DE711638C

DE711638C - Use of copper alloys for objects of high strength and elongation

Info

Publication number: DE711638C
Application number: DEB183187D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Binder
Original assignee: Berkenhoff and Co KG
Current assignee: Berkenhoff and Co KG
Priority date: 1938-05-19
Filing date: 1938-05-19
Publication date: 1941-10-03

Description

Verwendung von Kupferlegierungen für Gegenstände hoher Festigkeit und Dehnung Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Kupferlegierung, die ohne Zinnzusatz gleiche oder bessere Eigenschaften besitzt als Zinnbronzen, zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Festigkeit und Dehnung. Kupferlegierungen mit Zinn sind bisher als mechanisch und korrosionschemisch hoch beanspruchte Werkstoffe verwendet worden. Für Zwecke, bei denen auf Verschleißfestigkeit, Geschmeidigkeit und Verformbarkeit besonderer Wert gelegt werden mußte, kam ein Ersatz durch andere zinnfreie oder zinnarme Kupferlegierungen nicht immer in Betracht.Use of copper alloys for high strength items and elongation The invention relates to the use of a copper alloy, which has the same or better properties than tin bronzes without the addition of tin, for the production of objects with high strength and elongation. Copper alloys with tin are so far as mechanically and corrosion-chemically highly stressed materials been used. For purposes where on wear resistance, suppleness and deformability had to be given special value, there was a replacement by others Tin-free or low-tin copper alloys are not always considered.

Es hat sich nun herausgestellt, daß wertvolle Eigenschaften der Zinnbronzen mit sogar zinnfreien Kupferlegierungen dadurch erhalten werden können, daß neben Kupfer als maßgeblicher Legierungsbestandteil Arsen oder Antimon verwendet werden, die unter Zusatz weiterer Legierungsteile als Legierung metallographisch eine bestimmte Struktur besitzen.It has now been found that tin bronzes have valuable properties can be obtained with even tin-free copper alloys that besides Copper is used as a key alloy component, arsenic or antimony, which with the addition of further alloy parts as an alloy metallographically a certain Possess structure.

Die Verwendung von Arsen und Antimon bei Kupferlegierungen ist bekannt. Im besonderen sind solche Legierungen meist mit sehr geringen Zusätzen hergestellt worden mit Rücksicht auf die Erhöhung der Warmfestigkeit des Kupfers, zur Verringerung der Gefahr des Entzinkens bei Messing, zur Verbesserung der Gießbarkeit. Auch hat man Kupfer mit Arsen und Blei legiert, um :die Eigenschaften der Zinnbronzen durch eine zinnfreie Legierung zu erreichen. Eiire andere Legierung soll eine . Gußbronze bei Einsparung von Kupfer und Zinn ersetzen. Diese nicht sparlos verformbare Legierung soll durch die Zusätze, unter anderem auch Antimon, ein heterogenes Gefüge erhalten wegen der Verwendung als Lagermetall mit günstigen Gleiteigenschaften. .The use of arsenic and antimony in copper alloys is known. In particular, such alloys are usually made with very little additives been made with a view to increasing the heat resistance of copper, to reduce it the risk of dezincification in brass, to improve castability. Also has one alloyed copper with arsenic and lead to: the properties of the tin bronzes through to achieve a tin-free alloy. Any other alloy is said to be one. Cast bronze Replace when saving copper and tin. This alloy, which is not economically deformable should be given a heterogeneous structure through the additives, including antimony because of its use as a bearing metal with favorable sliding properties. .

Auch andere bekannte Kupferlegierungen werden durch entsprechende Behandlung und durch Metallzusätze, wie Mangan, magnetisch gemacht. Die neue Legierung ist aber vollkommen urmagnetisch.Other known copper alloys are also used by corresponding Treatment and made magnetic by metal additives such as manganese. The new alloy but is completely magnetic.

Alle diese bekannten Legierungen können aber hohen Ansprüchen hinsichtlich der Verformbarkeit, der mechanischen Eigenschaften und des Dehnungswertes nicht genügen, im besonderen deshalb nicht, weil sie hohe Festigkeit und Dehnungswerte nicht gleichzeitig in sich vereinigen wie die Walzbronze. So hat Arsen als Legierungsbestandteil für verformbare Werkstoffe praktisch noch keine Verwendung gefunden.However, all these known alloys can meet high demands deformability, the mechanical properties and the elongation value are not sufficient, in particular because they have high strength and elongation values do not unite at the same time as rolled bronze. So has arsenic as an alloy component practically no use has yet been found for deformable materials.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer kupferreichen Legierung mit 2 bis 8 % Arsen oder Antimon und vorn weiteren Legierungsbestandteilen, und zwar 2 bis 30% Zink, 0,2 ris 30/o Mangan, 0,2 bis 8% Aluminium, o,2 bis 6% Zinn, einzeln oder zu mehreren, Rest Kupfer, als Ersatz von Zinnbronzen, deren Eigenart in der Bildung eines homogenen Mischkristallgefüges besteht, dessen Zusammensetzung innerhalb der oder um die Sättigungsgrenze liegt. Die metallographische Eigenart, also die Verwendung einer Legierung besonderer Bauform, bildet den Grundzug der Erfindung.The invention relates to the use of a copper-rich Alloy with 2 to 8% arsenic or antimony and further alloy components, namely 2 to 30% zinc, 0.2 ris 30 / o manganese, 0.2 to 8% aluminum, o, 2 to 6% tin, individually or in groups, the rest copper, as a substitute for tin bronzes, their peculiarity consists in the formation of a homogeneous mixed crystal structure, the composition of which lies within or around the saturation limit. The metallographic peculiarity, So the use of an alloy with a special design is the basic feature of the Invention.

Außer den genannten Elementen können die Legierungen noch o, I bis I % Eisen, o, i bis i % Phosphor und o, i bis 2% Blei enthalten.In addition to the elements mentioned, the alloys can also o, I to Contains I% iron, 0.1 to 1% phosphorus and 0.1 to 2% lead.

Die metallographische Bestimmung geht dahin, daß die Arsen- (Antimon-) Gehalte mit dem dritten Legierungsbestandteil so gewählt werden, daß bei verformbaren Legierungen die Sättigungsgrenze für den homogenen a-Mischkristall erreicht oder nur wenig überschritten wird. Das soll heißen, die Zusammensetzung des Mischkristalls liegt metallographisch innerhalb der oder um die Sättigungsgrenze.The metallographic determination is that the arsenic (antimony) Contents with the third alloy component are chosen so that deformable Alloys reached the saturation limit for the homogeneous a mixed crystal or is only slightly exceeded. That is to say, the composition of the mixed crystal metallographically lies within or around the saturation limit.

Derart aufgebaute Legierungen können ohne Zinnzusatz mechanische Eigenschaften besitzen, die sonst nur von Zinn-oder hochwertigen Phosphorbronzen erreicht werden. Die hohen Dehnungswerte bei guter Festigkeit und hohem Verschleißwiderstand, die z. B. die Phosphorbronze für Webdrähte geeignet machen, besitzen andere Kupferlegierungen nicht.Alloys built up in this way can have mechanical properties without the addition of tin that can otherwise only be achieved by tin or high-quality phosphor bronze. The high elongation values with good strength and high wear resistance that z. B. make the phosphor bronze suitable for weaving wires, have other copper alloys not.

Durch den Zusatz von Arsen zu Kupfer bzw. zu zinnfreien Bronzen oder Messing ist es möglich, Legierungen zu erhalten mit Dehnungswerten von sogar über 70% bei Festigkeiten, die solche hoch legierter Phosphorbronzen noch überschreiten; so ergibt z. B. eine Kupferlegierung nach der Erfindung mit bis 2 bis 30 % Zink, 1,5 - 8 % Arsen, 0,I - o,6 % Eisen, 0,I - I % Phosphor für einen Draht von I mm Durchmesser und Ioomm Länge eine Dehnung bis 70% bei gleichzeitiger Bruchfestigkeit von 45 kg/qmm. Bruchfestigkeit und Dehnung stehen natürlich in einer Wechselbeziehung, derart, daß je nach Wahl der die mechanischen Eigenschaften beeinflussenden Legierungsteilnehmer bei höherer Festigkeit die Dehnung unter Umständen zurückgeht. Das entsprechende Zug-Dehnungs-Diagramm ist praktisch identisch mit dem einer 8 %igen Phosphorbronze. Diese Legierung ist verschleißfest und schweißbar.By adding arsenic to copper or to tin-free bronzes or brass, it is possible to obtain alloys with elongation values of even more than 70% and strengths that exceed those of highly alloyed phosphor bronze; so z. B. with a copper alloy according to the invention up to 2 to 30% zinc, 1.5 - 8% arsenic, 0.1 - 0.6% iron, 0.1-1% phosphorus For a wire with a diameter of 1 mm and a length of 1 mm, an elongation of up to 70% with a simultaneous breaking strength of 45 kg / qmm. The breaking strength and elongation are of course interrelated in such a way that, depending on the choice of alloy components influencing the mechanical properties, the elongation may decrease with higher strength. The corresponding tension-elongation diagram is practically identical to that of an 8% phosphor bronze. This alloy is wear-resistant and weldable.

Die Zusammensetzung der Legierung kann im Rahmen der Erfindung mannigfach veränderlich sein. So kann man einen Teil des Arsens durch einen größeren Zinkanteil ersetzen oder umgekehrt, natürlich im gegebenen Rahmen. Arsen kann durch Antimon ersetzt werden, und zwar in einer den geforderten Bedingungen entsprechenden Menge. Auch das Zink kann durch solche Metalle ersetzt werden, die, wie Aluminium, Zink, Mangan, mit Kupfer Mischkristalle bilden. Die mechanischen Eigenschaften können durch Zulegieren weiterer Metalle veränderlich gestaltet werden; so erhöht z. B. ein Zusatz von Eisen die Streckgrenze und die Festigkeit. Um das Eisen gleichmäßig in der Kupferlegierung zu verteilen, kann eine Vorlegier ung mit Arsen gebildet werden, die dann der Hauptlegierung zugesetzt wird. Beim überschreiten der Sättigungsgrenze für den homogenen Mischkristall nähert man sich den Gußlegierungen und der Eignung zur spanabhebenden Verformung (Lagermetall, verschleißfeste Legierungen). Die Sättigungsgrenzen für den homogenen Kupfermischkristall der einzelnen Legierungsteilnehmier sind verschieden, ebenso die ihrer Kombinationen, so daß eine bestimmte Menge eines Legierungsteilnehmers gegebenenfalls durch eine wesentlich andere Menge eines anderen ersetzt werden kann.The composition of the alloy can be varied within the scope of the invention be changeable. So you can get a part of the arsenic with a larger proportion of zinc replace or vice versa, of course within the given framework. Arsenic can be replaced by antimony be replaced, in an amount corresponding to the required conditions. Zinc can also be replaced by metals such as aluminum, zinc, Manganese forms mixed crystals with copper. The mechanical properties can can be made variable by adding other metals; so increases z. B. an addition of iron increases the yield strength and strength. Around the iron evenly To distribute in the copper alloy, a master alloy with arsenic can be formed which is then added to the main alloy. When the saturation limit is exceeded for the homogeneous mixed crystal one approaches the cast alloys and the suitability for cutting deformation (bearing metal, wear-resistant alloys). The saturation limits for the homogeneous copper mixed crystal of the individual alloy participants are different, likewise that of their combinations, so that a certain amount of an alloy participant can optionally be replaced by a significantly different amount of another.

Claims

I'A'I'I: i \ 1TANSI'IeG (AIIi: i. The use of copper alloys, consisting of 2 to 8% arsenic or antimony and one or more of the following additives 2 to 300 (o zinc, 0.2 - 8% aluminum, 0.2 - 6 01o tin, 0.2-3% manganese. Remainder copper,

with the proviso that the additives are contained in the alloy in such amounts that the alloy has a homogeneous mixed crystal structure, the composition of which is within or around the saturation limit, for the production of objects with high strength and elongation. z. The use of alloys according to claim I, which still o, I to I% iron, o, I - I% phosphorus, o, I - a% lead

included, for the purpose stated in claim I. 3. The use of alloys 3 to 8% arsenic, 6 - 2o% zinc, 0.1 - 0.6% iron, 0.1 - I% phosphorus, Remainder copper

for the purpose mentioned in claim i.