-
Vergütung von Kupfer-Silizium-Legierungen Es gibt bereits Legierungen
von Kupfer mit Silizium, welche als wesentliche Bestandteile Mangan, Eisen, Nickel,
Kobalt, Chrom enthalten und bei welchen die Siliziummenge gegenüber den anderen
Bestandteilen nur eine untergeordnete Rolle spielt. Andererseits sind reine Kupfer-Silizium-Legierungen
mit etwa 3,5°o Siliziumgehalt bekannt, die sich durch bedeutende Zerreißfestigkeit
auszeichnen. In bezug auf die Härteeigenschaften wurde bei solchen Legierungen bisher
angenommen, daß die abgeschreckten Legierungen nahezu den gleichen Härtegrad zeigen
wie die langsam abgekühlten. Diese Annahme entspricht, wie der Erfinder festgestellt
hat, nicht den Tatsachen, vielmehr hat sich herausgestellt, daß eine Legierung,
welche z. B. 6,7°/a Silizium enthält und bei 75o° C abgeschreckt wurde, einen Härtegral
von 1o8° Br. aufweist gegenüber 27o° Br. in langsam abgekühltem Zustande. Eine Legierung
ferner, die z. B. 6°/0 Silizium besitzt, zeigt eine Härte von 8o° Br. nach dem Abschrecken
und 22o° Br. nach dem langsamen Abkühlen. Man kann im allgemeinen sagen, daß die
langsam abgekühlten Legierungen mit verhältnismäßig großem 5iliziumgehalt eine nicht
unbedeutende Brüchigkeit aufweisen. Demgegenüber ist erfindungsgemäß festgestellt
worden, daß durch Abschrecken anstatt durch langsames Kühlen solche Legierungen
nicht nur bearbeitungsfähig, sondern auch gleichzeitig gegen Korrosion widerstandsfähig
werden. Das Verfahren gemäß Erfindung besteht darin, daß die Legierung zunächst
bei 5oo bis 8oo° C vorzugsweise unter gleichzeitiger Knetbearbeitung, wie Schmieden
oder Walzen, sodann bei 72o bis 82o° C, geglüht und hierauf in Wasser abgeschreckt
wird.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Feststellung, daß die
Gußblöcke, welche 5 bis 6,7°/a Silizium enthalten, der Glühbehandlung unterworfen
werden können und daß man dadurch die Gestalt der Gußblöcke verändern kann, was
bis jetzt nicht möglich war, da die Legierungen von Kupfer mit Silizium, welche
jetzt im Händel als Cuprosilizium gebräuchlich sind, mehr als zo% Silizium enthalten.
-
Die Legierungen gemäß Erfindung unterscheiden sich von den sonstigen
durch die vollständige Abwesenheit von Mangan und den Eisenmetallen, welche Silizide
bilden, die beständiger sind als die Kupfersilizide. Der einzige beachtenswerte
Zusatz bei der vorliegenden Legierung ist nur Magnesium, weil dasselbe Kupfer desoxydiert
und sich mit Silizium nicht verbindet. Die Legierungen haben eine hochgesteigerte
Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion einerseits und eine wesentlieh
verminderte
Härte andererseits, so daß die Gußblöcke maschinell bearbeitungsfähig sind.
-
Die Erfindung gründet sich auf folgende Tatsachen: r. daB bei Temperaturen
oberhalb 500° C (diese hängen von der Zusammensetzung ab) Kupfer-Silizium-Legierungen,
enthaltend über 3,7 % Silizium und unter 6,7 % Silizium, eine ganz homogene Zusammensetzung
besitzen und technisch gut maschinell bearbeitungsfähig sind; 2. daß dieser homogene
Zustand aufrechterhalten werden kann durch Abschrecken von einer Temperatur von
75o bis 8oo° C, wodurch ein Metall von großer Duktilität erzielt wird, selbst wenn
6,50/0 Silizium zugegen sind; 3. daß die kalte maschinelle Bearbeitung die Eigenschaften
dieser abgeschreckten Zusammensetzungen nicht verändert; 4. daß Kupfer-Silizium-Legierungen
mit 3,7 bis 6,7 %.Silizium, welche maschinell bearbeitet und einer Glühbehandlung
unterworfen sind, sich durch großen Widerstand gegen Karrosion auszeichnen.
-
5. Die Grenze des festen Lösungsvermögens bei der Zimmertemperatur
und aufwärts bis auf 5oo° C ist bei 3,700 Silizium gefunden worden.
-
6. Die Grenze des festen Lösungsvermögens steigt mit der Temperatur,
bis sie 6.7 % bei 8oo° C beträgt.
-
7. Die Streifung der Kristalle einer Siliziumlegierung mit über 3,700
Silizium erfolgt infolge der Bildung von parallelen Reihen von dünn ausgefüllten
Körnchen eines sekundären Bestandteiles, wahrscheinlich einer Verbindung von der
Formel Cu.,Si.
-
Das Abschrecken von einer Temperatur, welche viel höher ist als diejenige,
bei welcher diese Ausfällung beginnt, läßt die Kristalle klar und streifenfrei sowie
beseitigt das Mattwerden und schnelle Korrosionswirkung. Es ist z. B. gefunden worden,
daß eine Legierung, enthaltend 5010 Silizium, wenn sie heiß bei 70o bis 75o° C gewalzt
und dann von der Temperatur 700° C abgeschreckt wurde, leicht kalt gewalzt werden
kann und eine Festigkeit von 9 i4o kg in Quadratzentimeter mit 5'% Dehnung nach
einer Durchmesserverminderung von 6o% erreicht. Bei einem weiteren Beispiel ist
eine Legierung mit 6,5 % Silizium vollkommen gut bei einer Temperatur von
720
bis 82o° C maschinell zu bearbeiten. Wird sie heiß geschmiedet oder gewalzt
und dann von 75o bis 8oo° C abgeschreckt, so zeigt sie eine Festigkeit von 4 92o
kg in Quadratzentimeter mit 30 % Dehnung und besitzt einen wesentlichen Widerstand
gegen Korrosion. Außerdem, während diese Legierung in gegossenem Zustande im wesentlichen
keine Widerstandsfähigkeit gegen Schläge oder Stöße zeigt, besitzt sie einen Widerstand
von i,i Meterkilogramm, wenn sie während 6 Stunden bei 8oo° C geglüht und dann abgeschreckt
wurde. Wenn sie heiß maschinell bearbeitet und von einer Temperatur von 75o bis
8oo° C abgeschreckt wurde, so besitzt sie eine Stoßfestigkeit von 3,32 Meterkilogramm.
In abgeschrecktem Zustande ist sie vollständig homogen, und ihre Kristalle, welche
zu der sogehannten festen Alphalösungsphase gehören, sind streifenfrei.
-
Folgendes Beispiel zeigt eine besondere Ausführungsform des Verfahrens
in Anwendung auf die Herstellung von gedrückten Kesselblechen mittels einer 6,5prozentigen
Siliziumlegierung: a) Es wird eine Schmelze von der gewünschten Zusammensetzung
in üblicherWeise hergestellt und das geschmolzene Kupfer vorn@gsweise mittels Magnesiums
.d,esoxydi:ext. Die Schmelze kann außer Silizium geringe Mengen von Zinn (bis auf
20/0) oder Zink (bis auf 5010) oder Aluminium (bis auf 30/0) enthalten.
-
b) Die Schmelze wird in eine Form gegossen, wodurch ein flacher Gußblock
von etwa 5 cm Dicke hergestellt wird.
-
c) Der Gußblock wird in einem Ofen bei etwa 75o° C während 12 Stunden
und dann bei 78o° C während 3 Stunden gehalten.
-
d) Der Gußblock wird bis auf 3,5 bis 4 cm geknetet, z. B. heiß geschmiedet,
um das Saigern auszuschließen, und alsdann bis auf die gewünschte Dicke gewalzt;
es wird Sorge getragen, damit die Temperatur des Metalls nicht über 82o° C und nicht
unter 72o° C überschreitet.
-
e) Das gewalzte Blech wird in einem Ofen während einer Stunde bei
75o bis 8oo° C geglüht und in Wasser abgeschreckt.
-
f) Das kalte Blech wird gelbgebrannt.
-
g) Das Drücken beginnt mit öfterem Anlassen bei 75o bis 8oo° C abwechselnd
mit dem Abschrecken.