliumchromat 75 Teile Nickeloxydul und i65 `rede pulverisiertes
Aluminium verwenden. Ein solches Gemisch gibt nach Entzündung etwa i-oTeil@e einer
Vorlegierung, die etwa 5o0;0 Nickel, etwa q. % Chrom und etwa 7 0,`0 Beryllium enthält,
wobei der Rest aus Oxyden und aus Aluminium besteht. Diese so erhaltene Vorlegierung
stellt ein billigeres Ausgangsmaterial für das Beryllium dar als das Metall, das
durch Elektrolyse erhalten worden ist, und die Legierung kann leicht in eine Charge
eingeführt werden, die nach Schmelzen und Gießen einen vorgeschriebenen Berylliumgehalt
besitzen soll. Bei der Herstellung der Vorlegierung kann das Nickeloxydul ganz oder
teilweise durch Eiseiloxyd, Kobaltoxyd oder durch Mischung dieser beiden ersetzt
werden; um eine Vorlegierung zu erzielen, die mehr Bestandteile enthält, falls dies
für die Zusammensetzung der endgültigen Legierung erwünscht ist.