-
Lagermetall Die Erfindung 'betrifft Lagermetalle hoher Verschleißfestigkeit
und Wärmeleitfähigkeit. Bisher wurden hierfür in erster Linie Bleibronzen herangezogen.
Bleibronzen kommen entweder als binäre Legierungenaus Cu und Pb mit höchstens 40o%oo
Pb zur Anwendung oder als Mehrstofflegierungen, die außer Cd und Pb noch Zusätze
von Sn, Ni und Zn enthalten. Das Bleibronze-Normblatt DIN I7I6 enthält beide Gruppen:
die binären Legierungen Pb-Bz I5, Pb-Bz 25 und Pb-Bz 35 sowie die Blei-Zinn-Bronzen
Pb-Sn-Bz 5, Pb-Sn-Bz I3 und Pb-Sn-Bz 2o. Die binären Legierungen haben den Nachteil
geringer Härte und geringen Formänderungswiderstandes; sie kommen deshalb ausschließlich
als Ausgußlegierungen zur Anwendung. Schwierigkeiten bei der Herstellung von Bleibronzen
werden durch das große Erstarrungsintervall und den Unterschied der spezifischen
Gewichte zwischen Primärkristallen und Restschmelze verursacht. Güsse mit feiner
gleichmäßiger Bleiverteilung sind deshalb schwer zu erzielen.
-
Die Erfindung behebt beide Mängel (geringe Härte und schlechte Bleiverteilung)
der binären Pb-Bronzen dadurch, daß sie Grundlegierungen
aus Kupfer-Chrom-Beryllium
mit nicht mehr als I %'o Beryllium und nicht mehr als 6%f an Chrom und Beryllium
zusammen oder Kupfer-Kobalt-Beryllium mit nicht mehr als i % Berylliuni und nicht
mehr als 7a% von Kobalt und Beryllium zusammen verwendet. Vorzüglich sind folgende
Legierungen geeignet: i.o,i%Berylliuin,o.4%Chrom, 99.5% Kupfer; 2. o,4% Beryllium,
2,6% Kobalt, 97,o% Kupfer.
-
Im Lagermetall sind 5o bis i % Blei, bis zu 6% Chrom und Beryllium
zusammen oder bis zu 7 % Kobalt und Beryllium zusammen. wobei das Beryllium nicht
mehr als Io%o beträgt, Rest Kupfer, enthalten. Vorzugsweise werden für Lagermetalle
verwendet:
| I. °,o95 % Be 0,380% Cr 94,525 % Cu 5% Pb |
| 2. o,09 % - o,36 % - 8955 % o - Io % , - |
| 3. o,08 '%' - 0,32 % 79,6o % - 20 % - |
| ü o |
| 4. 0,07 % - o,28 % - 69,65 % - 30% - |
| B. I. o,38 % e Be 2,47% Co 92,I5 % Cu 5 % o Pb |
| 2. o,36 % - 2.34 % - 87 ,3 % - I0 % - |
| 3. o,32 o% - 2.08 % - u77,6 % u - 20% - |
| 4, 0,28 % - z,82 % - 67,9 % a - 30 % - |
Zur Herstellung der Legierungen wird das nötige Kupfer geschmolzen und das Chrom
oder Kobalt entweder direkt als Metall oder als Kupfer-Vorlegierung zugegeben. Nach
I5 Min. wird das Beryllium mit einem Überschuß von etwa o, I %, der desoxydierend
wirkt, in Form einer Kupfer-Vorlegierung zugesetzt. Nach weiteren Io Min. Erhitzung
auf I2oo bis I3oo° wird das Blei zugefügt. Die Schmelze wird mit Holzkohle abgedeckt
und Io Min. nach dem Bleizusatz in Formen gegossen.
-
Zur Erzielung von Bestwerten für die Wärmeleitfähiglkeit und die elektrischen
Eigenschaften wird die Legierung etwa ½2 bis I Stunde auf 75o bis 9oo° erwvärmt,
in Wasser abgeschreckt, 5 Stunden auf 5oo° angelassen und an der Luft abgekühlt.
Gute Lagereigenschaften werden jedoch schon erhalten durch bloßes Anlassen auf 5oo°
während I bis 4 Stunden und Abkühlung an der Luft oder im Ofen, besonders dann,
wenn von schnell abgekühlten Gußstücken ausgegangen wird.
-
Die Grundlegierung aus o, i % Beryllium, o,4% Chrom und 99,5 0% Kupfer
hat im ausgehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von 7o% oder mehr derjenigen
einer Grundlegierung von Kupfer-Blei-Lagermetall und eine Proportionalitätsgrenze
von I2,6 kg/mm2, während die Grundlegierung aus o,4% Dery llium, 2,6%o Kobalt und
97% Kupfer im ausgehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von 45 %o oder mehr
derjenigen einer Grundlegierung von Kupfer-Blei-Lagermetall und eine Proportionalitätsgrenze
von 31,3kg/mm2 hat. Die Grundlegierung des Kupfer-Blei-Lagermetalls ist nicht aushärtbar
und hat im gegossenen Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von So bis 9o% der von kalt
bearbeitetem und geglühtem Kupfer und eine Proportionalitätsgrenze von 2,I kg/mm2.
-
Da das Blei der Legierungen gemäß der Erfindung im freien Zustand
vorliegt, ohne sich nennenswert in der Kupfer-Beryllium-Grundlegierung im festen
Zustand zu lösen, kann letztere nach den obigen Angaben zur Erzielung bester physikalischerEigenschaften
ausgehärtet werden. Der Aushärtungseffekt macht sich durch die Härtesteigerung bemerkbar,
da die Anwesenheit von freiem, in der ternären Kupferlegierung verteiltem Blei die
Eigenschaften der bleifreien Legierungen in Abhängigkeit von der Bleimenge und der
Art der Verteilung bestimmt.
-
Eine gegossene Legierung aus o,360% Be, 2,34% f Co, 87,3%a Cu und
io% Pb hat eine Rockwell-B-Härte von 55. lach I½stundiger Erwärmung auf 5oo° steigt
die Rockwell-B-Härte auf 72. Eine Gußlegierung aus 0,28%o Be, I,82%o Co, 67,9% Cu
und 30% Pb hat eine Rockwell-B-Härte von 35. Nach I½ stündiger Erwärmung auf 5oo°
steigt die Rockwell-B-Härte auf 5.1. Mit den beiden genannten Grundlegierungen und
durch Veränderung des Bleigehaltes können verschiedene Wärmeleitfähigkeiten in weiten
Grenzen erzielt werden, die den Anforderungen bei gringer Belastung und hoher Geschwindigkeit
ebenso wie bei hoher Belastung und geringer Geschwindigkeit genügen.
-
Bei den Legierungen gemäß der Erfindung ist das freie Blei sehr gleichmäßig
im festen Zustand auf Grund folgender beiden Tatsachen verteilt: i. Durch die Gegenwart
des starken Desoaydationsmittels Beryllium scheint die Schmelze aus einer einzigen
flüssigen Phase zu bestehen, und 2. sind die Schmelzen noch ioo° über dem Schmelzpunkt
sehr zäh, so daß ein Absetzen des Bleis während der Schmelze oder während der Verfestigung
nicht eintritt.
-
Die gute Verteilung des Bleis in der festen Legierung ist an einem
gegossenen Stab von 4o mm Durchmesser und 300 mm Länge nachweisbar, der über
alle Ouerschnitte und Längsschnitte gleichmäßige Härte aufweist. Diese 2Ießergebnisse
werden durch mikroskopische
Untersuchungen bestätigt. Werden die
Legierungen mit 3o% Blei auf goo° erhitzt, dann schwitzt lediglich das an der Oberfläche
befindliche Blei aus, während das Innere unverändert bleibt.