DEP0050004DA - Nickel-Kupfer-Guß-Legierungen - Google Patents
Nickel-Kupfer-Guß-LegierungenInfo
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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 'ö»$f-3raeir?@atili
f ir IatoMtiTes. genannt» di§ hei Teaperatwea to IiEgefSiir 400° C IMcks von 28 kg/«2 aussuhsiten haben.
Vorwiegend aus Iickal mä Kupfer bestehende legierung gea, Si© unter dett ^aaen n^oa»X«^9tallff hkwmt sind, nahen die
star Herstellung tea Ventilen und anderen. Guß teilen dieser Art erwünschte Giößfähigkeit und Korrosionsfes tigkait» aber
hei ungefähr 430° C vsraindert sieh die f#0tigk©ii start*
.Dit vorliegende ärflstag beruht auf der'-^rkiaatnist
daß die « amies tigiait von ii0kel*Ii.ff@r*L@gi@nagfs dureh
Btiftgea Idaiasr Kengta Sirkoa sola* verbos^rt tmrüm ksna« Bi@ ÄrAög dar zlrfcoahaltlgea !IlckeKupfsr^uagieriingss
bsi bohsa Tenpsraturen söigt eine beaerkenawerte iteigeruag gegenüber alrkoofreien Legierungen gleicher 2usa«ssststtsg#
IUsses ist auestret wiehlig soto&I fiir ''bsrböansprucihuageB dar %»tigktit als msh dafür, cisS bei großen '..•borbslesttmgea
^toaä to Bölriebs #la Brueh sieht plSfcsUöh ©Iatritlt soaäsra «la© gegisst usymmg Toyangtbit
fttoräe forner gefunden» SaS trots Vorhen&smeeia TO Mrkon dis 'IitniQrasgeQ «roicteS gute GieSefgimeebsftea
nsbea» cim ?9»ti!fck8rpsrr oder dergleieaea mittels CieSsa hersssteilen. s voiwgesfctst» dsS rdilsiw©» Lobieastoff aaä
iiangaa oder Slsea oder beide la fBsgös»8seßea laösgea ?©rtea«ft#
GeaUS vorliegeadar .'irflndttsg Ist ö^Og Ms IfO # Zirkon Legisruagfa augafügt*. als siladestsas 5^ !Höfel sowie
tAbwh ©der äaagas oder beide la ©iasr d&ssataeage Ma »
iiohleaetoff to C #04 Ma 0,6^ Silisiaa Wi CfJ Ms .5 %sl ^upfar la eiasr Z$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$a» wobei to Xetetere Zagfestigleitemrt elaea Kiawsii
f&r die ^asrsteaflfeatigkait gibt« B©i Arbeits&e & ?eratorea
a, ^üettl^mf f ^f^aS-Lsgiti'ffipa0-Bla,t 3
Ms? gm 48ö°Ö beträgt der Törztifpwsis# anaarsonäenxle Zirkongehalt
eno.ifcernä U»04 Ms ö*5ü;!-# Weaa äle &rbBl tsteaperstar
538° Q Vmltkt9 kann der günstigste 2irkengehalt Ms m CmSQfS ·
betragen« Versuche» die ror ein» bei 427°C erfolgten Bruch engaoteilt w& war#bs Keigt©a» tlaB «er IrsitIosg einer gut»
Ssiaerstasdftefigkeit ©in SirkoRgshaH wm O9??·"' vorteilhaft ist» Bti eines nieärigeren Te^eretur&n argute Sirkon-*
gohftlte τοπ 05 Ms 0t20:;i ©ins «,»saal vorteilhef - ^r •.Slgense
gften» .Cs eise gute tferhintag tos rIgesseIisftea bei HasaEK temperatur und b$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
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 f5£ Mangan» Höhere
Aateila tos 2£ oder soger tos 3- können auweilan angewandt Wördes* Bei einem Mangangebait von 3# neigen die Xagierungea
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
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 i» 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)
- Zum Schreiben vomlÄ*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 / IcIt 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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