CH262027A

CH262027A - Verfahren zur Herstellung einer harten Kupferlegierung und nach diesem Verfahren erhaltene Kupferlegierung.

Info

Publication number: CH262027A
Authority: CH
Inventors: Limited Imperial Ch Industries
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1941-04-21
Filing date: 1946-01-22
Publication date: 1949-06-15

Description


  Verfahren zur Herstellung einer harten Kupferlegierung und nach diesem Verfahren  erhaltene Kupferlegierung.    Gegenstand der Erfindung ist ein  Verfahren zur Herstellung einer harten Kup  ferlegierung, welche Nickel und Mangan  enthält.  



       Erfindungsgemäss    wird die harte Kupfer  legierung dadurch erhalten, dass eine Kupfer  legierung mit einem Nickelgehalt von 5 bis  30     /11,7    und einem     Mangangehalt    von 5 bis 30  einer Wärmebehandlung unterworfen wird,  um eine Ausscheidungshärtung zu bewirken.  Das Nickel und das Mangan sind zweckmässig  in praktisch gleichen Mengen vorhanden. Der  Anteil an Nickel und Mangan kann innerhalb  des angegebenen Bereiches je nach den erfor  derlichen Eigenschaften der fertigen Legie  rung variiert werden.

   Obwohl festgestellt  wurde, dass eine optimale Härte dann erzielt  wird, wenn der Nickel- und der     Mangangehalt     in gleichen Mengen vorhanden sind, wurde  immerhin beobachtet, dass ohne unzulässige  Einbusse an Härte von dem vorgenannten Ver  hältnis bei stetig ansteigenden Mengen von  Nickel und Mangan abgewichen werden kann.  



  Die eine Ausscheidungshärtung bewirkende  Wärmebehandlung kann je nach der     Zusam-          n'lensetzung    der Legierung variieren. Sämt  liche Legierungen können in weichem Zustande  erhalten werden durch Erhitzen auf eine Tem  peratur zwischen 650  C und dem jeweiligen  Schmelzpunkt der Legierung, das heisst auf  die Temperatur des Lösungsglühens, und  durch nachfolgendes Abschrecken. Die mini-    male     Lösungsglühtemperatur    nimmt mit zu  nehmendem Mangan- und Nickelgehalt zu.

   Die  bevorzugte     Lösungsglühtemperatur    liegt bei  750 bis 850  C, doch kann man in gewissen  Fällen, insbesondere bei Anwesenheit von ge  wissen Verunreinigungen in den Legierungen,  zu einer erhöhten     Lösungsglühtemperatur     von 850 bis 950  C greifen. Die Temperaturen  der Wärmebehandlung ändern natürlich je  nach der in Betracht fallenden Legierung.  Es wurde festgestellt, dass bei der jeweils  besten Temperatur die Lösungsbehandlung  innerhalb einer Zeitspanne von zwei Stunden  beendet ist, während bei Anwendung einer  höheren     Lösungsglühtemperatur    die Behand  lungsdauer verkürzt werden kann, so dass z. B.  bei einer Behandlung bei 900  C eine Dauer  von einer Stunde genügen wird.

   Die Legie  rungen können auch in weichem     Zustande    er  halten werden, indem man langsamer abkühlt,  wobei es jedoch erforderlich ist, dass die Ab  kühlung genügend rasch ist, um eine über  sättigung zu gewährleisten. So kann man die       Legierungen    beispielsweise von der optimalen       Lösungsglühtemperatur    auf eine Zwischen  temperatur von beispielsweise 600 bis 750  C  mit einer für die Aufrechterhaltung der Über  sättigung ausreichenden Geschwindigkeit, bei  spielsweise 5 bis 25  C je Minute, kühlen. und  hierauf von dieser Temperatur auf Zimmer  temperatur abschrecken.

   Legierungen, welche       -unter        Anwendung    von solchen Kühlbedingun-      gen in weichem Zustande erhalten werden,  werden durch ein     nachträgliches    erneutes Er  hitzen auf 300 bis 600 C gehärtet.

   Ferner kön  nen alle     erfindungsgemässen        Legierungen     durch     eine        einmalige    Wärmebehandlung ge  härtet werden, welche darin besteht, dass man  die Legierung auf     eine    Temperatur erhitzt,  welche zwischen 650  C und dem Schmelz  punkt der Legierung     liegt,    und     hierauf    genü  gend langsam kühlt, um ein Härten zu verur  sachen, beispielsweise     jeweils    um 5 bis 50  C  pro     Minute,    wobei die Abkühlungsgeschwin  digkeit durch die     Zusammensetzung    der Le  gierung bestimmt ist;

   im allgemeinen nimmt  die     erforderliche        Abkühlungsgeschwindigkeit     bei     Zunahme    des Nickel- und     Mangangehaltes     ab und     kann    je nach dem Anfangsgrad der  Übersättigung ändern.  



  Die     schliesslich    erhaltene Härte und die  Härtezunahme dieser härtenden Legierungen       können    durch     Kaltverformung    der Legierung  in     ihrem    weichen Zustande und durch nach  trägliches Erhitzen auf 300 bis 600  C je nach  a  der     Zusammensetzung    der Legierung und je  nach der Kaltverformung erhöht werden.  



  Bei der Erzeugung der erfindungsgemä  ssen     Legierungen        können    für bestimmte Zwecke  ein oder mehrere Zusatzelemente, z. B. Ma  gnesium, Phosphor, Chrom, Silber,     Silicium,     Barium,     Calcium,    Cadmium oder     Zinn,    in       kleinen    Mengen bis zu 5     %    eines jeden, und       Aluminium    bis zu 0,5     %    zugesetzt werden, bei  spielsweise um die Legierungen zu     entoxydie-          ren,    doch sollen die Zusätze 10 % nicht über  steigen.

       Wenn    auch     erwähnt    wird, dass diese  Zusätze in Mengen bis zu 5     %    je     Zusatz    vor  handen     sein    können, so wird     gewöhnlich        ein       Zusatz von wesentlich geringerer Menge aus  reichen.     Verunreinigungen,    welche in kleinen  Mengen     in    den Legierungen ohne Schädigung  ihrer Eigenschaften vorhanden sein     können,     sind Eisen,     Zink,    Blei, Kohlenstoff und Schwe  fel.

   Die besten Härtewirkungen in     Legierun-          gen    gemäss der Erfindung erreicht man, wenn  Nickel und Mangan in im     wesentlichen    glei  chen Mengen vorhanden sind. Die     optimalen     Mengenverhältnisse an Nickel und Mangan  können indessen je nach den Eigenschaften  der Zusatzelemente oder der vorhandenen  hauptsächlichen Verunreinigungen schwach  ändern. Das in den Legierungen     verwendete     Mangan sollte einen hohen Reinheitsgrad auf  weisen, so dass man     beispielsweise    elektroly  tisch hergestelltes Mangan oder im Handel er  hältliches     Cupromangan    verwendet.  



  In der folgenden Tabelle I werden Bei  spiele von Legierungskompositionen gemäss  Erfindung mit entsprechenden Werten hin  sichtlich der Kaltbearbeitung, der Wärmebe  handlung     und    der Härte dieser Legierungen  angegeben. Zu Vergleichszwecken werden in  Tabelle     II    ähnliche Werte im Zusammenhang  mit andern Legierungen, in denen die Pro  zentsätze an Nickel und Mangan     wesentlieh     voneinander verschieden sind, angeführt. Alle  in diesen Tabellen angegebenen Legierungen  wurden während     einer    Stunde auf 900  C er  hitzt und hierauf von dieser Temperatur in  kaltem Wasser abgeschreckt.

   Hierauf wurden  die Legierungen mit oder ohne Kaltbearbei  tung durch Walzen (zwecks Erzielung einer  härtenden     Wirkung)    durch Tempern auf  Temperaturen erhitzt, welche für die jeweils  angegebene Zeitdauer angeführt sind.    
EMI0003.0001     
  
   
EMI0003.0002     
  
    <I>TabEZZe <SEP> II</I>
<tb>   /o <SEP> Reduktion <SEP> Ausscheidungs- <SEP> Härte <SEP> mit <SEP> Diamantpyramide
<tb>  Legierung <SEP> der <SEP> Dicke <SEP> durch <SEP> wärmebehandlung <SEP> bestimmt
<tb>  Kaltwalzen
<tb>  Dauer <SEP> in <SEP> Temperatur <SEP> vor <SEP> der <SEP> nach <SEP> der <SEP> Ver  Nr.

   <SEP>  /o <SEP> Mn <SEP> 0% <SEP> Ni <SEP> Stunden <SEP> oC <SEP> Wärme- <SEP> Wärme- <SEP> Besserung
<tb>  Behandlung <SEP> Behandlung
<tb>  7 <SEP> <B>1</B>0 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 103 <SEP> 128 <SEP> 25
<tb>  50 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 224 <SEP> 285 <SEP> 61
<tb>  8 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 0 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 129 <SEP> 147 <SEP> 18
<tb>  50 <SEP> 128 <SEP> 400 <SEP> 240 <SEP> 275 <SEP> 35
<tb>  9 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 85 <SEP> 140 <SEP> 55
<tb>  50 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 227 <SEP> 353 <SEP> 126
<tb>  10 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 125 <SEP> 400 <SEP> 123 <SEP> 172 <SEP> 49
<tb>  50 <SEP> 192 <SEP> 400 <SEP> 224 <SEP> 272 <SEP> 48       Die in den Tabellen I und     II    angegebenen  Werte zeigen deutlich,

   dass für eine bestimmte  Menge Nickel und Mangan eine grössere  Härte erzielt wird, wenn der Nickel- und Man  gangehalt gleich gross ist, als wenn das eine    oder andere dieser Elemente in grösserer  Menge vorhanden ist. Obgleich eine grosse  Steigerung der Härte durch eine Ausschei  dungshärtung ohne Kaltbearbeitung erreicht  wird, kann ein     weiteres    Härten durch Kom-           binieren    der     Kaltbearbeitung    und der nach  träglichen     Ausscheidungshärtung    erfolgen.

    Vorausgesetzt, dass das Mangan und das     Nik-          kel    in im     wesentlichen    gleichen Mengen vor  handen sind,     nimmt    die erreichbare Härte       mit    zunehmendem Nickel- und     Mangangehalt          innerhalb    des oben beschriebenen Bereiches  zu. Alle     Legierungen    gemäss dieser Erfindung  sind vor der     Ausscheidungswärmebehandlung     hinreichend     duktil    und können leicht kalt  verformt werden.

   Es wurde ermittelt, dass  speziell gute Eigenschaften erzielt werden mit  Legierungen, welche 7 bis<B>1770</B> Nickel und 7  bis     17,177o    Mangan enthalten.  



  Neben den ausgesprochenen     Ausschei-          dungshärteeigenschaften    besitzen die erhalte  nen Legierungen noch andere wertvolle Eigen  schaften, so beispielsweise eine hohe Zug  festigkeit und ein gutes Widerstandsvermögen  gegen Korrosion. Ausserdem     können    sie leicht  in weichem Zustande entweder durch Defor  mation oder     maschinell    bearbeitet werden.

   Die  Legierungen eignen sich insbesondere zur       Verwendung    bei mittleren Temperaturen un  ter korrosiven     Bedingungen.    Als Hinweis auf  das umfangreiche Arbeitsfeld,     für    welches die  erhaltenen Legierungen mit Vorteil zur An  wendung gelangen können, sei beispielsweise  deren Anwendung für die     Herstellung    von  Ventilen, Federn und keine     Funken    erzeugen  den Werkzeugen mit     Schneidkanten    erwähnt.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung einer harten Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Kupferlegierung mit einem Nickelgehalt von 5 bis30% und einem Man gangehalt von 5 bis 30 % einer Wärmebehand lung unterwirft, um eine Ausscheidungshär tung zu bewirken. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I; da durch gekennzeichnet, dass die Wärmebehand lung in einem Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 650 C und dem Schmelzpunkt der Legierung, einem ,Abschrecken und hierauf einem Erhitzen auf eine Temperatur von 300 bis 600 C besteht. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass nach einer Lö- sungsglühim.g auf eine Temperatur zwischen 650 C und dem Schmelzpunkt der Legierung die Legierung in zwei Stufen auf Zimmer temperatur abgekühlt wird, indem vorerst ein Abkühlen auf eine Zwischentemperatur mit einer Geschwindigkeit, welche zur Aufrecht erhaltung der Übersättigung ausreicht, statt findet und dass hierauf auf Zimmertempera tur abgeschreckt wird, worauf die Legierung schliesslich auf 300 bis 600 C erhitzt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in weichem Zustande vor dem erneuten Erwärmen kaltverformt wird. 4.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in weichem Zustande vor dem erneuten Erwärmen kaltverformt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Wärmebehand- lung derart erfolgt, dass die Legierung auf eine Temperatur zwischen 650 C und dem Schmelzpunkt der Legierung erwärmt und hierauf dermassen langsam gekühlt wird, dass ein Härten erfolgt. PATENTANSPRUCH II: Nach dem Verfahren gemäss Patentan spruch I erhaltene Kupferlegierung mit einem Nickelgehalt von 5 bis 30 % und einem Man gangehalt von 5 bis 30l wo. UNTERANSPRÜCHE: 6.

Kupferlegierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Nickel und das Mangan in praktisch gleichen Men gen vorhanden sind. 7. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, gekennzeichnet durch einen Nickelgehalt von 7 bis 17 % und einen Mangangehalt von 7 bis 1770. B. Kupferlegierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch mindestens ein Zusatzelement aufweist, 9.

Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass sie mehrere Zusatzelemente in einer Gesamtmenge von höchstens10% auf weist, während die Menge des einzelnen Zu satzelementes höchstens 5 % beträgt. 10. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Magnesium ist. 11. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Phosphor ist. 12. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Chrom ist. 13.

Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Zusatzelement Silber ist. 14. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Silicium ist. 15. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Barium ist. 16. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Calcium ist. 17. Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Cadmium ist. 18.

Kupferlegierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Zusatzelement Zinn ist.