DE863418C

DE863418C - Deformation and tempering of lead bronze alloys

Info

Publication number: DE863418C
Application number: DEG3647D
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl-Ing Daelen; Bernward Dr Garre
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1943-04-07
Filing date: 1943-04-07
Publication date: 1953-01-19

Description

Verformung und Vergütung von Bleibronzelegierungen Es ist bekannt, daß gegossene Bleibronze sehr spröde ist, da die Kupferkristalle meistens in Dendritenform vorliegen und das Blei an den. Korngrenzen und an den Ästen der Dendriten: liegt. Beim normalen Walzen oder einer der sonst Üblichen Verformungsarten treten innerhalb der Bleibronze Risse auf; eine Verformung ähnlich wie bei den bekannten Zinnbronzen ist daher nicht möglich. Auch bei der Erwärmung läßt sich eine Verformung der Bleibronze nicht erreichen, da oberhalb von 3z7° das Blei im Kupferverband flüssig und bei einer Verformung herausgequetscht wird.Deformation and tempering of lead bronze alloys It is known that cast lead bronze is very brittle, as the copper crystals are mostly in the form of dendrites present and the lead to the. Grain boundaries and on the branches of the dendrites: lies. With normal rolling or one of the other usual types of deformation occur within the lead bronze cracks; a deformation similar to that of the well-known tin bronzes is therefore not possible. The lead bronze can also be deformed when it is heated not reach, because above 3z7 ° the lead in the copper bond is liquid and at squeezed out of a deformation.

Andererseits ist die Verbesserung der Eigenschaften von Bleibronze, insbesondere in bezug auf Lauffähigkeit undWiderstand gegenVerschleiß sowie Stoßbeanspruchungen bisher dadurch vorgenommen worden, daß man weitere Legierungselemente der Bleibronze zufügte. Zur Erhöhung der Härte wurden: beispielsweise Zinn allein. oder zusammen mit Nickel oder auch Antimon usw. zugesetzt. Die angestrebte Verbesserung der technologischen Werte hängt einmal mit einer Härtung der Kupfer- und Bleikristalle durch die Legierungszusätze zusammen, zum anderen besteht sie darin, daß einzelne Legierungskomponenteneine Verfeinerung des Gefüges herbeiführen.On the other hand, the improvement in the properties of lead bronze, especially with regard to runnability and resistance to wear and impact So far this has been done by adding more alloying elements of lead bronze added. To increase the hardness: for example tin alone. or together with nickel or also antimony etc. added. The aim of improving the technological Values depends on the hardening of the copper and lead crystals by the alloy additives together, on the other hand it consists in the fact that individual alloy components one Refine the structure.

Es ist also festzuhalten, daß Bleibronzen nicht spanlos formbar sind und andererseits für hoch beanspruchte Zwecke zu geringe Festigkeitseigenschaften haben. Insbesondere zur Lösung der Frage der Ftstigkeiten müssen Legierungszusätze gegeben werden, die infolge ihrer Eigenschaften als Devisen- oder Sparstoffe und ,des damit verbundenen hohen Preises nachteilig sind. Außerdem haben: alle Legierungszusätze den Kachteil, daß sie bei Verwendung der Bleibronze als Lagerlegierung einen höheren Verschleiß des Zapfens herbeiführen als beispielsweise reine binäre Bleibronze.It should therefore be noted that lead bronzes cannot be shaped without cutting and on the other hand strength properties that are too low for highly stressed purposes to have. Alloy additives have to be added, in particular to solve the question of the functions that as a result of their properties as foreign exchange or savings and, thus associated high price are disadvantageous. Also have: all alloy additives the disadvantage that they have a higher value when using lead bronze as a bearing alloy Cause wear of the pin as, for example, pure binary lead bronze.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es sich zeigen:, daß durch geeignet.- Maßnahmen die Bleibronze sowohl verformbar, ohne Bruch oder Riß, als auch: vergütbar ist, das letztere ins.beson#-fiere unter Verzicht auf das Zulegieren von Vergütungselementen. Selbstverständlich können .die Eigenschaften von Bleibronze mit einlegierten Vergütungselenienten durch die Anwendung des Erfindungsgedankens weiterhin verbessert werden.In the context of the present invention it will be shown: that by suitable.- Measures the lead bronze both malleable, without breakage or crack, as also: is remunerable, the latter especially # -fiere with renouncing the alloying of remuneration elements. Of course, the properties of lead bronze with alloyed tempering elements through the application of the inventive concept continue to be improved.

Es sei bereits bei dieser Gelegenheit darauf hingewiesen, daß die Verformung und Vergütung derartiger Bleibronzelegierungen sowohl ihr Anwendungsgebiet bei Form- und Fassonguß. als auch bei der Verbundgußtechnik besitzt. Das Hauptanwendungsgebiet dürfte die Herstellung von Bleibronzelagern sein, die sowohl als Vollager wie auch als. .,-Verbundgußlagerschalen, insbesondere mit Stahlstützschalen vertreten sein können.It should be noted on this occasion that the Deformation and tempering of such lead bronze alloys are both their field of application for molded and shaped castings. as well as in composite casting technology. The main area of application is likely to be the manufacture of lead bronze bearings, both as full bearings as well as as. ., - Composite cast bearing shells, in particular with steel support shells can.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine gegebenenfalls nur verhältnismäßig geringfügige Verformung der Bleibronze bis kurz unter die Bruch- oder Rißgrenze vorgenommen wird. Hieran schließt sich. eine Wärmebehandlung bei Temperaturen an, die eine Reekristallisation der an sich groben und verformten Gußkristalle gewährleistet. Je nachdem; ob man. als Endziel eine weitergehende Verformung oder eine Vergütung der Bleibronze erstrebt, wird nun wieder eine Verformung mit anschließender Wärmebehandlung angeschlossen oder die Wärmebehandlung nach der erstmaligen Verformung wird derart geregelt, daß entweder die Härte höherer Werte, als dem Gußgefüge entspricht, annimmt oder die D-ehnun.gsiverte erhöht werden oder daß beides zusammen erhalten wird. Es ist also möglich, Bleche, Bänder, Drähte u. ä. aus 'gegossenerßleibronze herzustellen; durch Anwendung praktisch desselben Erfindungsgedankens können andererseits Bleibronzen ohne Zusatz -der bisher unumgänglich notwendigen Legierungskomponenten vergütet werden.The invention is characterized in that an optionally only relatively minor deformation of the lead bronze to just below the fracture or crack boundary is made. This is followed by. a heat treatment Temperatures that cause re-crystallization of the coarse and deformed cast crystals guaranteed. Depending on; if you. as the end goal a further deformation or striving for a remuneration of the lead bronze, a deformation with subsequent is now again Heat treatment connected or the heat treatment after the initial deformation is regulated in such a way that either the hardness corresponds to higher values than the cast structure, accepts or the deductions are increased or that both get together will. It is therefore possible to make sheets, strips, wires and the like from 'cast body bronze to manufacture; by applying practically the same inventive concept, on the other hand Lead bronzes without the addition of the previously indispensable alloy components be remunerated.

Handelt es sich um Verformung von Bleibronze, beispielsweise Schmieden von Formstücken und Gesenkteilen oder der Herstellung von Blechen, Bändern usw., so wird entsprechend dem Erfindungsgedanken wie folgt vorgegangen: Durch Stauchen, wird eine geringe Verformung der Bleibronze -herbeigeführt. Die Verformung muß so gering sein, daß keinerlei Risse in der Bleibronze auftreten. Andererseits muß sie so stark sein, daß dabei das grobe Gußgefüge, insbesondere das der Kupferkristalle, verformt wird, so daß bei der anschließenden Wärmebehandlung die Möglichkeit einer Rekristallisation besteht. Die verformte Bleibronze wird also auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens über der beginnenden Rekristallis.ation liegt. Anschließend hieran kann wieder verformt werden., und zwar jetzt stärker als im ersten Falle, bedingt durch die erfolgte Rekristallisation bzw. Kornverfeinerung. Anschließend wieder Erwärmung mindestens auf Rekri:stallisationstemperatur. Dieser Vorgang von Verformung und Erwärmung kann so lange fortgesetzt werden, bis die Bleibronze in die gewünschte Form gebracht wurde. Das Verformen kann bei Zimmertemperatur oder bei denjenigen Temperaturen erfolgen, bei denen das Blei noch nicht flüssig wird, da es sich sonst bei der Verformung herausquetscht.Is it the deformation of lead bronze, for example forging of shaped pieces and die parts or the production of sheet metal, strips, etc., proceed as follows in accordance with the concept of the invention: by upsetting, a slight deformation of the lead bronze is caused. The deformation must be like this be small that no cracks appear in the lead bronze. On the other hand, she has to be so strong that the coarse cast structure, especially that of the copper crystals, is deformed, so that in the subsequent heat treatment the possibility of a Recrystallization exists. The deformed lead bronze is thus on a temperature heated, which is at least above the incipient recrystallization. Afterward this can be deformed again, and now more than in the first case, due to the recrystallization or grain refinement that took place. Afterward rewarming to at least the recrystallization temperature. This process of Deformation and heating can continue until the lead bronze is in the desired shape was brought. Deforming can take place at room temperature or take place at those temperatures at which the lead does not yet become liquid, otherwise it will squeeze out when deforming.

Durch die verformte Bleibronze werden all;. Nachteile eines Gußkörp°rs vermieden und die Vorteile des geschmiedeten 'heiles erhalten. Das Material ist porenfrei und hat ein besonders feines Gefüge. Die verformten Teile können auch .in der Art und Weise wie das bereits an anderer Stelle vorgeschlagen wurde, durch Diffusion oder metallische Lötung mit Stützkörpern verbunden werden.. Das gilt in b'.esonderem Maße für Bleibronzebleche.Due to the deformed lead bronze, all ;. Disadvantages of a cast body avoided and received the benefits of forged 'salvation. The material is pore-free and has a particularly fine structure. The deformed parts can also .in the manner suggested elsewhere, by Diffusion or metallic soldering can be connected to support bodies .. This applies in b'.Special dimensions for lead bronze sheets.

Sollen dagegen die möglichen. Vergütungseigenschaften -der Bleibronze stärker ausgebildet werden., so wird eine Kaltverformung eingeführt, die es gestattet, diejenigen Brinellhärten zu erreichen, die sonst nur durch einen Zusatz einer härtenden Legierungskomponente erzielt werden könnten. Dabei kann gleichzeitig wie das sonst auch durch die, Zugabe von Zinn erfolgt, durch eine Rekristallisationsglühung eine Verfeinerung des Gefüges erreicht und ebenso auch die Dehnungswerte der Bleibronze heraufgesetzt werden..On the other hand, should the possible. Coating properties of lead bronze are made stronger., a cold deformation is introduced, which allows to achieve those Brinell hardnesses that would otherwise only be achieved by adding a hardening agent Alloy component could be achieved. It can be done at the same time as otherwise also through the addition of tin takes place through a recrystallization annealing Refinement of the structure achieved and also the elongation values of the lead bronze be increased ..

Ist es nun erwünscht, die Dehnung der Bleibronze heraufzusetzen, und zwar um recht erhebliche Werte, so muß die thermische Behandlung innerhalb bestimmter Bereiche vorgenommen werden. Erwärmt man nämlich einte solche kalt verformte Bleibronze auf etwa q.00°, so bleibt die Härte innerhalb gewisser Grenzen bestehen; und zwar auf demjenigen Wert, den sie nach dier Kaltverformung angenommen hatte. Die Zähigkeitswerte nehmen bereits zu. Ihr dem Gebiet von. 400 bis 500° nehmen die Zähigkeitswerte in erheblichem Maße zu, während der Härteabfall zwar größer als bisher, aber immer noch weit über den normalen Härten liegt. Dieses Gebiet ist also zweifellos als .das Hauptgebiet für- die Vergü-tbarkeit der Bleibronze anzusprechen. Oberhalb von 500° steigen die Dehnungswerte zwar stark an, aber auch die Härte fällt ab, wenn sie auch .immer noch über dem ursprünglichen Wert der urivergüteten Bleibronze liegt.Is it now desirable to increase the elongation of the lead bronze, and Although by quite considerable values, the thermal treatment must be within certain Areas are made. If you heat such a cold-formed lead bronze to about q.00 °, the hardness remains within certain limits; in fact to the value it had assumed after cold working. The toughness values are already increasing. Your the area of. 400 to 500 ° take the toughness values in to a considerable extent, while the drop in hardness is greater than before, but always is still far above the normal hardness. So this area is undoubtedly considered .to address the main area for the eligibility of lead bronze. Above of 500 °, the elongation values increase sharply, but the hardness also decreases when it is also still above the original value of the original lead bronze.

In der Abbildung sind, diese Werte für eine normale Bleibronze mit 2a °/o Blei, Rest Kupfer, dargestellt worden. Der Punkt A zeigt die Ausgangshärte, die dieses beispielsweise gegossene Material besitzt, nämlich 35 kg/mm2 Brinell. Die Bleibronze wurde anschließend um etwa 25°/o- gestaucht; man erzielt dabei eine Härte von 6o @kg/mm2 Brinell. Bei Erwärmung in dem Gebiet Z, d. h. also bis etwa q.00°, der beginnenden Rekristallisation von. Kupfer, bleibt die Härte praktisch unverändert, während die Dehnung allmählich ansteigt, um b-e.i q.00° eine Vergrößerung um 51/o zu erreichen. Wie bereits weiter oben gesagt, ist das Hauptgebiet der Vergütbarkeit innerhalb der Grenzen von 400 bis 5oo° anzusetzen, d. h. also im Gebiet 1I. Bei 506' ist ein Härteabfall auf etwa 5o Brinell erfolgt. Die Dehnung jedoch hat sich um etwa 12'/o erhöht. Der weitere Verlauf im Gebiet III ist bereits weiter oben beschrieben worden.In the figure, these values are for a normal lead bronze with 2a ° / o lead, the remainder copper. Point A shows the initial hardness, which this, for example, cast material has, namely 35 kg / mm2 Brinell. The lead bronze was then upset by about 25%; one achieves a Hardness of 6o @ kg / mm2 Brinell. When heated in the area Z, i. H. so until about q.00 °, the beginning Recrystallization of. Copper remains that Hardness practically unchanged, while the elongation gradually increases to b-e.i q.00 ° to achieve a magnification of 51 / o. As I said above, this is To set the main area of remuneration within the limits of 400 to 5oo °, d. H. so in area 1I. At 506 'the hardness has dropped to about 5o Brinell. The elongation, however, has increased by about 12%. The further course in the area III has already been described above.

Zu der Lage der Härte- und. Ausdehnungskurven im beigefügten Diagramm ist noch zu sagen, daß die,einzelnen Werte im übrigen abhängig sind von der Größe und Anzahl der plastischen Verformung, sowie vorn der Dauer der Glühzeit und der Zusammensetzung oder Verunreinigung der entsprechenden Bleibronzelegierung. Hierunter sind naturgemäß auch Zusatz- und Legierungskomponenten zu verstehen.Regarding the location of the hardness and. Expansion curves in the attached diagram it must also be said that the individual values are otherwise dependent on the size and number of plastic deformations, as well as the duration of the annealing time and the Composition or contamination of the corresponding lead bronze alloy. Below are of course also to be understood as additional and alloy components.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the deformation of B. body bronze alloys, characterized in that the cast alloy is relatively slightly plastic deformed, the copper crystals are recrystallized by subsequent heating and that these operations are repeated until the desired shape is reached.

2. The method according to claim i, characterized in that the second -plastic deformation is more pronounced than when it is first compressed.

3. Procedure according to Claim i, characterized in that to increase the hardness after the first Deformation a warming up. is made to a maximum of 40o °. q ..

procedure according to claim i, characterized in that for grain refinement and for raising it the elongation without a significant decrease in hardness after the deformation in the area of q.oo is heated to 5oo °.

5. Compensation according to claim i, characterized in that to significantly increase the elongation after the deformation is heated above 500 °.

6. Application of the method according to claims i to 5 to the production of composite castings, characterized in that the plastic deformation takes place after the composite casting.

7. Use of the lead bronze deformed according to claim i to 6 for the production of Composite workpieces in which the association with. the support body by diffusion, if necessary is made under pressure or by soldering.