DE433115C

DE433115C - Verfahren zur Herstellung von Lagermetallen

Info

Publication number: DE433115C
Application number: DEW63044D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH WEISSENSTEIN DR
Current assignee: FRIEDRICH WEISSENSTEIN DR
Publication date: 1926-08-20

Description

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung von Lagermetallen des ternären Systems Zinn, Antimon und Blei, die bei einem Zinngehalt von weniger als 60 Prozent hinsichtlich der Festigkeit den zinnreicheren Legierungen dieser Art, wie sie für hohe Bß= anspruchungen der Festigkeitseigenschaften üblicherweise verwendet werden, gleichkommen und diesen an Plastizität nicht erheblich nachstehen.

Die bereits vorliegende Untersuchung der thermischen Gleichgewichtsverhältnisse und die metallographische Untersuchung des ternären Systems Zinn, Antimon und Blei haben zur Konstruktion des in der Zeichnung dargestellten Diagramms geführt (L ο e b e , Zeitschrift für Metallurgie, 8. Band, S. 7). Ferner haben Heyn und Bauer (Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes 1914, Beiheft) Legierungen dieses Systems, ihre Zusammensetzung von 10 zu 10 Prozent variierend, auf Härte und Schlagfestigkeit untersucht und dabei gezeigt, daß bei etwa 22 bis 55 Prozent Zinn eine Drepression der Härte und Schlagfestigkeit eintritt. Durch weitere Untersuchungen \vurde nun festgestellt, daß genau an der Grenze zwischen den Zustandsfeldern II und III ein jäher Anstieg der Stauchfähigkeit einsetzt und diese an der Grenze gegen Zustandsfeld IV ein Maximum erreicht. Ferner wurde gefunden, daß die Depression der Härte gleichfalls scharf an den Grenzen zwischen Zustandsfeld II und III einsetzt und an den Grenzen des Zustandsfeldes III und IV ihr Ende findet. Zur Erklärung dieser einigermaßen überraschenden Sachlage bot sich die schon von Heyn und Bauer festgestellte Tatsache dar, daß das Gefüge im Zustandsfeld III zwei Eutektika enthält, deren eines aus Alpha-Mischkristallen besteht, wodurch gleichzeitig auch die verhältnismäßig hohe Plastizität der vergleichsweise zinnarmen Legierungen dieses Zustandsfeldes erklärlich wird. Diese Erklärung der an das F.eld III gebundenen Festigkeitsdepression hat sodann zu der Lösungsidee geführt, bei Verwendung der Legierungen dieses zwei Eutektika aufweisenden Zustandsfeldes III als Grundsubstanz für Lagermetalle die Festigkeitseigenschaften durch den Zusatz von Metallen zu erhöhen, die mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung bilden.

Dabei wurde zunächst theoretisch nur erkannt, daß in die Eutektika eingeführte Metalle einen hervorragenden Einfluß auf die Festigkeitseigenschaften der Legierungen haben müßten, ohne daß abzusehen war, in welchem Sinne sich dieser Einfluß geltend machen würde. Qualitative Versuche haben die Annahme bestätigt und ergeben, daß dieser Einfluß z. B. bei Quecksilber, Wismut und Cadmium positiv, d. h'. die Festigkeit erhöhend ist. Durch quantitative Versuche wurden hernach die optimalen und maximalen Grenzen der Zusätze festgestellt. Bei diesen systematischen Untersuchungen zeigte es sich, daß der die Festigkeit erhöhende Einfluß dieser sich im Eutektikum lösenden Metalle auftritt, gleichgültig, ob man Legierungen von Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cu, Sn-Sb-Cu oder auch Pb-Sn-Cu-Legierungen verwendet. Hingegen setzt beispielsweise Thallium, das gleichfalls mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung bildet, die Härte der Legierungen herab. Versucht man, die Härte durch Auflösung anderer Metalle in Legierungen der angegebenen Zusammensetzung zu erhöhen, so findet man,

daß bei Verwendung aller anderen Metalle als Zinn zugleich auch eine sehr erhebliche Zunahme der Sprödigkeit eintritt. Eine Ausnahme hiervon machen eben nur jene Metalle. welche mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung eingehen, also homogene Mischkristalle bilden.

Praktisch kommen für die Grundsubstanz vor allem die folgenden Zusammensetzungsgrenzen in Betracht: Zinn 20 bis 52 Prozent. Antimon 12 bis 20 Prozent, Rest Blei. Die Erprobung hat gezeigt, daß Quecksilber und j Wismut in Mengen von 0,1 bis 3 Prozent die j Brinellsche Härtezahl derartiger weicher Le- j gierungen um 0,3 bis 4⁰ erhöhen und die j spezifische Druckfestigkeit um 25 bis 150 kg pro Ouadratzentimeter steigern. Cadmium i erhöht die Härte bei einer Menge von 0,1 bis 2 Prozent um 1,6 bis 12⁰ Brinell und die

ao Druckfestigkeit um 90 bis 450 kg pro '■ Quadratzentimeter, d. i. im Maximum etwa : 30 Prozent. Es bietet sich also vor allem | das Cadmium als vorzügliches Mittel zur , Überführung der bezeichneten Grundsub- ■ stanzen in Lagermetalle dar; durch geringe Zusätze von Cadmium gelingt es, Härte und Druckeigenschaften derart zu verbessern, daß die Legierungen mit mittlerem Zinngehalt den Legierungen mit hohem Zinngehalt gleichwertig werden. Das Maximum der Verbesserung stellt sich beim Ersatz von 5 Prozent des Bleigehaltes durch Cadmium ein. Auch Gemische von Wismut und Cadmium können innerhalb derselben Zusammensetzungsgrenzen zur Herstellung der Lagermetalle im Sinne der Erfindung verwendet werden.

Der Zusatz von kleinen Kupfermengen verhindert in bekannter Weise durch Gitterbildung die Seigerung und trägt ein geringes zur Erhöhung der Härte und Druckfestigkeit bei.

Ausführungsbeispiele.

i. Eine Legierung, enthaltend 40 Prozent Zinn, 4,2 Prozent Kupfer, 16 Prozent Antimon und 39,8 Prozent Blei, zeigt eine Härte von 25,4° Brinell und eine Druckfestigkeit von 1480 kg pro Quadratzentimeter. Wird ι Prozent Blei durch Cadmium ersetzt, so steigt die Härte auf 33,6° Brinell und die Druckfestigkeit auf 1920 kg pro Ouadratzentimeter.

2. Wird bei obiger Legierung das Cadmium durch Wismut ersetzt, so beträgt die Härte 29,5° Brinell und die Druckfestigkeit 1600 kg pro Ouadratzentimeter. Die gleichartig zusammengesetzte Legierung, die an Stelle von Wismut Quecksilber enthält, zeigt eine Härte von 30 ° Brinell und eine Druckfestigkeit vort kg pro Ouadratzentimeter.

3. Eine Legierung, enthaltend. 30,0 Prozent Zinn, 3,5 Prozent Kupfer, 16,0 Prozent Antimon und 50,5 Prozent Blei, zeigt eine Härte von 26⁰ Brinell und eine spezifische Druckfestigkeit von 1440 "kg. Wird 1 Prozent Blei durch 0,5 Prozent Cadmium und 0,5 Prozent Wismut ersetzt, so steigt die Härte auf 30⁰ Brinell und die Druckfestigkeit auf 1680 kg pro Ouadratzentimeter.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Lagermetallen des ternär en Systems Zinn, Antimon und Blei (mit oder ohne Zusatz von Kupfer), dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Legierungen des zwei Eutektika aufweisenden Zustandsfeldes III als Grundsubstanz die Festigkeitseigenschaften durch den Zusatz von Metallen erhöht werden, die mit den in den Eutekticis vertretenen Metallen eine feste Lösung bilden.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der weichen Grundsubstanz zur Erhöhung der Härte und Druckfestigkeit Quecksilber, Wismut oder Cadmium zugesetzt wird.

3. Lagermetall, bestehend aus 20 bis 52 Prozent Zinn, 12 bis 20 Prozent Antimon, 0,1 bis 3 Prozent Wismut oder Quecksilber und 25 bis 67,9 Prozent Blei mit oder ohne Zusatz von Kupfer.

4. Lagermetall, bestehend aus 20 bis 52 Prozent Zinn, 12 bis 20 Prozent Antimon, 0,1 bis 2 Prozent Cadmium und 26 bis 67,9 Prozent Blei mit oder ohne Zusatz von Kupfer.

5. Lagermetall, bestehend aus 20 bis 52 Prozent Zinn, 12 bis 20 Prozent Antimon und 28 bis 68 Prozent Blei unter Ersatz von 5 Prozent des Bleigehaltes durch Cadmium mit oder ohne Zusatz von Kupfer.

6. Lagermetall, bestehend aus 20 bis 52 Prozent Zinn, 12 bis 20 Prozent Antimon, 0,1 bis 3 Prozent eines Gemenges von Wismut und Cadmium und 25 bis 67,9 Prozent Blei mit oder ohne Zusatz von Kupfer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.