DEP0050004DA - Nickel-Kupfer-Guß-Legierungen - Google Patents

Nickel-Kupfer-Guß-Legierungen

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DEP0050004DA
DEP0050004DA DEP0050004DA DE P0050004D A DEP0050004D A DE P0050004DA DE P0050004D A DEP0050004D A DE P0050004DA
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DE
Germany
Prior art keywords
nickel
alloys
zirconium
cast alloys
copper
Prior art date
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Expired
Application number
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English (en)
Inventor
Raymond Herman Mahwah New Jersey Schaefer
Edmund Merriman Westfield Wise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mond Nickel Co Ltd
Original Assignee
Mond Nickel Co Ltd
Publication date

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Description

IM Irfiistog betrifft lü^ml^fi®r™Q®B^Jj®gß.®tmgm$ die iss%t80 i;1©to für des GieSea von VeiitilkSrpern Gnw iClbar, Mersni aber rdelit beschränkt Siate
SIalg^ j;ri©ü Tea Ventilen und aneh 'andere· SaStMM Iiaben ^el hohen Temperaturen, zu® Teil Me zu mehreren hundert Grad, au arbeiten* In Tieisn Fällen nahen diese GuSteile nicht ms ^mmn^h^msfrmkmgm standzuhalten» sondera müssen auch tarösioasfeisi sein» /ils Beispia I seien »$f-3raeir?@atili f ir IatoMtiTes. genannt» di§ hei Teaperatwea to IiEgefSiir 400° C IMcks von 28 kg/«2 aussuhsiten haben.
Vorwiegend aus Iickal Kupfer bestehende legierung gea, Si© unter dett ^aaen n^oa»X«^9tallff hkwmt sind, nahen die star Herstellung tea Ventilen und anderen. Guß teilen dieser Art erwünschte Giößfähigkeit und Korrosionsfes tigkait» aber hei ungefähr 430° C vsraindert sieh die f#0tigk©ii start*
.Dit vorliegende ärflstag beruht auf der'-^rkiaatnist
daß die « amies tigiait von ii0kel*Ii.ff@r*L@gi@nagfs dureh
Zum Schreiben vom
Btiftgea Idaiasr Kengta Sirkoa sola* verbos^rt tmrüm ksna« Bi@ ÄrAög dar zlrfcoahaltlgea !IlckeKupfsr^uagieriingss bsi bohsa Tenpsraturen söigt eine beaerkenawerte iteigeruag gegenüber alrkoofreien Legierungen gleicher 2usa«ssststtsg# IUsses ist auestret wiehlig soto&I fiir ''bsrböansprucihuageB dar %»tigktit als msh dafür, cisS bei großen '..•borbslesttmgea ^toaä to Bölriebs #la Brueh sieht plSfcsUöh ©Iatritlt soaäsra «la© gegisst usymmg Toyangtbit
fttoräe forner gefunden» SaS trots Vorhen&smeeia TO Mrkon dis 'IitniQrasgeQ «roicteS gute GieSefgimeebsftea nsbea» cim ?9»ti!fck8rpsrr oder dergleieaea mittels CieSsa hersssteilen. s voiwgesfctst» dsS rdilsiw©» Lobieastoff aaä iiangaa oder Slsea oder beide la fBsgös»8seßea laösgea ?©rtea«ft#
GeaUS vorliegeadar .'irflndttsg Ist ö^Og Ms IfO # Zirkon Legisruagfa augafügt*. als siladestsas 5^ !Höfel sowie tAbwh ©der äaagas oder beide la ©iasr d&ssataeage Ma » iiohleaetoff to C #04 Ma 0,6^ Silisiaa Wi CfJ Ms .5 %sl ^upfar la eiasr Z$mg& rm zai&deste&s ICf· aathaitea* iriiMuügsgsiatS w&rdea dies© lfgienmfaa für Zugstücke vasnseadet» öl« b©i TeiageraiuTia toa 550° 0 wad darüber Sti srbeilea Isab«*
iwr Torsugsraeise «asu^asidesde elrfcoagebait Msgt yoa to Te^raturea ab, für 3ie die 'Gußatiefe© bestirnt giad, sails ¥oa den Zugfestigkeiten * dia die QuSteila each kurzer ir-iärmiing uad sech langer aadeaterader ^rwaraang habea sls$a» wobei to Xetetere Zagfestigleitemrt elaea Kiawsii f&r die ^asrsteaflfeatigkait gibt« B©i Arbeits&e & ?eratorea
Zum Schreiben vom
a, ^üettl^mf f ^f^aS-Lsgiti'ffipa0-Bla,t 3
Ms? gm 48ö°Ö beträgt der Törztifpwsis# anaarsonäenxle Zirkongehalt eno.ifcernä U»04 Ms ö*5ü;!-# Weaa äle &rbBl tsteaperstar 538° Q Vmltkt9 kann der günstigste 2irkengehalt Ms m CmSQfS · betragen« Versuche» die ror ein» bei 427°C erfolgten Bruch engaoteilt w& war#bs Keigt©a» tlaB «er IrsitIosg einer gut» Ssiaerstasdftefigkeit ©in SirkoRgshaH wm O9??·"' vorteilhaft ist» Bti eines nieärigeren Te^eretur&n argute Sirkon-* gohftlte τοπ 05 Ms 0t20:;i ©ins «,»saal vorteilhef - ^r •.Slgense gften» .Cs eise gute tferhintag tos rIgesseIisftea bei HasaEK temperatur und b$i Iiehss 'Ttsperstaresf gute GidSbarireit aoide Wirtschaftlichkeit "bsi suverifcssiger Herstelltmg an or Blsleaf kamt ein Zirkonf-efealt von v»05 Ms Of vortei IIiaft
Das Zirkon kann, cter ge scha© Isenen Legierung in irgendeiner geeigneten Fom Imigegsto wsräss* !fofrie&enstellenle Ergebnisse wstSm bsi /scaeadong lter hasileisüöliöbeB ^iiisiss^ iiirfeoa«tegisriiEg erzielt» Sie ungefä&r 48;" iiUziist ·4H Sirlcosf lest .Sissa enthalt* ebenso alt einer lirköB^iek®!* Iegieruag aus YiM 'Zirkon w»d 53t* nahezu reinen ^iokele· Vor den Zufügen ÖesSirkons yird die Schaelse mit einem geeigneten DtS0xj%tis3Siaittöl, ra Beispiel Slligiasi. &ange& oder dergleichen, .iesasjäiert* Sei Öer HerstelLung von IUckelupfor-Lsgiarungen ist es. gewöhnlich erforderlich» ein Aiesent alt honor Sohwefelsfiinitit» m& Beispiel iiiS^sssiaat Kalsiiisi mti far gleichen« als jättschisefeiönga- oder schwefelbindendes Mittel "beigegeben* Bevorzngt wird Mggssssiisit üas in einer ^enge O»05 bis OtI^ te SoIimeiss la der
Zürn Schreiben vom
Gießpfanne kurz for im IifegltSea beigef%t wird.
3er SiUaiuaigeIialt kaaa tsh Of 5 Ms 5& YerSnderUeli, sein» wobei Si® la te Iseifiirasi jeweils yortaHaaendä .'liöühst* mng@ wm Kitfcelgelislt und mn der gewünschten Härte'abhängt» für allgemeine ¥sr«cBdmgss-*-aeke e«8 dar Siliaiumaateil i big 1*5^ betragen* Sftm der Siiiaiaagshsit iß einer Legl«·» TOBg sit 65- iilefcei 3^ ibersteigt» atigt die Lsgisrasg aerfcbare Ämefeit® eier garte uad ibnabae der Stfemags - jedoch aacnt ifcra ho&e Festigkeit gegenüber Frescea und :.Sroaiim durch Saapf si© für gewisse Zweck«, wis Ventiltei le- oder dergleichen Telle, die hübe Sleitclrlieke susauhalten haben, wertvoll* Is ^agi Images dieser Art Sberateigt der SiUaieagehalt die üregne rolle t&äiger I*5©liöhteitt soteS noch Sili-* siitä in außgasehledensr Fora vorhanden ist» Die aur Srzeuguag gleitfertiger Gefage benötigte Silisiusuaenge staigt alt dea iiefctigfligit* So ergeben «a Ssispiei 2,S?5 3Uisi«a a« 50£ ixieleel ia wesentlichen daß gleiche OsffJge wie 4 #25:· 31 Haina bei S7$ Siefcei. Sist Ifegteruftgv die tingefiihr 2#5ί< Oilisiia wid ungefähr 65'** liiekei enthält* tem angewandt Wferdent wenn geringere Hirttt aber hdhere Dtkmmg gis nit 4f- ■ „i Hai us-* gehalt eriordorlioh sind«
^aa VorhmäemöeiB 7cm Bisss odsr Msngsa ist aar-Erseiiusg hoher Kiaailttasigkeit uad guter GieSbarkeit wichtig, aaä gewöhnlich sind beide Zleaeate in kleinen Tiengen vorhanden* Bevorsugt vtizä 0,5 bis l fMangan» Höhere Aateila tos 2£ oder soger tos 3- können auweilan angewandt Wördes* Bei einem Mangangebait von 3# neigen die Xagierungea
Zum Schreiben vom Ji9M~^f..?i*S^Mglt.i!impji'1 Bio«
dasu» "bei einer Temperatur tcii ungefähr 530° C w-iig-r dehnbar m BwLnf OTgliiieii hohe Psstigkeitsir•-rto bleiben» CriiSstiiaka lit hohm 'si Usiuagebalt aust^no-sosn» ist dssr .isengehali so su Iialtesf de3 er bsi ußhosisteiaperatur ann&herad. irmerimio der Voll-TiSa Uchfcei tsgrenze liegt« Cie L:8ehstaeng8 -des ir, der Legiezmg !fieberen Uisens steigt sit to ^lekgigsimit* Ie einer Isgierusg mit izagef uix · 67?· EigM steigern 5·' 3Lee& die Zugfestigkeit bei einer ie:uaer&tur ?os 427°C etwas, aber die Xebiungt rergUebo» Eit einer XeegidKtmg täter gleiches Graadsftsai^aeetzang und eise® äs^age** halt von ungefähr 1»5;ί sinkt merkbar ab» Kisorifreie Legierungen kSnnen hergestellt werden, wenn Hangen in diesen Iegieriagen vorhanden 1st* Bevorzugt wirf. Jsdooh ein Sisengekalt tos SlRdesteas Öf5#» 2@i tai^fahr 13 Sieets ist der ?ie&gesgehalt weniger srlehtig« la alIgeaeiaen 1st dar SisangsIialt unter 2t54 in der Segel swidchen 1,5 bis StO 1p*
Oer Ionlenstoffgehalt wird gewöhnlich unter Q>35#, ' Torzugsssise rnlaotsn OfIQ Ms 0,25'· gehalten« la einigem GuSteilss kann der EcfclermtoffgeneIt Ms su C9Sf- betragen« Allgsaeia gesprochen steigt die Zugfestigkeit sit eines Sohieneteffgehait Me m BDgefgbr OfW bei niedrigem 3irfeeneateilea in Legierungen aus ungefähr 69^- Iiekel» 1,25^ Silisiumf äset torwiegend Supfsr.
.Als Folge von CrapMtMldusg hei lisliea Kohlenstoffgehalten sinkt die Sehnung etwas♦ :)ie Neigung des Kohlenßtoffe su Grophitbildung ist bei steigendem :.;i lisiusgehalt
Zum Schreiben vom
a« .JliskelwIiupfi32>*öuS™I,0gi-emii-güä,? Blal( - · 6
bs•.'•OH 1Iers ausgeprägt nnd weniger stark» Trenn der ':*upfer~ gehalt größer ITlrtt des /ornaadenfleisi größerer Mengen Sirkonsehetnt die Heigasg des KohXaastoffs zu Graphitbildung' ©twas su oindern.
Der Hiokelgohalt wird Yöraügsuelse innerhalb des Bsreiehe" τοη 60 7<#< gekalten*. Iliekel enthalt gewöhnlich sine Heias Umgb Kobalt j nmhBWmnä ist \anter dar Beaei<Sb* mm Kiekel die Sieket-Kobaits-usae su verstehen* bit ESebst*· senge an Cobalt» die wfcoasen kenn» ist eaanähernS die gleiehe rig -•lsea» Der .Best der Ugiearuisg ist is sosentilöheö Kiffer und beträgt vorzugsweise 25 bis 35'*. 3ie c&deren -leaente» die normalerweise in gegossenen .i-iickelv-uptes^t-egierusgea für hochiteefeete Teile TOrkooBso» kisses auch in ilen GiiSteiles geaäß dieser Srfindung ?orbenden sein» wie sum Beispiel Sese^fdatiensfsittel und SaibiabiMert beispielweise Titas in kleinen Üeagea*
Sei kurze ^eit andauernden Engversuehsc» die bei hoben Tenperatnron vorgenoaaten \srerden»«eigea airkenireie $ih~ kel^upfer--I«glsrungen hob,© Festigkeit usd Debating bei Ulis®»» grsden bis m 371°0 sosie einen trans kris tslliniπoben Bruch* Boi ungefähr' 430° O wird ein kleiner Teil des Bmehs latex*» kristatiiniseh öder dendritisch» *;ber 430°S tsdrd der Brneb sehr und mehr und bei ungefähr 48Q°C toHständig dendritisch* JUessr «eebsel in dar i.rt des Briebs sird τοη eines sterkea . Abfall der Festigkeit und Lehnuag begleitet · Das erf in flange*- fesaös yorhaßdenseia ?ea Zirta ee-i&rfct, daC sieb die .leigimg des stalls «u iaterkristallisischea Brueii innerhalb des
"Gußstücke aus Hickel- 7
ZumSchreibenvom a« Kupfer-Legierungen« ßlaff
Temperaturbereichs von ungefähr 430° bis 540° C YerIiert.
Das Zirkon hat in den Gußstücken weiter die günstige Wirkung, Warmrisse zu vermeiden. So ist bei Gußstücken aus hoch siliziumhaltigen Legierungen, die abgeschreckt oder
schnell abgekühlt werden müssen, die Äeigung zu Bissen infolge d r bei dem Abkühlen auftreteaden'Spannungen weniger groß, wenn Zirkon beigegeben ist.
Zur Erläuterung der Vorteile, die durch Anwendung der Srfindu iIg erzielt werden, sei nachstehende Zahlentafel gegeben, die sich auf eine Legierung folgender Grundzus ammensetzung bezieht: 28,2 $ Kupfer, 0,75 % Mangan, 1,6 Eisen, 1,3 # Silizium, Rest vorwiegend Idckel:
Zahlentafel I
Versuchs- C Zr. Zugfestigkeit in kg/cm Dehnung in£ stück Sr. Int in * °0 Ö
X 0,17 0 3780 2790 2160 17,5 3» 0
2 0,15 0 3460 2290 24
3 0,15 0,06 3580 3260 45 40
4 0,18 0,12 3960 3400 41 30
5 0 f 1*]^ 0,35 4020 3650 2830 33 30
6 0,18 0,59 3700 3490 25,5 25
7 0,11 0,76 2730 3110 13 22,5
Ss ist zu ersehen; , daß die Zu| gfesti gkeit d< ir IdckeL - Kupfer-
Legierung bei 482°C durch Zirkonbeigaben in Frenzen von 0,05 bis 0,60$ sehr verbessert ist, wobei die Höchst zug-
/Gußstücke aus Iickel-*
Zum Schreiben vom an KUpfer-IiegierUagSilfi Blall
festigkeit mit einem Zirkongelialt von O3IO bis Ot40$ erreicht wird« Wenn der EirkongeIialt weiter gesteigert wird, sinkt die Zugfestigkeit bei 482°C, aber sogar bei 0,76$ Zirkongebalt ist die Zugfestigkeit noch größer als bei einer vergleichsweisen Legierung ohne Zirkonbeigaben♦ Bei 527°C liegt die Höchstsugfestigkeit bei Legierungen, die 0,35$ Zirkon enthalten, und selbst bei ungefähr 0,75$ Zikongehalt ist die Festigkeit wesentlich größer als bei zirkoiifreien Legierungen« Die Dehnung ist CTbar den gesamten Bereich von 0,05 bis 0,75$ Zirkon bei 527 C um ungefähr 700 bis IQOQfi größer als bei zirkonfreien legierungen.
Um die Steigerung dar Dauerstandfestigkeit zu zeigen, seien folgende Einzelheiten gegeben. Versuchsstücke, die auf 427°C gehalten wurden, wurden zu Beginn des Versuchs mit 2460 kg/cm belastet und dieser Last solange ausgesetzt, bis die Stücke gerissen oder annähernd eine Woche vergangen war. Die Versuchestacke, die nicht gerissen waren, wurden dann mit einer 350 kg/cm größeren Last ungefähr eine Woche lang beansprucht, worauf die Beanspruchung um weitere 350 kg/eis^ gesteigert wurde und so wsl tsr, bis der Versuch durch Zerreißen der Stücke beendet wurde. Die erzielten Ergebnisse warm folgende:
Zahlentafel II
Versuchs- Zr. Zeit in h bei verschiede- Gesamtzeit Dehnung
stück Ir. in $ neu Beanspruchungen bis zum in %
2460 2815 3160 3520 Bruch in h Uim Bruch
kg/cni^
- - — ^ 130 8
9 0,o7 165 170 165 500 29
10 0,35 160 170 165 20 515 21
11 0 59 165 170' 165 2 502 18
12 0 76 165 170 170 240 745 22
1,Gußs tücke aus Jiickel-
Zum Schre.ben vom an Kupf ^-«-legierungen"
Die durch Beigabe τcn Zirkon zu Ii ekeI-Kupf er~Gußler;i erunge η hervorgerufene Steigerung d?r Zugfestigkeit und Dehnung bei erhöhten Temperaturen ist überraschend, weil Zugfestigkeit und Dehnung bei Baumtemperatur zunehmend absinken» wenn Zirkon beigegeben wird, wie BUS; nachstehend-*r Zahlentafel zu ersehen ist j
Zahlentafel III
Versuchsstück IIr. Zirkon-
gehalt in #
Zugfestigkeit
in kg/cnr
Dehnung
in. #
13 O 5770 38
14 0,12 5400 35
15 0,22 5600 36,
16 0,59 4780 25
17 0,76 3800 24
Hinige chrakteri ε tische Cußs tücke, die -während des Gebrauchs erhöhten Temperaiaxan ausgesetzt sind und gemäß dieser Erfindung hergestellt werden könne sind Ventilteile einschließlich gegossener Ventilkörper, Ventilsitze, Scheiben, Kolben, Iolbenringef Ventilstoßelf ührurigen, -Reaktionsgefäße und Kühr er, die bei Temperaturen von 315 bis 595°C, insbesondere Ton 372 bis 482° C arbeiten und Festigkeit, Bißfreiheit sowie die Fähigkeit, Spannungen und Stößen zu widerstehen, aufweisen müssen.

Claims (1)

  1. Zum Schreiben vom
    lÄ*ly.*125ß on ^rfcsähäa.
    C#02 Ms 1.:'ϊ ;ΐ ^iÄoa*
    bis 5 <■ XiA-'n ixV^ey ", •j^u1
    %) .l^nlitimn .iIts^ii .-fissradi I, «auurch ^4κ&κ&&&ΐ)&ΐ» dall öer
    )il5ki42eostXi fels 70 > 4rr a^&s:&ok4.i 55 >is 25 $
    te virk>n,ρίις,ΙΛ .»c-S « ,#75 / Ic
    It Xc^iilri ,.»25 ·:-!·ι &ct ,.,ri^iiy'^i: I Il,* ,1,3 'Λ :i i'jr fc:;al c . .3 vis ? J v*u ,s-y ;ä^;-va 1", . «•-S· Li^ c «2 £
    :;-ίθί.Γ sir I^stsUuag ran Vefiti!körpers*

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