DD292933A5

DD292933A5 - Kupfer-zink-nickel-basislegierung fuer das stranggiessen von band

Info

Publication number: DD292933A5
Application number: DD33887190A
Authority: DD
Inventors: Hermann Weissflog
Original assignee: Veb Halbzeugwerk Auerhammer Im Veb Bergbau- Und Huettenkombinat "Albert Funk",De
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung fuer das Stranggieszen von Band. Die Erfindung bezieht sich auf eine gut spanbare Legierung, die fuer Hohlwaren und fuer Musikinstrumente verwendet wird. Ziel der Erfindung ist es, eine zerspanbare Cu-Zn-Ni-Basislegierung zu entwickeln, die auf kontinuierlichem Wege zu Band verarbeitet werden kann. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung einer bleihaltigen Legierung, die die beim kontinuierlichen Stranggieszen von Band auftretenden Zugspannungen riszfrei uebertraegt. Die erfindungsgemaesze Legierung besteht aus 52% bis 56% Kupfer, 9% bis 12% Nickel, 0,5% bis 2,0% Blei sowie gegebenenfalls bis 5% Mangan, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen.{Cu-Zn-Ni-Legierung, bleihaltig; Spanbarkeit; Stranggieszen, kontinuierlich; Band}

Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Basis von Kupfer, Zink und Nickel, die insbesondere zur Herstellung von Hohlwaren und Bauteilen für Musikinstrumente verwendet wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Halbzeuge aus Dreistofflegierungen auf der Basis von Kupfer, Zink und Nickel sind bekannt (Wieiand-Buch Kupferwerkstoffe, Wielandwerke AG, Ulm 1986, S. 74). Diese Legierungen sind korrosions- und anlaufbeständig, gut galvanisierbar und besitzen

eine relativ hohe Festigkeit und Federbiegegrenze. Sie sind jedoch nur mit Einschränkungen spanend zu bearbeiten.

Beim Spanen entstehen zähe Späne, auf dem Werkzeug bilden sich Aufbauschneiden, der Werkzeugverschleiß ist hoch und die

bearbeitete Oberfläche rauh.

Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit sind Cu-Zn-Ni-Legierungen mit Zusätzen von Blei entwickelt worden, von denen sich insbesondere die Legierungen CuNi7Zn39Mn5Pb3 und CuNi18Zn19Pb1 (Wieland-Buch, S.A99 und A103) bewährt haben. Eingelagerte Bleipartikel wirken als Spanbrecher, beseitigen die Gratbildung und reduzieren den Werkzeugverschleiß. Der Bleizusatz erhöht jedoch die Warmrißempfindlichkeit der Legierungen wesentlich und beeinträchtigt die Gieß- und Umformeigenschaften in starkem Maße. Werden bandförmige Halbzeuge hergestellt, muß von diskontinuierlich gegossenen Blöcken ausgegangen werden, da die Warmrißneigung bekannter bleihaltiger CuZn-Ni-Legierungen keine wirtschaftliche Herstellung durch kontinuierliches Gießen von Band bzw. Platten auf Grund der dabei auftretenden Zugspannungen zuläßt. In der DD-PS 206166 wird vorgeschlagen, durch einen Zusatz von Schwefel in Gehalten von 0,15% bis 1,40% die Zerspanbarkeit von Cu-Zn-Ni-Legierungen in bleifreien Legierungen zu verbessern. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Werkstückoberfläche unabhängig von den Zerspanungsbedingungen stets rauh ist. Der spanbrechende Effekt des Schwefels kommt im System Cu-Zn-Ni nicht voll zur Geltung, da sich bereits während der Legierungsarbeit auf Grund der hohen Affinität der Elemente Nickel und Schwefel tiefschmelzendes Nickelsulfid bildet, das beim Stranggießen von Band bzw. Platten zum Abreißen des Stranges führt.

Diese nachteilige Wirkung kann auch nicht durch weitere Zusätze von Silber und/oder Bor entsprechend der DD-PS 271341 beseitigt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine zerspanende Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung zu entwickeln, die auf kontinuierlichem Wege und damit kostengünstig zu Band verarbeitet werden kann.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bleihaltige Kupfer-Zink-Nickel-Legierung zu entwickeln, d<e die beim kontinuierlichen Stranggießen von Platten oder Band auftretenden Zugspannungen rißfrei überträgt und die durch anschließende Warm- und Kaltformgebungsschritte zu Fertigband verarbeitbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierung 52% bis 56% Kupfer, 9% bis 12% Nickel, 0,5% bis 2,0% Blei sowie gegebenenfalls bis 5% Mangan, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Legierung besteht darin, daß das Masseverhältnis der Bestandteile Kupfer zu Nickel 1,40 bis 1,60 beträgt. Die vorgeschlagene Legierung liegt im Zi'standsdiagramm bei Raumtemperatur im α-Gebiet nahe der Phasengrenze zum Zweiphasengebiet α + ß. Die Eignung der Legierung für den kontinuierlichen Strangguß von Band ist offensichtlich mit der Temperaturabhängigkeit der Phasengrenze und mit dem Abstand dieser Phasengrenze vom Ort der Legien ng im Konzentrationsdreieck Cu-Zn-Ni verknüpft. Die Bleipartikel formen sich in der Nähe der Phasengrenze rascher und vollständiger sphärisch ein als in Legierungen, die im Konzentrationsdreieck weiter entfernt sind. Durch diese Form wird ein günstigerer Verlauf der Kraftlinien im erstarrenden Querschnitt während des Stranggießens erreicht und die mit dem Abziehen des Stranges verbundenen Zugspannungen ohne Anriß übertragen. Die Einhaltung des Masseverhältnisses der Bestandteile Kupfer und Zink von 1,40 bis 1,60 führt zu solchen Legierungen, die bei Raumtemperatur in unmittelbarer Nähe der Phasengrenze zwischen α und α + β kristallisieren.

Ausfuhrungsbelsptel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Eine bekannte Kupfer-Zink-Legierung, bestehend aus 62% Kupfer, 18% Nickel, 1,0% Blei als spanbrechender Zusatz, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen ist durch kontinuierliches Stranggießen nicht zu Band bzw. Vorband zu verarbeiten. Dieser Nachteil kann auch durch den Einsatz größerer Kokillen (Plattenformat) nicht beseitigt werden. So ist selbst das Abziehen aus einer 40 mm hohen Plattenkokille nicht möglich, da dor Strang abreißt. Die Legierung besteht aus α-Phase mit eingelagerten Bleipartikeln, das Masseverhältnis der Bestandteile Kupfer und Zink beträgt 3,3.

Eine erfindungsgemäße Legierung mit 53% Kupfer, 10,5% Nickel, 1,1 % Blei, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen kristallisiert nahe der Phasengrenzflächen zwischen α und a + ß. Die Elemente Kupfer und Zink sind im Verhältnis 1,5:1 enthalten. Aus dieser Legierung kann durch horizontales Stranggießen ein Band von 16mm erzeugt werden, das durch Walzen zu Fertigband verarbeitbar ist.

Die vorgeschlagene Legierung gestattet die wirtschaftliche Herstellung von Bändern aus Cu-Zn-Ni-Basislegierungen mit guten Zerspanungseigenschaften.

Claims

1. Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung für das Stranggießen von Band, dadurch gekennzeichnet, daß sie 52% bis 56% Kupfer, 9% bis 12% Nickel, 0,5% bis 2,0% Blei sowie gegebenenfalls bis 5% Mangan, Rest Zink und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.

2. Kupfer-Zink-Nickel-Basislegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Masseverhältnis der Bestandteile Kupfer zu Zink 1,40 bis 1,60 beträgt.

Anwendungsgebiet der Erfindung