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Kupferlegierung Die unter dem Namen Bleibronzen bekannten Legierungen
des Kupfers und Bleies, welche vorwiegend als Lagerwerkstoffe Verwendung finden,
machen infolge des großen Erstarrungsintervalles beider Metalle es schwierig, die
angestrebte feine Verteilung von Kupfer und Blei im Gefüge mit Sicherheit zu erreichen.
Es wurde schon vorgeschlagen, diese Schwierigkeiten durch weitere Legierungszusätze,
wie Zinn, Nickel, Mangan, Kadmium oder Schwefel, zu v°rmindern, aber die kornverfeinernde
Wirksamkeit dieser Zusätze ist nur gering oder sogar bestritten, und sie bringen
außzrdem noch nachteilige Wirkungen, wie Herabsetzung des Einlauf- und Notlaufvermögens,
oder im Falle des Schwefelzusatzes eine interkristalline Versprödung-mit sich.
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Erfindungsgemäß wird Kupfer-Blei-Legierungcn wechselnder Zusammensetzung
noch Kalzium in Höhe von o,i bis io °/o zulegiert. Es wurde gefunden, daß durch
Zusätze von Kalzium zu Kupfer-Blei-Legierungen eine sehr erhebliche Verfeinerung
der Bleiverteilung im Gefüge bewirkt und zugleich das Notlaufv;3rmögen noch erhöht
werden kann. So genügen schon Zusätze von o,i °/o Kalzium, um eine merkliche Verbesserung
der Bleiverteilung im Gefüge zu bewirken. Mit größeren Kalziumzugaben wird die kornverfeinernde
Wirkung verstärkt, und es tritt eine Erhöhurg der Härte ein.
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Durch die Höhe des Kalziumzusatzes gelingt es somit, die jeweils erforderliche
Härte einzustellen. Für Legierungen, welche für das Angießen an Stahl bestimmt sind,
von welchen also keine hohe Härte und Festigkeit gefordert wird, genügen meist Kalziumzusätze
von o,i bis 3 °/o bei Verhältnissen von Kalzium zu Blei wie i : 3oo bis i : io,
während bei der Herstellung
von Lagern ohne Stützschale vorteilhaft
von der Härtung durch höhere Kalziumgehalte, solchen bis etwa io °/o, bei Verhältnissen
von Kalzium und Blei von etwa i : 5 bis i : i, Gebrauch gemacht wird.
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In folgender Übersicht werden Beispiele von erfindungsgemäßen Legierungen
und ihren Härten gegeben:
| Nr. |
| Blei Kalzium Kupfer Härte: Brinelleinheiten |
| 1 27 0,5 Rest 40 |
| 2 20 6 - 130 |
| 3 12 q. - iio |
Die in der Übersicht aufgeführten Brinellhärten beziehen sich auf den Gußzustand.
Durch Glühen- bei höheren Temperaturen können sie auffällig stark erniedrigt werden.
Beispielsweise geht dabei die Härte von Legierung 2 auf etwa 6a Brinelleinheiten
zurück.
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Eine Steigerung der Härte der Legierungen kann durch den Zusatz von
Nickel, Eisen, Mangan, Aluminium, Zinn, Kadmium und andere derartige bekannte, zur
Härtung von Kupfer dienende Metalle erzielt werden. Sie können einzeln oder gemeinsam
zulegiert .werden und insgesamt bis 3 °/o ausmachen.
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Die günstige Wirkung des Kalziumzusatzes ist auf die Bildung von intermetallischen
Verbindungen des Kalziums mit Blei zurückzuführen. Durch diese Verbindungsbildung
wird je nach dem Verhältnis von Kalzium zu Blei die niedrig schmelzende Bleiphase,
welche beim Vergießen von binären Bleibronzen so große Schwierigkeiten macht, vermindert
oder entfernt zugunsten intermetallischer Verbindungen, welche sich als Gefügebestandteile
der Kupferlegierungen noch günstiger auf die Lagereigenschaften auswirken als das
elementare Blei. Auf diese Bildung von höher schmelzenden intermetallischen Verbindungen
ist es auch zurückzuführen, daß beim Glühen der erfindungsgemäßen Legierungen mit
entsprechend hohem Kalziumgehalt bei Temperaturen bis zu 8oo° kein Ausschwitzen
von Blei wie bei. den binären Bleibronzen zu beobachten ist. Die Möglichkeit des
Weichglühens ist in vielfacher Hinsicht, sei es unmittelbar zur Minderung der Härte
der Legierungen selbst oder bei im Verbund mit Stahl befindlichen Legierungen zur
Wärmebehandlung des Stahles, von Vorteil.
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Die vorerwähnten Wirkungen des Kalziums in Kupfer-Blei-Legierungen
vermögen in gewissem Maße auch die anderen Erdalkalimetalle Strontium und 'Barium
auszuüben. Es kann daher in den erfindungsgemäßen Legierungen das Kalzium teilweise
oder ganz durch diese Erdalkalimetalle ersetzt werden.
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Als weitere Vorzüge der erfindungsgemäßen Legierungen seien noch ihre
hohe Verschleißfestigkeit und gute Spanbarkeit auch auf Automaten erwähnt. Wichtig
ist auch, daß selbst die härteren von ihnen verhältnismäßig weiche Stahlwellen nicht
angreifen.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen ist nicht nur auf
die Herstellung von Büchsen und Gleitlagern beschränkt; die härteren von ihnen können
zur Herstellung von allen anderen dem Verschleiß durch Gleitung und Reibung ausgesetzten
Gegenständen dienen.