[go: up one dir, main page]

DE1608099A1 - Nickelhaltige Legierungen auf Kupferbasis - Google Patents

Nickelhaltige Legierungen auf Kupferbasis

Info

Publication number
DE1608099A1
DE1608099A1 DE19671608099 DE1608099A DE1608099A1 DE 1608099 A1 DE1608099 A1 DE 1608099A1 DE 19671608099 DE19671608099 DE 19671608099 DE 1608099 A DE1608099 A DE 1608099A DE 1608099 A1 DE1608099 A1 DE 1608099A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloys
beryllium
alloy
titanium
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19671608099
Other languages
English (en)
Inventor
Paces Jan Anthony
Opie William Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cyprus Amax Minerals Co
Original Assignee
American Metal Climax Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by American Metal Climax Inc filed Critical American Metal Climax Inc
Publication of DE1608099A1 publication Critical patent/DE1608099A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Adornments (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
ß, w. Schalk · dipl-inc. peter Wirth -| 008029
DIPL.-ING. G.E. M. DANNENBERC · DR. V.SCHMIED-ROWARZIK
Dr. P. Wa
6 FRANKFURT AM MAIN
GR. ESCHEMHEIMER STR, S9
BA 12 868 American Metal Ölimax, Ine*
1270 Avenue of the Ameficaa IJew York- Ι.Ϊ. / ü S i
ftickelhaltige Legierungen auf Kupferbaaia
Die vorliegende Erfindung bezieht aich auf Legierungen, ifisbesondere auf nickelnaitige iegiefungen auf Kupferfeaaia.
kaüeft Kupferaickeliegierungen mit einöm nominellen Niekelgeiialt von 30 ^ eine hohe Beständigkeit gegen den Angriff duföh Alkalien, inabesöndere gegen die korifödiedrende Wirkung von siöh söhnen Bewegeadöitt Meer^aööer und anaeren Sälzeole-'artigen !lösungen* Biese Eigenschaften' und ihre äusgezeiöhiiete Beständig-* keit gegen Rißbildung duröh Belaatungskorrosion machen öie be« »onderü geeignet für die Verwendung in Kühlern,, als Destiliationa* vorrichtuiigen, Verdampfer und Warffieaustauacheiffohre und ala Zwingen«
Eiae andere t mögllöhe Verwendung dej? 7Ot3O-Kupfer-'iiiökel-iil»egierungen beateht in Entaalzungsvorrichtungen* Diea könnte eine außerordentlich groß angelegte Vefwehdung aeinf inabeaondere, da die Nachfrage nach Ffiaöhwasser ständig waöhBt* Um jedoch die Verwendbarkeit für die Meerwaaaerumwandlung aicherzuatallen und um
2 _ 1608029
eine ständige Verwendung in Kuhlern, Verdampfern, Wärmeaustauschern und anderen, korrosionsbeständigen Warmeübertragungsvorriehtungen zu bewahren, wurde versucht, die Eigenschaften der Kupfer-Nickel-Legierungen bei hohem Temperaturen zu verbessern, so daß derartige Vorrichtungen bei den höheren Temperaturen, die für ein wirtschaftlicheres Arbeiten notwendig sind, verwendet werden können. Zur Zeit scheint z.B. die mehrstufige Blitzdeatillation eine3 der stärker Erfolg versprechenden Verfahren für die Umwandlung von Meerwasser· zu sein« Dieses Verfahren benötigt große Wärme und die Handhabung großer Mengen des sehr korrodierenden, heißen Meerwassers bei einer Mindestschädigung der Anlage für eine wirksame Produktion von Frischwasser*
Die Schaffung eines Materials mit der Doppelfunktion der Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen plus einer Beständigkeit gegenüber einer stark korrodierenden Umgebung war schwierig und hat zu Versuchen mit anderen Metallen und Legierungen geführt. Die Versuche, die TOOO-Kupfer-Nickel-Iegierungen durch ro-stfreie Stahle de? Typen 304 und '5t6, die ziemlich gute Eigen-
zu ersetzen, schäften bei hoher Temperatur habend/waren jedoch nicht beaonders erfolgreich,, da diese Stahle dazu neigen, bei den zur Entsalzung
("_,.it oorrouio-:") notwendigen hohen Temperaturen angefressen/zu werden. Zur Lösung der Probleme hat sich die Technik daher erneut der Verbesserung der Kupfer-Kickel-Legierungen zugewandt.
BAD ORIGINAL
45/0378
3 1'6080SS
Die bisnerigen Versuche zur Verbesserung der Kupf er'-Nickel-i,egierungen-waren nicht besonders erfolgreich, da e3 nicht genügt, daß das Material nur die oben genannten, wünsdieiaswertigen Eigenschaften hat. Es sollte weiterhin leicht schweißbar und leiciit heiü und kalt zu Stäben, Rohren, Rohrplatten, Nuten, Bolzen usw. verarbeitbar sein. Obgleich viele Versuche zur Schaffung derartigen Kupfer-Nickel-Iegierungen unternommen wurden, war bisher keiner völlig erfolgreich, wenn er in großtechnischem Iniustrlemaßatab. in die Praxis umgesetzt wurdeo
Es wurde nun gefunden, daß 70:3ü-Kupfer-Nickel-Legierun2en mit üoher Festigkeit bei Temperaturen bis zu 6000O. und mehr, einer Korrosionsbeständigkeit gegenüber heißem Meerwasser und Frischwasser sowie guter Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit in wirtschaftlicher Weise mit relativ geringen Mengen zusätzlicher Ligierun.jSsubstanzen erhalten werden können.
Es best ent die Nachfrage nach neuen 70: "5ü-Kupf er-Nickel-Legierungen mit einer einmaligen Kombination von Eigenschaften, wie verbesserten Alterungs-Härtungs-Eigenschaften,' guten Eigenschaften bei Zimmertemperatur und erhöhten Temperaturen und/oder guten Eigenschaften in geschmiedeter Form sowie guter Schweißbarkeit.
Weiterhin besteht die Nachfrage nach Kupferbasis-Legierungen mit guten Gußeigenschaften und nach Lupfer-Nickel-Legierungen mit ausgezeichneter Festigkeit bei Zimmertemperatur und erhöhten Temperaturen., die gleichzeitig jedoch leicht in die üblichen und in konixjlizierte formen und Gebilde verarbeitet werden können.
009845/037
- 4 - 1608098
Außerdem besteht Nachfrage nach Kupf er-Nickel-Legierungeii mit guter Festigkeit im von Spannungen befreiten ("lösuiigsgeglühten") und vergüteten ("aged") Zustand sowie im kaltverarbeiteten und vergüteten Zustand.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Festigkeit der 701-30-Kupfer-Nickel-Legierungen durch Zugabe von einem oder mehreren ausgewählten Legierungsbestandteilen in relativ geringen Mengen ohne nachteilige Beeinflussung der Verarbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und/oder Schweißbarkeit dieser Legierungen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein für die Herstellung leicht schweißbarer und bearbeitbarer Kupfer-Nickel-Legierungen mit unerwartet guten metallurgischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich einschließlich von Temperaturen bis zu 6üO°C. und mehr, z.B.
C, sowie guter Beständigkeit gegen eine Korrosion.„in Anwesenheit heißer salziger Lösungen. ? s?
Die erfindungsgemäße Kupfer-Nickel-Legierung enthalt 25-35 Gew.-"/O1 z.B. 27-33 Gew.-^, Nickel; bis zu 3 Gew.-96 Mangan, bis zu 1,5 Gew.-% Eisen; nicht mehr als 0,08 Gew.-^ Kohlenstoff j 0,1-0,7 Gew.-<fo Titan und bis zu 0,6 Gew.-96 Beryllium. Der Titangehalt und Berylliumgehalt stehen zueinander und zur Tenperatur des für die Legierung beabsichtigten Verwendungszweckes in Beziehung, do daß bei einer Verwendungsteniperatur unter GOO0G. das Beryllium in Mengen von mindestens 0,3 Gew.-# anwesend ist; bei.einer Verwendungstemperatur von mindestens 6000C.
BAD ORISiNAL 009845/0378 ~J
16Q8Q8S
etwaig liegt die Menge an vorhandenem Titan plus der Menge an/anwesen-« dem Beryllium bei mindestens0,5 Gew.-$» jedoch unter 1,2 Bei Verwendungsteinijeraturen über 7000G, ist die Regierung zweckmäßig praktisch frei von Beryllium, und der Titangehalt liegt, zwischen 0,5-0,7 Grew..-$. Beben den oben genannten Elementen, in äen angegebenen Mengen enthalten die erfindungsgemäßen legierungen Kupfer* das den Best der Legierungen neben H&a, üblichen Verunreinigungen und restlichen Beoxydierungsmitteln ausmacht* Daa verwendete Kupfer hat zweckmäßig eine Reinheit von mindestens 99,5 f*.
Bie erfiÄdungegemäßen !legierungen* die die genannten Bestandteile in dien, angegebenen t proportionalen, Meng^a. enthalten t sind nach Utelichen Sießereiverfahren, herstellbar und haben ein gutes £ieß~ verhalt en ι so sind zuB* alle Qbe^lächerii der Legierung im «wiö-gögosaeineß" Zustand glatt* lies© Legierungen sind weiterhin dadurch gekemzeiohn&t* daß sie altarungshäirtbar page-fc^Senabis sind waA gute Festigkeiten im löeungsg^tthten 2uatamd; und vergüteten guatand i< und außerdem im kaltbearfeetteten unt ver-güteten Zustand haben*
Die Älterungshärtbarkeit bzw. ?ergütbarkeit der- erflndungagemäßen Legierungen tat dem in ihnen enthaltenen Titan oder Titan plus Beryllium zxizuaahraiben» vorausgesetzt», daß diese Elemente ±Ά den oben angegebenen Mengen anwesend sind« So iat Titan in äi&n erfindungagemäßen Legierungen immer in langen von mindesten» 0tt $t »iaht mehr ala 0»7 $% anwasenct* Sind weniger ala 0>t $> nwöaencl^ »o haben die; Legierungen nicht iaa entspraohenfia
- An ί|ο?βο&βΗ. auf (iift Alterung ban»· ¥«rg&tiang* um optimale; BAD
- 6 - 1608098
schäften zu erzielen. Sind andererseits mehr als 0,7 %Titan anwesend, so werden die legierungen spröde und scn./ierig zu bearbeiten« Weiterhin haben Legierungen mit mehr als 0,7 $ Titan überraschenderweise eine geringere Festigkeit als Legierungen, die Titan in den oben angegebenen Mengen enthalten. Zweckinätfig ist das Titan in Mengen von mindestens 0,15 c/<> anwesend. Soll die Legierung jedoch bei Teaperaturen über 6000C. verwendet werden und ist kein Beryllium anwesend, so liegt da;j Titan in Mengen von mindestens 0,5 $* vorzugsweise mindestens 0,6 fot vor.
Das Beryllium verbessert bei Verwendung in Kombination mit Titan in den oben angegebenen Mengen und unter den aufgeführten Bedingungen wesentlich die Eigenschaften der erfindungsgemäwen Kupfer-Kiekel-Legierungen, Sollen daher die Legierungen bei Temperaturen unter 600°0* verwendet werden, so ist das Beryllium in Mengen von mindestens Ο>'5 °f< > anwesend t während das Titan in Mengen, von mindest ena Qt\ fo, vorhanden ist. Beträgt dagegen die Verwe&dungstemperatur mindestens 6QQ°Cf ao braucht kein Beryllium anwesend zu sein, mlmgß mindestens,. Qt5 # Titan a&weaena aind« Liegt der Titan· gehalt Jedoch unter 0,5 $* so muß Beryllium gleichzeitig in solchen Mengen anwesend sein, daß die Summe von Beryllium plus Titan mindestens 0r5 i»% jedoch nicht mehr als I t2 0At, beträgt α Zweckmaüig sind die erfindungsgemäßen Legierungen praktisch frei von Beryllium, d,li* axe enthalten weniger ala 0,0t f> Beryllium, wenn die ferwendungatemperatür hoch ist, d.h. über 70O0Gf. oder 7ii0°G. liegt* Offenbar bildet das Beryllium in öiuem aoloheti Lagierungsayatem bei YergütunciateutiJ.iratui'ea Kwiüciien 500-ο00οΰ« ©ine Auafalluny* Liegb die Yergütunga- oder Verwenttun !
BAD ORIGINAL Q09845/037I
jedoch über 600 C, ao werden die Legierungen offenbar zu stark realtert, und daa Beryllium scheint an den Korngrenzen zu agglomerieren, wodurch die Legierung geschwächt v/ird. Das Titan acneint dagegen dem Legierun^ssystem ein fortäauerndes Ansprechen auf die Vergütung bei Tem^erdturen zwischen bOÜ-650 C. und größere it bei Temperaturen über 7000C. zu verleihen, wenn kein
Beryllium gleichzeitig anwesend ist.
vVie oben ausgeführt, können die erf indungs gemeinen Legierungen auch nocii bis zu j Gev/.-yo Mangan und bis zu 1,5 Gew.-^ M sen den Vorschriften des US-Verteiaigungsministeriums, MiI-G-
enthalten, die bis zu 1,5 Gew.-^o, z.B. 1 Gevi.-yä, Mangan und 0,4-0·,7 Gew.-'/o Eisen fordern. Das Mangan wird zugefügt zur Verbesserung der Schweißbarkeit und zur Eliminierung der nachteiligen Wirkungen.des möglichen Schwefels, der gegebenenfalls als Deox/dierungsmittel anwesend sein kann. Eisen trägt selbstverständlich zur Festigkeit der Legierung bei.
In den erfindungsgemäßen Legierungen kann Silicium in Mengen nicht über 0,5 Gew.-%, z»B. 0,2 Gew.-^, und zweckmäßig nicht über 0,1 Gew.~?b, toleriert werden. In einer Menge über 0,3 Gew.-$ bewirkt Silicium Warmbrüchigkeit
wodurch die Legierungen schwierig zu bearbeiten sind und ihre Verwendung nur auf Gießverfahren beschränkt wird.
0 9 8 4 5/0 37 8,
16080SS
"~ ο — ,
Zweckmäßig sind die erfindungsgemäßen Kupfer-Nickel-Legierungen praktisch frei von Kohlenstoff und solchen Elementen mit niedrigem Schmelzpunkt wie Zink, Wismut, Blei, Schwefel, Zinn und Phosphor, da sie eine nachteilige Wirkung auf die andernfalls guten metallurgischen und/oder/physikalischen Eigenschaften dieser legierungen haben. Zink scneint z.B. die Neigung zu haben, öioh in den Korngrenzen zu konzentrieren und scirächt somit die Legierungen. Daher liegt die tolerierbare Zinkmenge unter etwa ü,ü1 f°; zweckmäßig ist es nicht in irgendeiner Menge anwesend, die durch Spektralanalyse feststellbar ist.
Wismut macht die erfindungsgemäßen Legiert ngen spröde und sollte unter 0,001 fo gehalten werden, während Blei, das ebenfalls eine ..spröde machende Wirkung hat und das Schmiedeverhalten ernstlich beeinträchtigen kann, unter 0,01 fo gehalten werden sollte. Zinn sollte nicht in Mengen über 0,1 fo anwesend sein, da es die Legierung , insbesondere bei den höheren Verwendun^steiiiperaturen, weich macht. Weiterhin verschlechtert die Anwesenheit von Zinn die andernfalls guten S chwe ^eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungenο
Phosphor ist ein weiteres Element mit einer nachteiligen Wirkung auf das Legierraigssystem und sollte unter 0,01 $ genalten werden, um eine gute Heißbearbeitbarkeit sicherzustellen. Daher sollte die Verwendung von mit Phosphor deoxydierten Kupferabfällen zur Herstellung dieser Legierungen vermieden werden. Kohlenstoff bewirkt nicht nur, ebenso wie Phosphor, Warmbrüchigkeit
'■ .-.D ORIGINAL
0098A5/0378
sondern er hat eine nachteilige Wirkung auf die Kaltbearbeitbarkeit der erfindungsgemäßen legierungen. Die Kohlenstoffmenge sollte vorzugsweise weniger als 0,08 <fot z.B. 0,05 °/°, betragen.
Schwefel in so geringen Mengen wie z.B. 0,01 fi macht die nickelhaltigen Kupferlegierungen unbearbeitbar, und zwar vermutlich aufgrund der Anwesenheit eines Nickel-Nickelaulfid-Eutektikums mit relativ niedrigem Scamelzpunkt, das sich an den Korngrenzen abscheidet. Die nachteilige Wirkung von Schwefel kann jedoch verringert werden, indem man entweder Magnesium oder Mangan während dee Schmelzens mitverwendet.. Jedes dieser Elemente hat eine Affinität für Schwefel und verbindet sich mit jedem vorhandenen Schwefel zur Bildung kleiner Kügelchen, die während der Heißbearbeitung keine spröde machende Wirkung haben.
Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung werden vorteiliaftere Ergebnisse erzielt, wenn die in der Schmelze verwendeten Bestandteile eine Reinheit von mindestens jeweils 99,5 $ haben und wenn diese Bestandteile für die in Tabelle 1 angegebenen, besonderen Verwendungstentperaturen in den bevorzugten Mengen anwesend sind.
Tabelle 1
weniger als
Verwendungs- Bestandteile; $ (der Rest iüt Kupfer und / 0,05$ temp.; °C. . Kohlenstoff)
Nickel
Titan
Beryllium Ti & Be
unter 600
600-700°
über 750*
27-33
27-33
27-33
0,15-0,7 0,15-0,7
0,5-0,7
0,3-0,6 bis zu 0,6
mindestens 0,5 Ms 1,2
BAD
0098*5/037.8
- ίο - 16080SS
Jede dieser in Tabelle 1 angegebenen legierungen, die gegebenenfalls auch noch bis zu 1,5 °/° Mangan und bis zu ι l/o Eisen enthalten kann, hat eine äußerste Zugfestigkeit (IJTS) über 6300 kg/cm im nicht vergüteten, jedoch kalt bearbeiteten Zustand, wenn die Menge an Kaltbearbeitung mindestens 50 fo beträgt, und eine "0,1 0Jo offset" Streckgrenze (IS) von mindestens 2800 kg/cm nach einstündiger Vergütung bei der sehr hohen Temperatur von 75O0Co und eine Streckgrenze (IS) von mindestens 6300 kg/cm nach einstündigem Vergüten bei 6000C.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verbesserung de ip^hysikali sehen und metallurgiseilen Eigenschaften einschließlich der Festigkeit von Legierungen auf Kupferoasis, die 25-35 Oew.-fö Nickel und gegebenenfalls bis zu 3 Gevv.-^ Mangan und bis zu 1,5 Gev/.-f» Eisen enthalten. Dieses Vorfj.hrS^ besteht in der Festi^keitsverbesserung der Legierungen durch Vergütung mit 0,1-0,7 Gew.-^ Titan und bis zu U,6 Gew.-^ Beryllium mit der Voraussetzung, dais Beryllium in Mengen von mindestens 0,3 Gew.-$ anwesend ist, wenn die Legierung bei Temperaturen untar 600 C. verwendet werden so11j soll die Legierung bei Temperaturen über 60O0C. verwendet werden, so ijt die Summe au3 Titan und irgendwelchem anwesendem Beryllium mindestens 0,5 Gew.-'/», jedoch höchstens 1,2 Gew.-^. Bei einer Verwendungstem^eratur über 7000C, z.B. 75O0C., wird der Legierung z:.-eckuäßib· kein Beryllium zugefügt, jedoch wird Titan in Mengen zwischen 0,5-0,7 Gew.-^ zugegeben.
BAD
009845/0378
- 11 - 16080S£
Zum "besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile werden im folgenden Beispiele mit unterschiedlichen Mengen der legierenden Bestandteile gegeben. In jedem dieser Beispiele wurde eine Anzahl von Kupfer-Nickel-Legierungen hergestellt, indem, can Kupfer und Nickel bei einer Temperatur von etwa 1400°0. zusammen in ei >eia Grapliitsciiiaelztiegel schmolz. Jede Schmelze wurde gerührt, bis alles Nickel gelöst war. Dann wurde die Temperatur jeder Schmelze auf 135O°C. verringert, und es wurden ,die anderen legierenden Elemente zugefügt und 5 Minuten auf dieser Temperatur gehalten.
Das in diesen Beispielen verwendete Nickel war elektrolytisches Ilielcel, während die Titanzugabe in Form einer Kupfer-Titan-Legierung erfolgte, die nominell 24 Gew.-^ Titan enthielte Jede Berylliumzugabe zur Schmelze erfolgte ebenfalls in Form einer Legierung auf Kupferbasis, die nominell 4 Gew.-^ Beryllium enthielt. Das verwendete Kupfer war von hoher Reinheit; selbstverständlich iiit er f induline gemäß jedoch auch Kupfer von geringerer Reinheit, z.B. einer Reinheit von 99,5 $> verwendbar.
Nach dem Schmelzen wurden die Legierungen auf Kupferbasis zur Bildung von Gußstücken in Formen von"2,5 cm Durchmesser gegossen. Die Gußstücke waren durch gute, saubere, glatte Oberflächen gekennzeichnet. Das Schmelzen und Gießen erfolgte unter einer Söhutzdecke aus Argon. Erfindungsgemäß kann das Schmelzen und/oder Gießen selbstverständlich auch mit Erfolg an der Luft durchgeführt werden.
009845/0378
16080SS
Jedes der oben genannten Gußstücke wurde ^ um Proben für die chemische Analyse zu erhalten; die Zusammensetzung ist in der folgenden Tabelle 2 angegeben:
Tabelle 2
leg. Zusammensetzung in Gew. -Jq
Nickel Titan. Beryllium . Kupfer
1 29,5 0,64 — Rest
2 30 0,19 0,37 Rest
3 30 0,65 0,1 Rest
4 29,9 0,67 0,31 Rest
VJl 29,95 0,14 0,39 Rest
6 30,1 0,57 — Rest
7 30,8 0,66 — Rest
8 30,2 0,76 — Rest
9* 30,1 0,67 — Rest
10 30 0,15 0,4 Rest
* Enthielt noch 0,88 $ Eisen und 0,98 fi Magnesium
Gemäb dem für die Legierungen 1 bis 10 angewendeten Verfahren wurden vier weitere Kupfer-Nickel-Legierungen, die nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, jedoch den erfindungsgemäßen Legierungen ähnlich zu sein scheinen, zu Gußrohlingen von 2,5 cm Durchmesser verarbeitet. Gemäß chemischer Analyse hatten diese vier anderen Legierungen die folgende Zusammensetzung:
Tabelle 3
Leg. Zusammensetzung in Gew. -0Jq
Nr* Nicifael Titan Beryllium Silioium Niob Zinn Kupfer
11 29,4 — — 0,52 0,17 — Reat
12 29,2 1,4 — — — — Rest
13 28,9 i ,38 ~ ~ — 2,44 Heat
14 29 1,51 0,07 — — 2,5 Heat
BAD 009845/0378
- 1? - 16Q80S9
Dann wurden alle 14 Legierungen heiß verwalzt, indem jeder Rohling 1 Stunde auf 95O0C. vorerhitzt wurde. Die erfindungsgemäßen Legierungen 1-10 wurden erfolgreich auf StäbeVon 0,65 cm Durchmesser heruntergewalzt, während die nicht erfindungsgemäßen Legierungen 11-14 splitterten. Es ist daher klar, daß die erfindungsgesiäiaen Legierungen heiß be arbeit bar und in geschmiedeter Form wertvoll sind. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Erhöhung des 'Iitanr;eiialtes über den oberen Teil der.oben angegebenen Bereiche hinaus, z..B. wie bei Legierung 12, eine nachteilige, spröde machende Y/irkung hat.
Die erfindungsgemäßen, heiß bearbeiteten Legierungen wurden dann verscniedenen Behandlungen einschließlich Wärmebehandlungen, z.B. Lösungsglühen, und Kaibearbeitungen unterworfen. Diese Behandlungen waren wie folgt:
Behandlung A; Lösungsglühen, auf 10400C. unter Holzkonle für 30 Minuten und anschließendes Abschrecken mit Wasser; zu 71 a!° kalt bearbeitet zu Draht von 0,338 cm Durchmesser; dann wiederum bei 10400C. 30 Minuten unter Holzkohle lösungsgeglüht und mit Wasser abgeschreckt.
Behandlung B; Unter Holzkohle 30 Minuten bei 10400C. löaimgageglüht und mit Wasser abgeschreckt; zu 78 1° kalt zu Draht von 0,295 cm Durchmesser bearbeitet; 30 Minuten bei 10400O. unter
e lÖsungagqgM-iht und mit Wasser abgeschreckt; dann zu 51»2 % kalt zu Draht von 0,201 cm Durchmesser bearbeitet. Behandlung Ot 30 Minuten unter Holzkohle bei 98O0C. löaungageglüht und mit Wasser abgesohrecktj zu 90 $ kalt zu Draht von 0,201 om Durchmesser bearbeitet·
BAD ORIGINAL ^
003845/0378
Behandlung D; Unter Holzkohle 30 Minuten bei 9öü°C.lü3ungsgeglüht und mit Wasser abgeschreckt; zu 71 % kalt zu Draht von 0,338 cm. Durchmesser bearbeitet; dann wiederum 30 Minuten unter Holzkohle bei 9öO°C. lö'sungegegj.üh£t und mit Wasser abgeschreckt. Behandlung E: Eine Stunde unter Holzkohle bei 104u°G. losungsgeglüht und mit Wasser abgeschreckt; zu 71 "/ο kalt zu Draht von 0,338 cm Durchmesser bearbeitet; und dann wiederum 30 Minuten unter Holzkohle bei 10400C. lÖsungegtgLüht und mit Wasser abgeschreckt.
Behandlung ff; Eine Stunde unter Holzko Ie bei 10400C. lösungsgelülit- und mit Wasser abgeschreckt und zu yo °/o kalt zu Draht von 0,201 cm Durchmesser gezogen.
Beispiel 2
Um .die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kupf er-Nici.el-Legierungen bei Zimmertemperatur im nicht vergüteten, jedoch Izaltbearbeiteten Zustand zu zeigen, wurden Proben dieser Legierungen physikalisch auf Bruch getestet; weiterhin wurde für jede Probe der UTS- und IS-Wert in kg/cm bestimmt. Auiöordern wurden die Dehnungsprozente in 5)1 ODi festgestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben;
Tabelle 4
Leg. Behandlung UTS o kg/cm YS2 Dehnung ~* BAD ORIGINAL
Nr. 6510 k^/cm i°
1 B 7650 6000 4
2 B 6980 7220 4
3 B 8150 6630 3
4 B 8850 7650 4
5 C 6850 8000 3
6 ff 7000 6300 3
7 ff 6950 6510 4
8 ff 7360 6630 4
9 ff 7000 4
009845/037 8
- 15 - 1608QCC
Tabelle 4 zeigt, daß die erfindungsgemäßen legierungen eine gute festigkeit bei Zimmertemperatur sowie eine zufriedenstellende Duktilität im kalt bearbeiteten, jedoch nicht vergüteten Zustand haben.
Beispiel 3
Um die günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen, kalt bearbeiteten Legierungen bei honen Temperaturen zu zeigen, wurden Proben dieser Legierungen nach der in Tabelle 3 aufgeführten Behandlung vergütet. Jede Legierung wurde 1 Stunde auf der Vergutungstemperatur gehalten und iait Wasser abgeschreckt. Die Ergebnisse des mechanischen Testens nach der Vergütung bei den angegebenen Temperaturen und Abschrecken mit Wasser sind in Tabelle aufgeführt:
600 Tabelle 5 7000 I 700u eratur 7130 . 75Ou0-. 5050
Leg.
Hr0 		Ver gut uiigs t erap 7280 G. J 424Ό UTS 2YS
kg/cm		 3150
uc. I 8000 UTS ϊ|
kg/cm		 5910 7280 4870
1 UTS 2 IS
kg/cm		 7500 7980 4380 5370 3470
2 7800 8440 6050 3150 6440 —
3 8950 7100 7300 6160 5880 5280
4 9160 7300 6480 . 6580 — 5630
5 9300 7280 5420 6090 6510 4870
6 9900 7280 7430 6550 6830 5630
7 7630 7770 5150
8 7980 7140 6830
9 7800 7630
7900
Au3 den Testdaten von Tabelle 5 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Legierungen bei Temperaturen über 600°0.,z.B. 75O0C, sehr wertvolle Pestigkeitseigenschaften haben. Tatsächlich hatte die Legierung 1 eine äußerste Zugfestigkeit von 6230 kg/cm
009845/037*
- ie - 16080S9
und eine Streckgrenze von 4830 kg/cm als man sie auf Bruch testete, nachdem die Legierung zuerst auf 78O0C. erhitzt, eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten und mit Wasser abgeschreckt worden \var<> Die legierung 5 hatte eine äuü^rste Zugfestigkeit
von 4800 kg/cm , als man sie auf Bruch testete, nachdem sie zuerst auf die sehr hohe Temperatur von 600 C. eine Stunde erhitzt und dann, mit Wasser abgeschreckt worden war„
Als Vergleich und zur weiteren Darstellung der ausgezeichneten Eigenschaften der erfindungsgemäüen Legierungen wurde eine Anzahl bekannter Eupfer-Nickel-Legierungen und nicht unter die vorliegende Erfindung fallender Legierungen hergestellt und in oben beschriebener Weise getestet. Diese Vergleichslegierungen und ihre Zusammensetzung ist in Tabelle 6 angegeben:
Tabelle 6
Leg. Bestandteile in Gew.-$ (der Rest ist Kupfer)
* Wickel Titan Beryl- Eisen Mangan Niob andere
lium
15 30,4 —■ -
16 28,9 — ,15 -
17 29,4 — ,21 0,
18 50,4 0; —
19 29,4 0, —
20 30,27 — —
21 29,67 — ,45 --
22 30 —
23 30 0,
— —-
—
0,16
0,14 Zirkonium 0,1 Zirkonium 0,52 Silicium
0,3 Chrom — . 0,52 Chrom 0,86 1,02
Dann wurden die Legierungen mit Ausnahme von Nr. 2Ü und 21 einor der Behandlungen A bis F unterworfen, eine Stunde bei 7000C. und 75O0C. wärmebeliandelt, mit Wasser abgeschreckt und auf Bruoh getestet. Die Ergebuisse sind in Tabelle 7 aufgeführt. Legierung
iärmebehandel BAD ORIGINAL
und 21 wurden nur eine St\mde bei 6000C. wjirmebehandelt.
0098 4 5/0378
Behandl, 3 UTS - 17 - 7500S. UTS 1608098
70( 3180 Tabelle 7 i150
Lege 6230 temperatur 4Ο6Ο
Ir/ B 4730 )°σ. 4620
B 3710 2 is 3710.
15 B 6230 875 4030 1000
16 B 4620 1510 — 945
17 B 5950 • 2490 — 2660
1b 0 4340 1440 4270 1400
19 0 4270 1820 6230 1640
20* 2520 —
21* 4900 —·
22 1720 1580
23 2070 1580
* 1 Stunde auf 6000O. erhitzt und mit Wasser abgeschreckt
Aus Tabelle 5und 7 geht hervor, daß jede der Legierungen 1 bis (erfindungsgemäü) bessere Eigenschaften bei hohen Temperaturen hatten als die nicht erfindungsgei.täßen Legierungen 15 bis 23. So hat z.B. Legierung 1 und 9 bei der höheren Temperaturbehandlung eine 2 Mal ao hohe Streckgrenze wie der höchste Wert einer Streckgrenze von Legierung 15 bis 23, die nicht unter die vorliegende Erfindung fallen.
Ein Yergleich der Tabellen 5 und 7 zeigt weiterhin deutlich die Wirkung der Änderung des Titangehaltes oder Titan-plus Bervlliuingehaltee auch nur wenig unter den unteren Teil des erfindungsgemäß angegebenen Bereiches, wenn die beabsichtigte Verwendungstemperatur über etwa 6000G. liegt. Diese Wirkung zeigt sich am besten 4urch die erfindungsgemäße Legierung 1 und die nicht erfindungagemäße Legierung 23. Die Streckgrenze von Legierung 1
nach"einer Wärmebehandlung bei 75O0O. beträgt 5950 kg/cm was mehr
0098 4 5/0378
- is - 16080S9
als das Dreifache des Streckgrenzenwertes von 1580 kg/cm für legierung 23 ist, die 0,45 f> Titan entnalt, obgleich Legierung 23 zu 35 1° mehr kalt bearbeitet- wurde als Legierung 1 .
Beispiel 4
Die Wirkung von Titan in Verbindung mit Beryllium in Mengen von mindestens 0,4 fo wurde durch einen Vergleich der (nicht vergüteten) Zimmert en peratur-Proben von Legierung 2, die 0,19 $ Titan und 0,37 c/o Beryllium enthielten, und Legierung 5, die 0,14 i° Titan und 0,39 io Beryllium enthielten, mit Legierung 19 gezeigt, die
Titan · : ic;-jvut
0,21 </&/und 0,1 $ Beryllium für ins nur 0,31 f° Titan und Beryllium enthielten. Legierung 19 hatte eine Streckgrenze von
2 2
nur 6130 kg/cm im Vergleich zu 7210 kg/cm für Legierung 2 und 7980 kg/cm für Legierung 5. Wurde die Legierung 19 wie Legierung 2 der Behandlung B unterworfen und dann eine Stunde bei 700 C. vergütet und mit Wasser abgeschreckt, zeigte ale eine Streckgrenze von nur 1820 kg/cm , während Legierung 2 nach einer identischen Behandlung eine Streckgrenze von 4240 kg/cm hatte, was mehr als 100 % über dem Wert für Legierung 19 lag.
Beispiel 5-
Um die nicht durch irgendwelche Kaltbearbeitung verschleierte Wirkung der Vergütungsbehandlung zu zeigen, wurden,
»dead soft" gKJgemäße und nicht erfindungsgemätie/Legierungen 2 Stunden
bei unterschiedlichen Temperaturen vergütet, mit Wasser abgeschreckt und auf Bruch getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle aufgeführt.,Weiterhin angegeben wurden die meohatfnisolien Testergebnisse im "dead yoft" Zustand und im unvermuteten ^u
BAD ORIGINAL
0098 4 E/037 8-
■ . Behandl. "0,1 0Jo Tabelle - 19 - 650 1 608099
unver- 8 3010
Leg. gütet offset" Streckgrenze 2980 in kg/cm ; (is)
Ur .· A 1020 Vergütungstemperatur 3760 in 0G.
A 1960 600 5880 700 750
1 A 1260 4230 — 3640 2730
2 A 2700 5180 2380 2480 2240
3 D 2070 3530 2520 3320 3840
4 E 1 050 6550 2450 4130 3400
VJl E 980 3150 2280 — —
6 E 1190 1960 740 3180 2560 ■
7 E — 2030 1260 3180 2560
8 A co '}0 2u30 1650 2940 2520
9 A 1300 2000 1120 2940 2420
15 A 1610 770 1230 770 810
Ί6 A 1 u50 1300 — 1260 1230 .
17 A 1260 1680 — 1650 1510
18 D 1U2Ü . 1120 1020 1050 1050
19 D 1470 1400 2030 1370 1190
20 JE 1120 1190 — —
21 E 1330 1510 —
22 1120 1190 1120
23 1940 1260 1120
Tabelle 8 zeigt, daß die Legierungen 1 "bis 9 ein deutliches Ansprechen auf die Vergütung haben, wahrend dies "bei den nicht erfinduii^sgemäßen Legierungen, mit Ausnahme von Nr. 23, nicht der Fall ist. Obgleich Legierung 23 vergütbar" acheint, sinkt ihre Festigkeit scnnell von einer Vergütungstemperatur von 650 0. aufwärts an ab. So beträgt bei der Vergütungstemperatur von 75O0C. die Streckgrenze nur 1120 kg/cm , was weniger als die Hälfte des Wertes der Legierungen 1 bis 9 ist. Auch die äußersten Zugfestigkeiten der erfindungsgemäßen Legierungen sind höher als die der nicht GrfiadungiJije^ulseii Legierungen. So zeigt z.B. Legierung 4 im bei 6 5O°O. vergüteten Zustand einen UTS-Wert von 8160 kg/cm" im
009845/0378
Vergleich zu 3ü20 kg/cm für legierung 18. B e i s ρ i e 1 6
16080S9
Die Eigenschaften "bei hoher Temperatur der erfindungsgeniLucen Legierungen wurden durch Zeitstandverfanren-Tests mit legierung 10 dargestellt. Bei einer Temperatur von 30O0C. und einer Belastung von 5941 kg/cm "brach die Probe selbst nach 2470,4 Stunden nicht. Der Mindestlcriechwert für diese Probe
η cm pro
betrug 1,2 χ 10 /cm/std. D.h. es würde über 11 Jahre dauern, bii3 sich eine Probe von 2,5 cm um 1 $ gedehnt hätte«
Bei einer Testteu^eratur von 4000G. und derselben Belastung hatte eine andere Probe eine Bruch:;eit von 77 Stunden und einen Mindestkrie-chwert von 1,6 χ 10 cm/cm/std. Bei einer Belastung von 4571 k ;/cm erhöhte sicn die Bruchzeit auf 533,5 Stunden.
BAD ORIGINAL
') 0 r- /; B / 0 3 7 P

Claims (9)

- 21 - 1606099 Pat ent ans p ruche
1.- legierung auf Kupferbaais, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25-35 Gew.-^ Nickel, bis au 3 Gew.-fo Mangan, bis zu 1,5 Gew. -$> Eisen, nicht mehr als 0,08 Gew.-$ Kohlenstoff, 0,1-0,7 Gew.-^ Titan, bis zu 0,6 Gew.-^ Beryllium und als Rest Kupfer enthält, wobei die Menge an Beryllium mindestens 0,3 Gew.-$ oder die Menge an Titan plus irgendwelchem anwesendem Beryllium mindestens 0,5 Gew.^, jedoch weniger als 1,2 Gew.-^ beträgt.
2.- Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an anwesendem Nickel 27-33 Gew.-$ beträgt und Kohlenstoff in einer Menge unter 0,05 Gew.-^ anwesend isto
3.- Legierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tita.imenge 0,1-0,7 Gew.-7o, vorzugsweise 0,15-0,7 Gew. -% und die Berylliumiaenge 0,3-0,6 Gew.-^ für eine Verwendung^temperatur der Legierung unter 600°0. beträgt.
4.- Legierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanmenge 0,1-0,7 Gew.-^, vorzugsweise 0,15-0,7 Gew.-^, und die Menge an Titan plus irgendwelchem anwesendem Beryllium mindestens 0,5 Gew.-$, jedoch weniger als 1,2 Gew.-$, für eine Verwendungstemperatur der Legierung von mindestens 6000G. beträgt.
5·- Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Titaniaenge 0,5-{-i7 Gew.-$ beträgt, die Berylliummenge unter 0,01 liegt und vorzugsweise kein Beryllium anwesend ist, wenn
die Verwendungstemperatur der Legierung über 7000C. liegt.
6.-Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Legierung auf Kupferbasis, die 25-35 Gew.-^ Nickel, bis zu 3 Gew.-?& Mangan und bis zu 1,5 Gey/.-i;& Eisen enthält, wobei der Rest aus Kupfer besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des anwesenden Kohlenstoff auf weniger als 0,08 Gew.-$ begrenzt und bis zu 1,2 Gew.-°/o des anwesenden Kupfers durch 0,1-0,7 Gew.-?& Titan und bis zu 0,6 Gew.-^o Beryllium ersetzt, wobei die Berylliunimenge entweder 0,3-0,6 Gew.-% oder die Menge aus Titan plus irgendwelchem anwesendem Beryllium mindestens 0,5 Gew.-?ü, jedoch weniger als 1,2 Gew.-?£ beträgt·
7·- Die Verwendung von Legierungen gemäß Anspruch 3 in bearbeiteten formen, die Temperaturen unter 600 0. unterworfen wurden.
8.- Die Verwendung von Legierungen gemäß Ansxjrucn 4 in bearbeiteten formen, die Temperaturen von mindestaas 6000C. unterworfen wurden.
9.- Die Verwendung von Legierungen gemäii Anspruch 5 in bearbeiteten formen, die Temperaturen über 7OU0C. unterworfen wurden»
Der Patentanwalt*
BAD ORJ©1NAL 009.8 4-5/0378
DE19671608099 1966-10-17 1967-10-05 Nickelhaltige Legierungen auf Kupferbasis Pending DE1608099A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US58700066A 1966-10-17 1966-10-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1608099A1 true DE1608099A1 (de) 1970-11-05

Family

ID=24347916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671608099 Pending DE1608099A1 (de) 1966-10-17 1967-10-05 Nickelhaltige Legierungen auf Kupferbasis

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3488188A (de)
BE (1) BE705195A (de)
CH (1) CH495428A (de)
DE (1) DE1608099A1 (de)
FR (1) FR1548472A (de)
GB (1) GB1194696A (de)
NL (1) NL6714099A (de)
SE (1) SE337701B (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3937638A (en) * 1972-10-10 1976-02-10 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method for treating copper-nickel-tin alloy compositions and products produced therefrom
US4034954A (en) * 1975-06-27 1977-07-12 Kawecki Berylco Industries, Inc. Copper-nickel plastic mold alloy and resultant mold
US4377424A (en) * 1980-05-26 1983-03-22 Chuetsu Metal Works Co., Ltd. Mold of precipitation hardenable copper alloy for continuous casting mold

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB889218A (en) * 1959-10-28 1962-02-07 Ici Ltd An improved bimetallic sheet of cupro-nickel upon a ferrous base

Also Published As

Publication number Publication date
GB1194696A (en) 1970-06-10
BE705195A (de) 1968-04-16
FR1548472A (de) 1968-12-06
CH495428A (de) 1970-08-31
NL6714099A (de) 1968-04-18
US3488188A (en) 1970-01-06
SE337701B (de) 1971-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69421281T2 (de) Ferritisch-austenitischer rostfreier stahl und seine verwendung
DE2535516C2 (de) Verwendung eines austenitischen rostfreien Stahls, insbesondere zur Herstellung von Ventilen für Diesel- und Benzinmotoren
DE3221833C3 (de) Legierung, insbesondere zur Herstellung von hochbelastbaren Verrohrungen von Tiefbohrungen oder dergleichen
DE68911266T2 (de) Korrosionsbeständige Nickelbasislegierung.
DE2701329C2 (de) Korrosionsbeständiger ferritischer Chrom-Molybdän-Nickelstahl
DE69700641T2 (de) Nickellegierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit
DE1558519A1 (de) Stahl mit hoechstens 0,08 Prozent Kohlenstoff
DE1458330C3 (de) Verwendung einer zähen, ausscheidungshärtbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung
DE1301586B (de) Austenitische ausscheidungshaertbare Stahllegierung und Verfahren zu ihrer Waermebehandlung
DE1458485A1 (de) Austenitischer Chromnickelstahl
DE60310316T2 (de) Gegen Schwefelsäure und Nassverfahrensphosphorsäure resistente Ni-Cr-Mo-Cu-Legierungen
DE2815439A1 (de) Verwendung eines ferritisch-austenitischen chrom-nickel-stahles
DE2010055C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs mit hoher Zeitstandfestigkeit und Zähigkeit
DE10124393B4 (de) Hitzebeständiger Stahl, Verfahren zur thermischen Behandlung von hitzebeständigem Stahl, und Kompenten aus hitzebeständigem Stahl
DE3688906T2 (de) Verfahren zum herstellen nahtloser rohre mit ausgezeichneter beständigkeit gegen schwefelspannungsrisskorrosion.
DE2641924A1 (de) Zaehe, korrosionsbestaendige, austenitische legierung
DE2255824A1 (de) Verfahren zur herstellung einer knetlegierung auf zinkbasis
DE2029962A1 (de) Nickel-Legierung
DE69320600T2 (de) Legierung auf Nickelbasis im quaternären System Ni-Fe-Cr-Mo, welche durch Gamma-prime-Ausscheidung gehärtet, sowie gegen Korrosion beständig ist und vorzugsweise in der Petrol-Industrie zum Einsatz kommt
DE1608099A1 (de) Nickelhaltige Legierungen auf Kupferbasis
DE1533298A1 (de) Martensitaushaertbare Nickel-Molybdaen-Stahl-Legierung
WO2005090628A1 (de) Al/si-gusslegierung mit zn sowie mg und verfahren zur herstellung eines gussteils aus einer solchen legierung
DE2239467A1 (de) Hochfeste kupferlegierungen und verfahren zu ihrer herstellung
DE1558508B2 (de) Verwendung eines martensitaushaertbaren chrom nickel stahls
EP0410979B1 (de) Aushärtbare nickellegierung