DE757956C

DE757956C - Die Verwendung von Kupfer-Aluminium-Legierungen fuer Gegenstaende hoher Warmdauerstandfestigkeit

Info

Publication number: DE757956C
Application number: DEH160544D
Authority: DE
Inventors: Justus Dr Wortmann
Original assignee: FINOW KUPFER und MESSINGWERKE
Current assignee: FINOW KUPFER und MESSINGWERKE
Priority date: 1939-09-08
Filing date: 1939-09-08
Publication date: 1953-03-23

Description

Die Verwendung von Kupfer-Aluminium-Legierungen für Gegenstände hoher Warmdauerstandfestigkeit Aluminiumbronzen werden wegen ihrer guten technologischen Eigenschaften in Verbindung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser und wegen der hohen Verschleißfestigkeit seit langer Zeit verwendet. Das Ausmaß ihrer Verwendung ist jedoch bisher verhältnismäßig beschränkt geblieben, wahrscheinlich deswegen., weil diese Legierungen noch nicht dort, eingesetzt wurden, wo sie auf Grund ihres- technologischen Verhaltens besondere Vorteile bringen. Auch Aluminiumbronzen mit Zusätzen von Nickel und anderen Legierungszusätzen, sind nicht in gräßerem Umfange angewendet worden.
Die Erfindung macht sich nun die Beobachtung zunutze, däß Aluminiumbronzen mit 2 bis ro °/o Aluminium, bis. zu etwa 81/o Mangan, Chrom, Eisen oder Kob@alt, allein oder zu mehreren., Rest Kupfer eine besonders gute Wärmdaüerstandfestigkeit bIs zu etwa 5oo bis 6oo° haben. Auf Grund dieser Tatsache wird den genannten Legierungen. ein neues großes Verwendungsgebiet erschlossen, vor allem als Austauschwerkstoffe für teure und devisenbelastete kupfer- und nickelreiche Legierungen, z. -B. für die Herstellung von Rohren, wie sie zu den mannigfaltigsten Zwecken benötigt werden. Es ist zwar bereits bekannt, daß Aluminiumbronzen seewasserbeständigsind, jedoch wurden dieAluminiumbronzen nicht für Teile verwendet, die neben einer guten Seewasserbeständigkeit gleichzeitig auch eine hohe Warmdauers.tandfestigkeit aufweisen müssen.
Für die Beurteilung des Verhaltens eines. wärmebeanspruchten Materials können. die Warmfestigkeit und Warmstreckgrenze bzw. die Warmdauerstandfestigkeit nicht allein herangezogen werden. Diese Angaben reichen vor allem dann nicht aus, wenn das Material nicht in weichem, d. h. bei hoher Temperatur ausgeglühtem Zustand, der gegenüber einer Wärmebeanspruchung unterhalb der Ausglühtemperatur stabil ist, benutzt, sondern in mehr oder weniger stark kaltverformtem bzw. in mehr oder weniger durch Ausglühen entfestigtem Zustand verwendet wird. Die einzelnen Werkstoffe der verschiedenen I.xgierungstypen. zeigen, wenn sie bei hoher Gebrauchstemperatur verwendet werden, Vergütungserscheinungen, die: das Verhalten der Werkstoffe im Laufe der Beanspruchung bereits nach wenigen Stunden stark ändern. Untersuchungen über die Eignung eines Materials an Hand der Warmstreckgrenze, bei denen der Werkstoff nur kurzzeitig der hohen Gebrauchstemperatur ausgesetzt wird, liefern oftmals Angaben, die mit den Ergebnissen der praktischen Erprobung im Widerspruch stehen. So z. B. hat kalt gezogene Kupfer-Nickel-Legierung 70/3o bei 4oo° eine Warmstreckgrenze von etwa z8 kg/mm2. Aber schon nach einer Zeit vorn yoo Stunden; während der das Material der Gebrauchstemperatur von 400°' ausgesetzt wird, fällt die Streckgrenze auf 20 kg/mm2 ab. In ähnlicher Weise hat eine als besonders warmfest angesehene Kupferlegierung mit 5 % Mangan in kalt gezogenem Zustand eine: Warmstreckgrenze von etwa a8 kg/mm2, die jedoch nach ioostündigem Anlassen auf 400° auf y5 kg/mm2 abfällt.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Legierung aus 9 0/0 Aluminium, 5 % Mangan, Rest Kupfer liegen dagegen folgende Verhältnisse vor: Die Warms:treckgrenze in kalt gezogenem Zustand liegt bei 32,5 kg/mm2, nach yoostündigem Glühen bei 4oo` immer noch bei-31,3 kg/mm2, ein Wert, der sich auch bei noch längerer Glühdauer bis zu etwa zooo Stunden nicht mehr ändert. Die Dehnung der angegebenen Legierung liegt nach yoostündigem Glühen bei etwa 28 bis 300J'0, die einer 70/3o Kupfer-Nickel-Legierung hei nur 12%. Außerdem ist die Kupfer-Nickel-Legierung wesentlich weniger warmverformbar als die angegebene Aluminiumbronze.
Die Konstanz der technologischen Werte bei höheren Temperaturen wird gemäß der Erfindung besonders dann aufrechterhalten, wenn der Werkstoff vor der letzten Kaltverformung, die nur gering zu sein braucht, bei Temperaturen zwischen 5oo bis 7oo'! geglüht und abgeschreckt bzw. von höheren Ausglühtemperaturen von beispielsweise 750 bis 900° langsam abgekühlt wird.
Die Korroeionsbeständigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen unter gleichzeitiger Verschleißbeanspruchung, z. B. durch strömende und unter Druck stehende Flüssigkeiten, ist wesentlich besser als die der Kupfer-N ickel-Legi,erungen. Dies mag daran liegen, daß die sich auf den Aluminiumbronzen bildende und vor weiteren Korrosionsangriffen schützende Haut aus Aluminiumhydroxyd schnell wieder neu gebildet wird, wenn sie durch mechanische Einwirkung aufgerissen wurde.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Aluminiumbronzen lassen sich im allgemeinen gleichmäßig gießen und verarbeiten, wobei mit Bezug auf die Verarbeitbarkeit keine ausgeprägte Grenze zwischen Legierungen mit a- bzw. ,ß-Gefüge besteht. Die GieBbarkeit kann jedoch weiterhin durch geringe Zusätze von bis zu o,5 % an Alkalimetallen, insbesondere Natrium, oder Phosphor und Arsen, einzeln oder zu mehreren, verbessert werden. Die technologischen Werte bei höherer Temperatur werden durch diese Zusätze nicht ungünstig beeinflußt, zum Teil sogar erhöht. Das Gefüge im Guß als auch im verformten Zustand wird durch die angegebenen geringen Zusätze gleichmäßiger und wesentlich feiner.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von Legierungen aus z bis yo% Aluminium, bis zu etwa 8% Mangan, Chrom, Eisen, und/oder Kobalt, allein oder zu mehreren, Rest Kupfer zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Warmdauerstandfestigkeit, wie z. B. von Rohren für Vorwärmer auf Schiffen, Turbinenschaufeln, seewassergekühlten Auspufftöpfen u. dgl.
2. Die Verwendung von Legierungen gemäß Anspruch i, die in bereits verformtem Zustand bei etwa 500 bis 700° gegfüht, abgeschreckt und gegebenenfalls anschließend noch kalt verformt worden sind, für dien. Zweck nach Anspruch I.
3. Die Verwendung von Legierungen gemäß Anspruch I, die in bereits verformtem Zustand bei etwa 75o bis. 9oo° geglüht, dann langsam abgekühlt und gegebenenfalls anschließend noch kalt verformt worden sind, für den: Zweck nach Anspruch I.
4. Die Verwendung von Legierungen nach Anspruch I, die noch bis zu o,5°/0 Alkalimetalle oder Phosphor oder Arsen, einzeln oder zu mehreren, enthalten, für den im Anspruch I genannten Zweck. Zur Abgrenzung des Erfindungs,-egenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 31 918, 144 340 französische Patentschrift Nr. 530 585; USA.-Patentschrift Nr. 2 093 380.