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Durch Wärmebehandlung vergütbare Kupferlegierung Die Erfindung betrifft
Kupferlegierungen, die gleichzeitig Aluminium und Eisen enthalten. Kupferlegierungen
mit Aluminium- und Eisenzusätzen sind an sich bereits bekannt; so sind Kupferlegi.erungen
mit 3 bis io% Aluminium und o,1 bis io% Eisen zur Herstellung funkenfreier Werkzeuge,
solche mit 5,5 bis 13% Aluminium und 4.,5 bis S0/0 Eisen, als Werkstoft für Arbeitsgeräte
zur Verarbeitung von Glas- oder ähnlichen Massen in flüssigem oder plastischem Zustande
empfahlen.
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Es ist auch bekannt, daß Kupferlegierungen mit io bis 12% Aluminium
und geringen Zusätzen an Eisen durch Wärmebehandlung in ihren Eigenschaften beeinflußt
werden können. Auch bei einer Legierung mit etwa i i,5 % Aluminium und 5,50/0 Eisen
lassen sich durch Wärmebehandlung, und zwar durch Glühen bei 60o bis ; oo ° C und
Abschrecken sehr gute mechanische Gesamteigenschaften erreichen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Eisen und Aluminium enthaltende
Kupferlegierungen, die sich gegenüber den bisher bekannten Legierungen, abgesehen
von den verhältnismäßig höhen Aluminiumgehalten, durch erheblich höhere Eisengehalte
auszeichnen. Die Gehalte sind so bemessen. daß diese Legierungen sich durch eine
Wärmebehandlung vergüten lassen. Die Legierungen bestehen bei hoher Temperatur,
abgesehen von Eiseneinlagerungen, im wesentlichen aus einem Gefügebestandteil, der
seinerseits bei rascher Ab-
kühlung auf niedrige Temperaturen in ein nadliges
Zwischengefüge mit bisher noch nicht geklärten
Zwischenzuständen
bzw. Gefügebestandteilen übergeht. Es hat sich gezeigt, daß sich in derartigen Eisen
und Aluminium enthaltenden Kupferlegierungen durch Vergütung eine sehr hohe Festigkeit
und eine gute Streckgrenze bei beachtlicher Dehnung erreichen lassen, so daß ihre
Verwendung für hochbeanspruchte Konstruktionsteile, die zudem noch chemischen Einflüssen
unterworfen sein können, _ empföhlen werden kann.
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Die Kupferlegierungen gemäß Erfindung bestehen aus in bis '14% Aluminium
und 9 bis 15°/o Eisen, Rest Kupfer. Diese Legierungen lassen sich gut gießen und
in,der Hitze gut pressen, schmieden und walzen. Sie werden gemäß Erfindung durch
Wärmebehandlung vergütet; indem sie bei Temperaturen über foo° C geglüht und anschließend
in Wasser abgeschreckt -werden, wodurch ihnen hohe mechanische Gütewerte verliehen
werden. Die Glühtemperaturen sind für Legierungen, deren Aluminiumgehalt an der
unteren bzw. oberen Grenze der angegebenen Gehalte liegt, etwas höher zu wählen
als für Legierungen mit mittlerem Aluminiumgehalt: Die Glühtemperaturen können bis
dicht unter die untere Erstarrungstemperatur der Legierung gesteigert werden; jedoch
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mit den Temperaturen nicht so hoch zu gehen,
da dann wiederum eine gewisse, wenn- auch nicht sehr starke Verschlechterung der
mechanischen Eigenschaften eintritt. Temperaturen von etwa 80o° C sollten nicht
überschritten werden. Diese an sich nicht ohne weiteres verständlicheTatsache hängt
offenbar damit zusammen, daß die Umwandlungen, die in dem bei hoher Temperatur beständigen
Gefügebestandteil beim Abschrecken auftreten, auch noch etwas durch die Höhe der
Glühtemperatur vor dem Abschrecken beeinfiußt werden.
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DerGegenstand der Erfindung wird im folgenden an einem Beispiel erläutert:
Aus einer Legierung mit etwa 13 % Aluminium, 10070 Eisen, Rest Kupfer, wurden Blöcke
unter entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen gegossen, bei hoher Temperatur auf Rundstangen
verpreßt bzw. verwalzt und an der Luft erkalten gelassen: Aus der Mitte der Stange
wurden Abschnitte entnommen und nach 1stündiger Glühung zwischen 550 und
80o° C in Wasser abgeschreckt. Dabei ergaben sich bei Glühtemperaturen von etwa
65o bis 700° C die besten mechanischen Gesamteigenschaften, und zwar für die gepreßten
Stangen eine Festigkeit von 1i15 bis @iI25 kg/mm2, eine Streckgrenze von 5o bis
6o kg/mm2 bei einer Dehnung von 5 bis 9%, für die gewalzten Stangen eine Festigkeit
von 95 bis -105,'kg/mm2, eine Streckgrenze von 4o bis 501cg/mm2 bei einer Dehnung
von 7 bis .110%. Im Ausgangszustand und nach Abschrecken von 550° C Glühtemperatur
war die Dehnung der untersuchten Abschnitte unter 1%. Nach dem Abschrecken von 80:o°
C: Glühtemperatur lag der Mittelwert deutlich an der unteren .der oben angegebenen
Streugrenze; während die Dehnung um etwa ein Drittel geringer war als bei den bei
650 bis 70o° C vergüteten Proben. Derartige hohe mechanische Gesamteigenschaften
sind bisher bei Kupferlegierungen, die Aluminium und Eisen als Zusätze enthalten,
noch nicht erreicht worden. Darüber hinaus ist es überraschend, daß diese Eigenschaften
bei einem Kupfergehalt unter 8o % erzielbar sind.