RU2398904C2 - Easy-to-cut copper alloy with exceedingly low contents of lead - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: here are disclosed easy-to-cut copper alloys containing reduced amount of lead in comparison with traditional alloys. Alloys contain from 71.5 to 78.5 percent of weight of copper, from 2.0 to 4.5 percent of weight of silicon, from 0.005 percent and up to, but not less, than 0.02 percent of weight of lead and the rest percent of weight of zinc. Also alloy includes (a) matrix containing α-phase and (b) one or more phases chosen from the group consisting of γ-phase and κ-phase.

EFFECT: alloys are easy-to-cut, possess high durability and wear resistance, and also high resistance to oxidation at high temperatures.

45 cl, 7 dwg, 2 tbl, 30 ex

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

[0001] Это описание относится к заявке на патент США с порядковым №09/983029, поданной 27 октября 1999 г., полное описание которой включено сюда посредством ссылки, которая, в свою очередь, является частичным продолжением заявки на патент США с порядковым №09/403834, поданной 27 октября 1999 г., полное описание которой включено сюда посредством ссылки, причем эта заявка испрашивает приоритет по японской заявке №10-287921, поданной 9 октября 1998 г., полное описание которой включено сюда посредством ссылки. Эта заявка дополнительно является родственной заявке на патент США с порядковым №09/987173, поданной 13 ноября 2001 г., в настоящее время патент США 6413330, полное описание которого включено посредством ссылки, причем эта заявка является частичным продолжением заявки на патент США с порядковым №09/555881, поданной 8 июня 2000 г., полное описание которой включено сюда посредством ссылки, причем эта заявка испрашивает приоритет по японской заявке №10-288590, поданной 12 октября 1998 г., полное описание которой включено сюда посредством ссылки.[0001] This description relates to a US patent application serial number 09/983029, filed October 27, 1999, the full description of which is incorporated here by reference, which, in turn, is a partial continuation of the US patent application serial number 09 / 403834, filed October 27, 1999, the full description of which is incorporated here by reference, and this application claims priority to Japanese application No. 10-287921, filed October 9, 1998, the full description of which is incorporated here by reference. This application is further related to US Patent Application Serial No. 09/987173, filed November 13, 2001, currently US Pat. No. 6,413,330, the entire disclosure of which is incorporated by reference, and this application is a partial continuation of the US Patent Application Serial No. 09/555881, filed June 8, 2000, the full description of which is incorporated here by reference, and this application claims priority to Japanese application No. 10-288590, filed October 12, 1998, a full description of which is incorporated here by reference.

Уровень техникиState of the art

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

[0002] Настоящее изобретение относится к легкообрабатываемым резанием («автоматным») медным сплавам, таким как используемые во всех отраслях промышленности, но особенно к сплавам, используемым в области снабжения питьевой водой для потребления человеком.[0002] The present invention relates to easily machined (“automatic”) copper alloys, such as those used in all industries, but especially to alloys used in the supply of drinking water for human consumption.

2. Предшествующий уровень техники2. The prior art

[0003] К числу медных сплавов с хорошей обрабатываемостью относятся бронзы, такие как имеющие обозначение JIS H5111 BC6, и латуни, такие как имеющие обозначения JIS H3250-C3604 и C3771. Обрабатываемость этих сплавов повышена посредством добавления от 1,0 до 6,0 процента по массе свинца, так что они дают промышленно удовлетворительные результаты в качестве легкообрабатываемых медных сплавов. В связи с их превосходной обрабатываемостью, эти свинецсодержащие медные сплавы стали важными основными материалами для разнообразных изделий, таких как водопроводные краны, металлическая арматура для подачи/слива воды и вентили.[0003] Copper alloys with good machinability include bronzes, such as those designated JIS H5111 BC6, and brass, such as those designated JIS H3250-C3604 and C3771. The machinability of these alloys is enhanced by the addition of 1.0 to 6.0 percent by weight of lead, so that they give industrially satisfactory results as easy-to-process copper alloys. Due to their excellent machinability, these lead-containing copper alloys have become important basic materials for a variety of products, such as water taps, metal fittings for water inlet / outlet and valves.

[0004] В этих традиционных легкообрабатываемых резанием медных сплавах, свинец не образует твердый раствор в матрице, а диспергируется в зернистой форме, тем самым улучшая обрабатываемость этих сплавов. Чтобы получить желаемые результаты, свинец до настоящего времени должен был добавляться в количестве 2,0 или более процента по массе. Если добавление свинца в таких сплавах составляет менее 1,0 процента по массе, стружки будут иметь спиральную форму, такую как показанная на фиг.1G. Спиральные стружки вызывают различные затруднения, такие как, например, запутывание в режущем инструменте. Если, с другой стороны, содержание свинца составляет 1,0 или более процента по массе и не более 2,0 процентов по массе, поверхность резания будет шероховатой, хотя это даст некоторые результаты, такие как уменьшение сопротивления резанию. Поэтому обычно свинец добавляется до уровня не менее 2,0 процента по массе. Некоторые раскатанные медные сплавы, в которых требуется высокая степень способности к резанию, смешиваются с приблизительно 3,0 или более процентами по массе свинца. Далее, некоторые бронзовые отливки имеют такое содержание свинца, как приблизительно 5,0 процентов по массе. Сплав, имеющий обозначение JIS H 5111 BC6, например, содержит приблизительно 5,0 процентов по массе свинца.[0004] In these traditional easily machined copper alloys, lead does not form a solid solution in the matrix, but is dispersed in a granular form, thereby improving the machinability of these alloys. To obtain the desired results, lead so far had to be added in an amount of 2.0 or more percent by weight. If the addition of lead in such alloys is less than 1.0 percent by weight, the chips will have a spiral shape, such as that shown in FIG. 1G. Spiral chips cause various difficulties, such as, for example, tangling in a cutting tool. If, on the other hand, the lead content is 1.0 percent or more by mass and not more than 2.0 percent by mass, the cutting surface will be rough, although this will give some results, such as a reduction in cutting resistance. Therefore, usually lead is added to a level of at least 2.0 percent by weight. Some rolled copper alloys that require a high degree of cutting ability are mixed with about 3.0 or more percent by weight of lead. Further, some bronze castings have a lead content of about 5.0 percent by weight. An alloy designated JIS H 5111 BC6, for example, contains approximately 5.0 percent by weight of lead.

[0005] В сплавах, содержащих несколько процентов свинца, тонкодисперсные частицы свинца диспергированы в структуре металла. Во время процесса резания напряжение может концентрироваться на этих тонкодисперсных, мягких частицах свинца. Следовательно, стружки, произведенные при резании, являются меньшими, и более низкой является сила резания. Частицы свинца действуют в этих обстоятельствах как стружколом.[0005] In alloys containing several percent lead, fine particles of lead are dispersed in the metal structure. During the cutting process, stress can concentrate on these finely divided, soft particles of lead. Therefore, the chips produced during cutting are smaller, and the cutting force is lower. Lead particles act in these circumstances as a chipbreaker.

[0006] Между тем, когда к сплавам Cu-Zn добавляется от 2,0 до 4,5% Si при данном диапазоне состава и режиме производства, в структуре металла появляется одна или более богатых Si κ-, γ-, µ- или β-фаз помимо альфа-фазы. Из этих фаз, κ, γ и µ являются твердыми и имеют свойства, полностью отличные от Pb. Однако при резании напряжение концентрируется в области, где присутствуют эти три фазы, так что эти фазы также действуют как стружколомы, тем самым понижая требуемую силу резания. Это означает, что, хотя Pb и κ-, γ- и µ-фазы, образующиеся в сплаве Cu-Zn-Si, имеют немного общего или вообще не имеют ничего общего в их свойствах и/или характеристиках, все они ломают стружки и в результате понижают требуемую силу резания.[0006] Meanwhile, when 2.0 to 4.5% Si is added to Cu-Zn alloys for a given composition range and production mode, one or more Si κ-, γ-, µ- or β-rich Si appears in the metal structure phase in addition to the alpha phase. Of these phases, κ, γ, and μ are solid and have properties completely different from Pb. However, when cutting, the stress is concentrated in the area where these three phases are present, so that these phases also act as chipbreakers, thereby lowering the required cutting force. This means that, although the Pb and κ-, γ- and µ-phases formed in the Cu-Zn-Si alloy have little in common or have nothing in common in their properties and / or characteristics, they all break chips and as a result, the required cutting force is reduced.

[0007] И все-таки улучшенная обрабатываемость сплавов Cu-Zn-Si, имеющих κ-, γ- и µ-фазы, недостаточно удовлетворительна в некоторых отношениях по сравнению с C83600 (свинцовая латунь с низким содержанием цинка), C36000 (автоматная латунь) и C37700 (ковочная латунь), которые содержат соответственно 5%, 3% и 2% свинца по массе.[0007] Nevertheless, the improved machinability of Cu-Zn-Si alloys having the κ, γ, and μ phases is not satisfactory in some respects compared to C83600 (low-zinc lead brass), C36000 (automatic brass) and C37700 (forged brass), which contain respectively 5%, 3% and 2% lead by weight.

[0008] Применение смешанных со свинцом сплавов было в последние годы сильно ограничено, потому что содержащийся в них свинец вреден для людей как загрязнитель окружающей среды. То есть, свинецсодержащие сплавы ставят под угрозу здоровье человека и гигиену окружающей среды, поскольку свинец переходит в металлический пар, который образуется на стадиях обработки таких сплавов при высоких температурах, таких как плавление и литье. Имеется также опасность, что свинец, содержащийся в металлической арматуре водопровода, вентилях и так далее, изготовленных из таких сплавов, будет растворяться в питьевой воде.[0008] The use of lead-mixed alloys has been severely limited in recent years because the lead they contain is harmful to humans as an environmental pollutant. That is, lead-containing alloys endanger human health and environmental hygiene, since lead is converted to metallic vapor, which is formed during the processing stages of such alloys at high temperatures, such as melting and casting. There is also a danger that the lead contained in the metal fittings of the water supply system, valves and so on, made from such alloys, will dissolve in drinking water.

[0009] По этим причинам Соединенные Штаты и другие развитые страны двигались в последние годы в направлении ужесточения стандартов по свинецсодержащим медным сплавам, резко ограничив допустимый уровень свинца в медных сплавах. В Японии также использование свинецсодержащих сплавов все более и более ограничивалось, и имелась все возрастающая потребность в развитии легкообрабатываемых резанием медных сплавов с низким содержанием свинца. Не приходится говорить, что желательно понизить содержание свинца настолько, насколько это возможно.[0009] For these reasons, the United States and other developed countries have moved in recent years towards stricter standards for lead-containing copper alloys, sharply limiting the allowable levels of lead in copper alloys. In Japan, the use of lead-containing alloys was also more and more limited, and there was an increasing need for the development of easily cut low-lead copper alloys. Needless to say, it is desirable to lower the lead content as much as possible.

[0010] Недавние разработки понизили содержание свинца в легкообрабатываемых резанием медных сплавах до столь низкого уровня, как 0,02%, например, как описано в US 2002-0159912 A1 (публикация заявки на патент США №10/287921). Однако, ввиду сильного беспокойства общества относительно содержания свинца, желательно уменьшить содержание свинца еще больше. Хотя бессвинцовые сплавы известны в данной области техники, например, как описано в патенте США №6413330, автор настоящего изобретения обнаружил, что при наличии небольших количеств свинца в сплаве имеют место определенные преимущества.[0010] Recent developments have reduced the lead content of easily machined copper alloys to as low as 0.02%, for example, as described in US 2002-0159912 A1 (US Patent Application Publication No. 10/287921). However, due to strong public concern about lead levels, it is desirable to reduce lead levels even further. Although lead-free alloys are known in the art, for example, as described in US Pat.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

[0011] Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать легкообрабатываемый резанием медный сплав, который содержит чрезвычайно небольшое количество (т.е. от 0,005 процента и вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе) свинца в качестве улучшающего обрабатываемость элемента. Цель состоит также в том, чтобы создать сплав, который является превосходным по обрабатываемости, но все же может быть использован в качестве безопасного заменителя традиционных легкорежущихся медных сплавов, которые имеют относительно большое содержание свинца. Цель состоит также в том, чтобы создать сплав, который не представляет никаких гигиенических проблем для окружающей среды, в то же время позволяя рециркулировать стружку, таким образом обеспечивая своевременный ответ на возрастающую потребность в ограничении свинецсодержащих продуктов. Настоящее изобретение достигает этих результатов в определенных предпочтительных вариантах воплощения посредством выявления и использования преимуществ синергетического действия объединения κ-, γ- и µ-фаз с небольшими количествами Pb на обрабатываемость сплава.[0011] An object of the present invention is to provide an easy to cut copper alloy that contains an extremely small amount (ie, from 0.005 percent and up to, but less than 0.02 percent by weight) of lead as a machinability improving element . The goal is also to create an alloy that is excellent in machinability, but can still be used as a safe substitute for traditional light-cutting copper alloys that have a relatively high lead content. The goal is also to create an alloy that does not pose any hygiene problems for the environment, while at the same time allowing the recycling of the chips, thereby providing a timely response to the increasing need to limit lead-containing products. The present invention achieves these results in certain preferred embodiments by identifying and taking advantage of the synergistic effect of combining the κ, γ, and μ phases with small amounts of Pb on the machinability of the alloy.

[0012] Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать легкообрабатываемый резанием медный сплав, который имеет высокую коррозионную стойкость в сочетании с превосходной обрабатываемостью и подходит в качестве основного материала для обрабатываемых резанием деталей, поковок, отливок и прочего, таким образом имея очень высокую практическую значимость. Обрабатываемые резанием детали, поковки, отливки и так далее, в которых может быть использован предложенный сплав, включают в себя водопроводные краны, металлическую арматуру для подачи/слива воды, водомеры, разбрызгиватели, соединения, запорные вентили для воды, вентили, стержни, трубопроводную арматуру для горячего водоснабжения, детали для центровой обработки и детали теплообменника.[0012] Another objective of the present invention is to provide an easily machinable copper alloy that has high corrosion resistance combined with excellent machinability and is suitable as a base material for machined parts, forgings, castings and the like, thereby having a very high practical relevance. Machined parts, forgings, castings, and so on, in which the proposed alloy can be used include water taps, metal fittings for supplying / draining water, water meters, sprinklers, joints, shut-off valves for water, valves, rods, pipe fittings for hot water supply, parts for central processing and parts for the heat exchanger.

[0013] Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать легкообрабатываемый резанием медный сплав с высокой прочностью и износостойкостью в сочетании со свойством высокой способности к резанию, который подходит в качестве основного материала для производства обрабатываемых резанием деталей, поковок, отливок и других применений, требующих высокой прочности и износостойкости, таких как, например, подшипники, болты, гайки, вкладыши, шестерни, детали швейных машин, цилиндрические детали, седла клапанов, кольца синхронизатора, скользящие детали и части гидравлических систем, и который поэтому имеет большую практическую ценность.[0013] Another objective of the present invention is to provide an easily machinable copper alloy with high strength and wear resistance, combined with a high ability to cut, which is suitable as a base material for the manufacture of machined parts, forgings, castings and other applications. requiring high strength and wear resistance, such as, for example, bearings, bolts, nuts, liners, gears, parts of sewing machines, cylindrical parts, valve seats, synchronizer rings, sliding parts and parts of hydraulic systems, and which therefore has great practical value.

[0014] Дальнейшая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать легкообрабатываемый резанием медный сплав с превосходным сопротивлением окислению при высоких температурах в сочетании со свойством высокой способности к резанию, который является подходящим в качестве основного материала для производства обрабатываемых резанием деталей, поковок, отливок и других применений, где является существенным сопротивление высокотемпературному окислению, например, форсунки для керосина и газовые нагреватели, головки горелок и газовые сопла для распределителей горячей воды, и который поэтому имеет большую практическую ценность.[0014] A further object of the present invention is to provide an easily machinable copper alloy with excellent oxidation resistance at high temperatures in combination with a high ability to cut, which is suitable as a base material for the manufacture of machined parts, forgings, castings and other applications where resistance to high temperature oxidation is significant, for example, kerosene nozzles and gas heaters, burner heads and gas cost sharing valves for hot water, and which therefore has great practical value.

[0015] Дальнейшая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать легкообрабатываемый резанием медный сплав с превосходной обрабатываемостью и высокой ударопрочностью, который является подходящим в качестве основного материала для производства изделий, которые должны быть изготовлены из ударопрочного материала, потому что они подвергаются процессу уплотнения соединения после процесса резания, такие как соединители труб, называемые «ниппелями», соединители кабелей, арматура (фитинги), зажимы, металлические шарниры для фурнитуры, части автомобильных датчиков и т.п.[0015] A further object of the present invention is to provide an easily machinable copper alloy with excellent machinability and high impact resistance, which is suitable as a base material for the manufacture of articles that must be made of impact resistant material because they undergo a joint sealing process after the cutting process, such as pipe connectors, called "nipples", cable connectors, fittings (fittings), clamps, metal hinges for fittings s, parts of automotive sensors, etc.

[0016] Одна или более из вышеупомянутых целей настоящих изобретений достигается посредством предложения следующих медных сплавов.[0016] One or more of the above objects of the present invention is achieved by proposing the following copper alloys.

ПЕРВЫЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮFIRST ALLOY OF THE INVENTION

[0017] Легкообрабатываемый резанием медный сплав с характеристикой превосходной способности к резанию, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди, от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния, от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца, и остального процентного содержания по массе цинка, причем проценты по массе меди и кремния в этом медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, X представляет собой процент по массе меди, и Y представляет собой процент по массе кремния. С целью упрощения этот медный сплав будет в дальнейшем называться «первым сплавом по изобретению».[0017] An easy-to-cut copper alloy with an excellent ability to cut, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper, 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon, from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead, and the remaining percentage by weight of zinc, and the percent by weight of copper and silicon in this copper alloy satisfy a ratio of 61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb, in which Pb is a percentage by by weight of lead, X is a percentage by weight of copper, and Y is a percentage weight of silicon. For simplicity, this copper alloy will hereinafter be referred to as the "first alloy of the invention."

[0018] Свинец не образует твердого раствора в матрице, но вместо этого диспергируется в зернистой форме, в виде частиц свинца, улучшая обрабатываемость. Даже небольшие количества частиц свинца в медном сплаве улучшают обрабатываемость. С другой стороны, кремний улучшает свойство высокой способности к резанию, образуя гамма-фазу и/или каппа-фазу (в некоторых случаях мю-фазу) в структуре металла. Кремний и свинец являются одинаковыми в том, что они эффективны в улучшении обрабатываемости, хотя они совершенно различны по их вкладу в другие свойства сплава. На основе выявления этого факта, кремний добавляется к первому сплаву по изобретению так, чтобы придать высокий уровень обрабатываемости, соответствующий требованиям промышленности, в то же время делая возможным значительное понижение содержания свинца в сплаве, тем самым устраняя опасность токсичности свинца для людей. То есть обрабатываемость первого сплава по изобретению улучшается посредством образования гамма-фазы и каппа-фазы при добавлении кремния. Таким образом, первый сплав по изобретению имеет промышленно удовлетворительную обрабатываемость, что означает, что сплав по изобретению при резании с высокой скоростью в сухом состоянии имеет обрабатываемость, эквивалентную обрабатываемости традиционных легкообрабатываемых резанием медных сплавов. Другими словами, первый сплав по изобретению имеет улучшенную обрабатываемость за счет образования гамма-, каппа- и мю-фаз из-за добавления кремния, а также улучшенную обрабатываемость из-за добавления очень малых количеств свинца (то есть содержание свинца от примерно 0,005 процента по массе вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе).[0018] Lead does not form a solid solution in the matrix, but instead is dispersed in a granular form in the form of lead particles, improving workability. Even small amounts of lead particles in a copper alloy improve machinability. On the other hand, silicon improves the property of high ability to cut, forming the gamma phase and / or kappa phase (in some cases mu phase) in the metal structure. Silicon and lead are the same in that they are effective in improving workability, although they are completely different in their contribution to other properties of the alloy. Based on the discovery of this fact, silicon is added to the first alloy according to the invention so as to give a high level of machinability that meets industry requirements, while at the same time making it possible to significantly reduce the lead content in the alloy, thereby eliminating the risk of lead toxicity to humans. That is, the machinability of the first alloy of the invention is improved by forming a gamma phase and a kappa phase when silicon is added. Thus, the first alloy according to the invention has industrially satisfactory machinability, which means that the alloy according to the invention, when cutting at a high speed in the dry state, has machinability equivalent to that of traditional easily machined copper alloys. In other words, the first alloy of the invention has improved machinability due to the formation of gamma, kappa and mu phases due to the addition of silicon, as well as improved machinability due to the addition of very small amounts of lead (i.e., the lead content is from about 0.005 percent by weight up to, but less than 0.02 percent by weight).

[0019] При добавлении менее чем 2,0 процента по массе кремния металлический сплав не может образовать гамма-фазу или каппа-фазу в достаточном количестве для того, чтобы гарантировать промышленно удовлетворительную обрабатываемость. С увеличением добавления кремния обрабатываемость улучшается. Но при добавлении более 4,5 процентов по массе кремния обрабатываемость не будет повышаться пропорционально. Проблема, однако, заключается в том, что кремний имеет высокую точку плавления и низкий удельный вес, а также склонен к окислению. Если несмешанный кремний подается в печь на стадии плавления, кремний будет плавать поверх расплавленного металла и окисляться до оксидов кремния (то есть диоксида кремния), тем самым затрудняя производство кремнийсодержащего медного сплава. Поэтому при производстве слитка кремнийсодержащего медного сплава кремний обычно добавляют в форме сплава Cu-Si, что повышает себестоимость производства. По мере того, как количество кремния становится чрезмерным, доля образовавшихся гамма/каппа-фаз в общей площади структуры металла становится слишком большой. Наличие этих фаз в чрезмерном количестве препятствует их работе в качестве областей концентрации напряжений и делает сплав более твердым, чем необходимо. Поэтому нежелательно добавлять кремний в количестве, превышающем точку насыщения или плато улучшения обрабатываемости, то есть 4,5 процента по массе. Эксперимент показал, что, когда кремний добавляется в количестве от 2,0 до 4,5 процентов по массе, желательно поддерживать содержание меди на уровне примерно от 71,5 до 78,5 процентов по массе с учетом его отношения к содержанию цинка для того, чтобы сохранить присущие ему свойства сплава Cu-Zn. По этой причине первый сплав по изобретению составлен из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди и от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния соответственно. Добавление кремния улучшает не только обрабатываемость, но также и характеристики течения расплавленного металла в отношении (a) литья, (b) прочности, (c) износостойкости, (d) сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением и (e) сопротивления высокотемпературному окислению при высоких температурах. Однако эти характеристики не проявляются, если процент по массе меди и кремния в первом сплаве по изобретению не удовлетворяет соотношению 61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb, в котором X представляет собой процент по массе меди, а Y представляет собой процент по массе кремния, и Pb представляет собой процент по массе свинца. Также будут в некоторой степени улучшены пластичность и стойкость к коррозии обесцинкованием.[0019] When less than 2.0 percent by weight of silicon is added, the metal alloy cannot form a gamma phase or a kappa phase in a sufficient amount to guarantee industrially satisfactory machinability. With increasing silicon addition, machinability improves. But when more than 4.5 percent by weight of silicon is added, machinability will not increase proportionally. The problem, however, is that silicon has a high melting point and low specific gravity, and is prone to oxidation. If unmixed silicon is fed into the furnace during the melting stage, silicon will float on top of the molten metal and oxidize to silicon oxides (i.e. silicon dioxide), thereby making it difficult to produce a silicon-containing copper alloy. Therefore, in the manufacture of an ingot of a silicon-containing copper alloy, silicon is usually added in the form of a Cu-Si alloy, which increases the cost of production. As the amount of silicon becomes excessive, the proportion of gamma / kappa phases formed in the total area of the metal structure becomes too large. The presence of these phases in excessive quantities impedes their work as stress concentration regions and makes the alloy harder than necessary. Therefore, it is undesirable to add silicon in an amount exceeding the saturation point or plateau to improve workability, that is, 4.5 percent by weight. The experiment showed that when silicon is added in an amount of from 2.0 to 4.5 percent by weight, it is desirable to maintain a copper content of about 71.5 to 78.5 percent by weight, taking into account its relationship to the zinc content, to preserve its inherent properties of the Cu-Zn alloy. For this reason, the first alloy according to the invention is composed of from 71.5 to 78.5 percent by weight of copper and from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon, respectively. The addition of silicon improves not only workability, but also the flow characteristics of the molten metal with respect to (a) casting, (b) strength, (c) wear resistance, (d) resistance to stress corrosion cracking and (e) resistance to high temperature oxidation at high temperatures. However, these characteristics do not occur if the percentage by weight of copper and silicon in the first alloy of the invention does not satisfy the ratio 61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb, in which X represents the percentage by weight of copper and Y represents the percentage by weight silicon, and Pb represents the percentage by weight of lead. The ductility and corrosion resistance of dezincification will also be improved to some extent.

[0020] Добавление свинца в первый сплав по изобретению устанавливается по этой причине на уровне от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе. В первом сплаве по изобретению достаточный уровень обрабатываемости получается посредством добавления кремния, которое имеет вышеупомянутое действие по «наводке» гамма-фазы и/или каппа-фазы, даже если добавление свинца понижено. Все же, свинец должен быть добавлен к сплаву Cu-Zn в количестве не менее чем 0,005 процента по массе, если этот сплав должен превосходить традиционный легкообрабатываемый резанием медный сплав по обрабатываемости. С другой стороны, добавление относительно больших количеств свинца оказывало бы неблагоприятное воздействие на свойства сплава, приводя в результате к состоянию шероховатой поверхности, плохой способности подвергаться обработке давлением в горячем состоянии, такой как плохое поведение при ковке, и низкой пластичности в холодном состоянии. При этом ожидается, что столь небольшое содержание свинца в менее чем 0,02 процента по массе сможет соответствовать постановлениям правительства в отношении свинца, однако именно они должны быть предусмотрены в будущем в развитых странах, включая Японию. По этой причине диапазон добавляемого к сплаву свинца установлен на уровне от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе в первом, а также втором и третьем сплавах по изобретению, которые будут описаны позже. Все модификации первого, второго и третьего сплавов по изобретению включают этот низкий диапазон содержания свинца в соответствии с настоящим изобретением.[0020] The addition of lead to the first alloy of the invention is set for this reason at a level of from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight. In the first alloy of the invention, a sufficient level of machinability is obtained by adding silicon, which has the aforementioned “inducing” effect of the gamma phase and / or kappa phase, even if the addition of lead is reduced. Nevertheless, lead must be added to the Cu-Zn alloy in an amount of not less than 0.005 percent by weight, if this alloy must exceed the machinability of a traditional easy-to-cut copper alloy. On the other hand, the addition of relatively large amounts of lead would adversely affect the properties of the alloy, resulting in a roughened surface, poor ability to be subjected to hot pressure treatment, such as poor forging behavior, and poor cold ductility. At the same time, it is expected that such a small lead content of less than 0.02 percent by weight will be able to comply with government regulations on lead, but they should be provided for in the future in developed countries, including Japan. For this reason, the range of lead added to the alloy is set at a level from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight in the first and second and third alloys of the invention, which will be described later. All modifications of the first, second, and third alloys of the invention include this low range of lead content in accordance with the present invention.

ВТОРОЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮSECOND ALLOY OF THE INVENTION

[0021] Другим вариантом воплощения настоящего изобретения является легкообрабатываемый резанием медный сплав, также с характеристикой превосходной способности к резанию, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди; от 2,0 до 4,5 процента по массе кремния; от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,2 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процента по массе алюминия; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом проценты по массе меди, кремния и другого(их) выбранного(ых) элемента(ов), (то есть фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия) в медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, X представляет собой процент по массе меди, Y представляет собой процент по массе кремния, и Z представляет собой процент по массе выбранного элемента из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия, и а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, и а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий. Этот второй медный сплав будет в дальнейшем называться «вторым сплавом по изобретению». Второй сплав по изобретению представляет собой легкообрабатываемый резанием сплав, имеющий превосходную стойкость к коррозии обесцинкованием, эрозии и так далее, а также имеющий дополнительно улучшенную обрабатываемость.[0021] Another embodiment of the present invention is an easy-to-cut copper alloy, also with an excellent cutting ability, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.2 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percent by weight of copper, silicon and other selected element (s) (i.e., phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum) in a copper alloy satisfy the ratio 61- 50Pb≤X-4Y + aZ≤66 + 50Pb, in which Pb represents the percentage by weight of lead, X represents the percentage by weight of copper, Y represents the percentage by weight of silicon, and Z represents the percentage by weight of the selected element from phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum, and a is the coefficient of the selected element the one where a is equal to -3 when the selected element is phosphorus, and equal to 0 when the selected element is antimony, and 0 when the selected element is arsenic, and -1 when the selected element is tin, and and equal to -2 when the selected element is aluminum. This second copper alloy will hereinafter be referred to as the "second alloy of the invention." The second alloy according to the invention is an easily machined alloy having excellent resistance to corrosion by dezincification, erosion and so on, and also having further improved machinability.

[0022] Алюминий является эффективным при облегчении образования гамма-фазы и действует подобно кремнию. То есть, если алюминий добавлен, гамма-фаза будет образована, и эта гамма-фаза улучшает обрабатываемость сплава Cu-Si-Zn. Алюминий также является эффективным в улучшении прочности, износостойкости и сопротивления окислению при высоких температурах, а также обрабатываемости сплава Cu-Si-Zn. Алюминий также помогает поддерживать низким удельный вес. Если обрабатываемость вообще должна быть улучшена посредством этого элемента, алюминий должен быть добавлен в количестве по меньшей мере 0,1 процента по массе. Но добавление более 2,0 процентов по массе не дает пропорциональных результатов. Вместо этого, добавление большего количества алюминия свыше 2,0 процентов по массе понижает пластичность металлического сплава, поскольку при таком добавлении гамма-фаза будет образована в избыточном количестве, не внося дополнительного вклада в обрабатываемость.[0022] Aluminum is effective in facilitating the formation of the gamma phase and acts like silicon. That is, if aluminum is added, a gamma phase will be formed, and this gamma phase improves the machinability of the Cu-Si-Zn alloy. Aluminum is also effective in improving strength, wear resistance and oxidation resistance at high temperatures, as well as machinability of the Cu-Si-Zn alloy. Aluminum also helps maintain low specific gravity. If workability is generally to be improved by this element, aluminum must be added in an amount of at least 0.1 percent by weight. But adding more than 2.0 percent by weight does not give proportional results. Instead, adding more aluminum in excess of 2.0 percent by weight reduces the ductility of the metal alloy, since with this addition the gamma phase will be formed in excess without making an additional contribution to machinability.

[0023] Что касается фосфора, то он не имеет свойства образовывать гамма-фазу, как алюминий. Но фосфор служит равномерному диспергированию и распределению гамма-фазы, образованной в результате добавления кремния, либо в отдельности, либо в сочетании с алюминием. Таким образом, улучшение обрабатываемости, достигаемое посредством образования гамма-фазы, дополнительно повышается посредством способности фосфора равномерно диспергировать и распределять гамма-фазу в металлическом сплаве. В дополнение к диспергированию гамма-фазы, фосфор помогает измельчить кристаллические зерна в альфа-фазе матрицы, тем самым улучшая способность подвергаться обработке давлением в горячем состоянии, а также прочность и сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением. Кроме того, фосфор существенно увеличивает течение расплавленного металла при литье, так же как и сопротивление обесцинкованию. Чтобы получить такие результаты, фосфор должен добавляться в количестве не менее 0,01 процента по массе. Но если добавление фосфора превышает 0,20 процентов по массе, никакое пропорциональное воздействие не будет получено. Вместо этого, произойдет понижение свойств горячей ковки и экструдируемости медного металлического сплава.[0023] As for phosphorus, it does not have the ability to form a gamma phase, like aluminum. But phosphorus serves to uniformly disperse and distribute the gamma phase formed by the addition of silicon, either individually or in combination with aluminum. Thus, the machinability improvement achieved by the formation of the gamma phase is further enhanced by the ability of the phosphorus to evenly disperse and distribute the gamma phase in the metal alloy. In addition to dispersing the gamma phase, phosphorus helps to grind crystalline grains in the alpha phase of the matrix, thereby improving the ability to undergo pressure processing in the hot state, as well as strength and resistance to stress corrosion cracking. In addition, phosphorus significantly increases the flow of molten metal during casting, as well as the resistance to dezincification. To obtain such results, phosphorus must be added in an amount of at least 0.01 percent by weight. But if the addition of phosphorus exceeds 0.20 percent by mass, no proportional effect will be obtained. Instead, a reduction in the properties of hot forging and extrudability of the copper metal alloy will occur.

[0024] Второй сплав по изобретению имеет, в дополнение к первому сплаву по изобретению, по меньшей мере один элемент, выбранный из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,2 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процента по массе алюминия. Как описано выше, фосфор диспергирует гамма-фазу равномерно, и в то же самое время измельчает кристаллические зерна в альфа-фазе матрицы, тем самым улучшая обрабатываемость, а также свойства коррозионной стойкости (то есть стойкости к коррозии обесцинкованием), ковкость, сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением и свойства механической прочности сплава. Второй сплав по изобретению, таким образом, является улучшенным по коррозионной стойкости и другим свойствам за счет действия фосфора, а по обрабатываемости - главным образом за счет добавления кремния. Добавление фосфора в очень небольшом количестве, то есть 0,01 или более процента по массе, могло бы дать выгодные результаты. Но добавление более 0,20 процента по массе не столь эффективно, как можно было надеяться по количеству добавленного фосфора. Напротив, добавление более 0,20 процента по массе фосфора уменьшило бы ковкость в горячем состоянии и экструдируемость. Между тем, мышьяк или сурьма улучшают стойкость к обесцинкованию даже при небольшом добавлении в 0,02 или более процента по массе, что может давать выгодные результаты.[0024] The second alloy according to the invention has, in addition to the first alloy according to the invention, at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony , from 0.02 to 0.2 percent by weight of arsenic, from 0.1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum. As described above, phosphorus disperses the gamma phase evenly, and at the same time grinds crystalline grains in the alpha phase of the matrix, thereby improving workability as well as corrosion resistance properties (i.e. resistance to dezincification), malleability, resistance to corrosion cracking energized and mechanical strength properties of the alloy. The second alloy according to the invention, therefore, is improved in terms of corrosion resistance and other properties due to the action of phosphorus, and in machinability, mainly due to the addition of silicon. The addition of phosphorus in a very small amount, that is, 0.01 or more percent by weight, could give beneficial results. But adding more than 0.20 percent by weight is not as effective as you might have hoped for the amount of added phosphorus. In contrast, adding more than 0.20 percent by weight of phosphorus would reduce hot ductility and extrudability. Meanwhile, arsenic or antimony improves the resistance to dezincification even with a small addition of 0.02 percent or more by weight, which can give beneficial results.

[0025] Олово ускоряет образование гамма-фазы и, в то же самое время, служит диспергированию и более равномерному распределению гамма- и/или каппа-фаз, образованных в альфа-матрице. Таким образом, олово дополнительно улучшает обрабатываемость металлических сплавов Cu-Zn-Si. Олово также улучшает коррозионную стойкость, особенно против эрозионной коррозии и коррозии обесцинкованием. Для того чтобы достичь таких позитивных воздействий против коррозии, должно быть добавлено более 0,1% по массе олова. С другой стороны, если добавление олова превышает 1,2% по массе, то избыточное олово понижает пластичность и величину ударной вязкости сплава по изобретению, так что при литье легко возникают трещины. Таким образом, для того чтобы гарантировать положительные воздействия добавленного олова, при этом избегая снижения пластичности и величины ударной вязкости, добавление олова в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно составляет от 0,2 до 0,8% по массе.[0025] Tin accelerates the formation of the gamma phase and, at the same time, serves to disperse and more evenly distribute the gamma and / or kappa phases formed in the alpha matrix. Thus, tin further improves the machinability of Cu-Zn-Si metal alloys. Tin also improves corrosion resistance, especially against erosion and dezincification. In order to achieve such positive effects against corrosion, more than 0.1% by weight of tin must be added. On the other hand, if the addition of tin exceeds 1.2% by mass, then excess tin reduces the ductility and impact strength of the alloy of the invention, so that cracks easily occur during casting. Thus, in order to guarantee the positive effects of the added tin, while avoiding a decrease in ductility and toughness, the addition of tin in accordance with the present invention is preferably from 0.2 to 0.8% by weight.

[0026] Эти наблюдения показывают, что второй сплав по изобретению является улучшенным по обрабатываемости, а также коррозионной стойкости и другим свойствам за счет добавления по меньшей мере одного элемента, выбранного из фосфора, сурьмы, мышьяка (которые улучшают коррозионную стойкость), олова и алюминия в количествах, находящихся в вышеупомянутых пределах, в дополнение к тем же самым количествам меди и кремния, как и в первом медном сплаве по изобретению. Во втором сплаве по изобретению добавление меди и кремния устанавливается на уровне от 71,5 до 78,5 процентов по массе и от 2,0 до 4,5 процентов по массе соответственно, - на том же самом уровне, что и в первом сплаве по изобретению, в который не вводится никакая другая улучшающая обрабатываемость добавка, помимо кремния и небольшого количества свинца, потому что фосфор действует, главным образом, как улучшающая коррозионную стойкость добавка, подобно сурьме и мышьяку.[0026] These observations show that the second alloy of the invention is improved in machinability as well as corrosion resistance and other properties by adding at least one element selected from phosphorus, antimony, arsenic (which improve corrosion resistance), tin and aluminum in amounts within the above ranges, in addition to the same amounts of copper and silicon as in the first copper alloy of the invention. In the second alloy according to the invention, the addition of copper and silicon is set at 71.5 to 78.5 percent by weight and from 2.0 to 4.5 percent by weight, respectively, at the same level as in the first alloy according to an invention into which no other machinability improving additive is added besides silicon and a small amount of lead, because phosphorus acts mainly as a corrosion-improving additive, like antimony and arsenic.

ТРЕТИЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮTHIRD ALLOY OF THE INVENTION

[0027] Легкообрабатываемый резанием медный сплав также с характеристикой превосходной способности к резанию и с характеристикой превосходной прочности и высокой коррозионной стойкостью, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди; от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния; от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,15 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процентов по массе алюминия; и по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,3 до 4 процентов по массе марганца и от 0,2 до 3,0 процентов по массе никеля, так что суммарный процент по массе марганца и никеля находится между 0,3 и 4,0 процента по массе; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом проценты по массе меди, кремния и выбранного(ых) элемента(ов) (т.е. фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, марганца и никеля) в медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, в котором X представляет собой процент по массе меди, Y представляет собой процент по массе кремния, и Z представляет собой количество в процентах по массе упомянутого по меньшей мере одного элемента, выбранного из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, марганца и никеля, в котором а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий, а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой марганец, и а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой никель. Третий медный сплав будет в дальнейшем называться «третьим сплавом по изобретению». Третий сплав по изобретению представляет собой легкообрабатываемый резанием медный сплав, имеющий высокую прочность, превосходную износостойкость и коррозионную стойкость, а также улучшенные характеристики обрабатываемости.[0027] An easy-to-cut copper alloy also having an excellent cutting ability and excellent strength and corrosion resistance, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.15 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum; and at least one element selected from from 0.3 to 4 percent by weight of manganese and from 0.2 to 3.0 percent by weight of nickel, so that the total percentage by weight of manganese and nickel is between 0.3 and 4, 0 percent by weight; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percent by weight of copper, silicon and selected element (s) (i.e., phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum, manganese and nickel) in the copper alloy satisfy the ratio 61 -50Pb≤X-4Y + aZ≤66 + 50Pb, in which Pb is the percentage by weight of lead, in which X is the percentage by weight of copper, Y is the percentage by weight of silicon, and Z is the percentage by weight of mass said at least one element selected from phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum, manganese and nickel, in which a is the coefficient of the selected element, and a is -3 when the selected element is phosphorus, and 0 when the selected element is antimony, and 0 when the selected element is arsenic, and equal to -1 when the selected item is tin, and equal to -2 when the selected item is aluminum, 2.5 when the selected item is manganese, and 2.5 when the selected item is nickel . The third copper alloy will hereinafter be referred to as the "third alloy of the invention." The third alloy of the invention is an easily machined copper alloy having high strength, excellent wear and corrosion resistance, as well as improved machinability.

[0028] Марганец и никель объединяются с кремнием с образованием интерметаллических соединений, представленных как Mn_xSi_y или Ni_xSi_y, которые равномерно выделяются в матрице, тем самым повышая износостойкость и прочность. Поэтому, добавление марганца и никеля, или любого из этих двух, будет улучшать характеристику высокой прочности и износостойкости третьего сплава по изобретению. Такие воздействия будут проявляться, если марганец и никель добавляются в количестве не менее 0,2 процента по массе соответственно. Но состояние насыщения достигается при 3,0 процентах по массе в случае никеля и при 4,0 процентах по массе в случае марганца, поэтому, если даже добавление марганца и/или никеля увеличивается за рамки этого, никакие пропорционально улучшенные результаты получены не будут. Добавление кремния устанавливается на уровне от 2,0 до 4,5 процентов по массе, чтобы соответствовать добавлению марганца и/или никеля, учитывая расходование кремния на образование интерметаллических соединений с этими элементами, марганцем и никелем.[0028] Manganese and nickel combine with silicon to form intermetallic compounds represented as Mn _x Si _y or Ni _x Si _y , which are uniformly released in the matrix, thereby increasing wear resistance and strength. Therefore, the addition of manganese and nickel, or any of the two, will improve the high strength and wear resistance characteristics of the third alloy of the invention. Such effects will occur if manganese and nickel are added in an amount of at least 0.2 percent by weight, respectively. But the saturation state is achieved at 3.0 percent by weight in the case of nickel and at 4.0 percent by weight in the case of manganese, therefore, even if the addition of manganese and / or nickel increases beyond this, no proportionally improved results will be obtained. The addition of silicon is set at a level of 2.0 to 4.5 percent by weight to correspond to the addition of manganese and / or nickel, given the expenditure of silicon on the formation of intermetallic compounds with these elements, manganese and nickel.

[0029] Также отмечено, что алюминий и фосфор помогают усиливать альфа-фазу матрицы, тем самым улучшая обрабатываемость. Фосфор диспергирует альфа- и гамма-фазы, посредством которых улучшаются прочность, износостойкость и также обрабатываемость. Алюминий также вносит вклад в улучшение износостойкости и проявляет свое воздействие по усилению матрицы при добавлении в количестве примерно 0,1 процента или более по массе. Но если добавление алюминия превышает 2,0 процента по массе, будет иметь место понижение пластичности в связи с чрезмерным количеством образованных гамма-фазы или бета-фазы, что происходит довольно легко. Поэтому добавление алюминия устанавливается на уровне от 0,1 до 2,0 с учетом желательного улучшения обрабатываемости. Также, добавление фосфора диспергирует гамма-фазу и, в то же самое время, измельчает кристаллические зерна в альфа-фазе матрицы, тем самым улучшая способность подвергаться обработке давлением в горячем состоянии, а также прочность и износостойкость медного сплава. Кроме того, фосфор очень эффективен в улучшении течения расплавленного металла при литье. Такие результаты будут получены в том случае, когда фосфор добавляется в количестве от 0,01 до 0,2 процента по массе. Содержание меди устанавливается на уровне от 71,5 до 78,5 процентов по массе в свете добавления кремния и свойства марганца и никеля объединяться с кремнием.[0029] It is also noted that aluminum and phosphorus help enhance the alpha phase of the matrix, thereby improving machinability. Phosphorus disperses the alpha and gamma phases, through which strength, wear resistance and also workability are improved. Aluminum also contributes to improved wear resistance and exerts its effect on matrix reinforcement when added in an amount of about 0.1 percent or more by weight. But if the addition of aluminum exceeds 2.0 percent by weight, there will be a decrease in ductility due to the excessive amount of gamma phase or beta phase formed, which is quite easy. Therefore, the addition of aluminum is set at a level of from 0.1 to 2.0, taking into account the desired improvement in workability. Also, the addition of phosphorus disperses the gamma phase and, at the same time, grinds crystalline grains in the alpha phase of the matrix, thereby improving the ability to be subjected to pressure treatment in the hot state, as well as the strength and wear resistance of the copper alloy. In addition, phosphorus is very effective in improving the flow of molten metal during casting. Such results will be obtained when phosphorus is added in an amount of from 0.01 to 0.2 percent by weight. The copper content is set at a level of 71.5 to 78.5 percent by weight in light of the addition of silicon and the ability of manganese and nickel to combine with silicon.

[0030] Алюминий представляет собой элемент, который улучшает прочность, обрабатываемость, износостойкость, а также стойкость к окислению при высоких температурах. Кремний также имеет свойство увеличения обрабатываемости, прочности, износостойкости, сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением, а также сопротивления окислению при высоких температурах. Алюминий служит повышению сопротивления окислению при высоких температурах, когда он используется вместе с кремнием в количествах не менее 0,1 процента по массе. Но даже если добавление алюминия увеличивается выше 2,0 процентов по массе, никаких пропорциональных результатов ожидать нельзя. По этой причине добавление алюминия устанавливается на уровне от 0,1 до 2,0 процентов по массе.[0030] Aluminum is an element that improves strength, machinability, wear resistance, and oxidation resistance at high temperatures. Silicon also has the property of increasing workability, strength, wear resistance, resistance to stress corrosion cracking, and oxidation resistance at high temperatures. Aluminum serves to increase oxidation resistance at high temperatures when it is used together with silicon in amounts of at least 0.1 percent by weight. But even if the addition of aluminum increases above 2.0 percent by weight, no proportional results can be expected. For this reason, the addition of aluminum is set at a level of from 0.1 to 2.0 percent by weight.

[0031] Фосфор добавляется для того, чтобы улучшить течение расплавленного металла при литье. Фосфор также служит улучшению вышеупомянутых обрабатываемости, стойкости к коррозии обесцинкованием, а также сопротивления окислению при высоких температурах, в дополнение к улучшению течения расплавленного металла. Эти воздействия проявляются, когда фосфор добавляется в количествах не менее 0,01 процента по массе. Но даже если фосфор используется в количествах более 0,20 процента по массе, это не будет приводить в результате к пропорциональному увеличению воздействия; скорее, это вызовет ослабление сплава. На основе этого соображения, фосфор добавляется в пределах диапазона от 0,01 до 0,2 процента по массе.[0031] Phosphorus is added in order to improve the flow of molten metal during casting. Phosphorus also serves to improve the aforementioned machinability, corrosion resistance by dezincification, and oxidation resistance at high temperatures, in addition to improving the flow of molten metal. These effects occur when phosphorus is added in amounts of at least 0.01 percent by weight. But even if phosphorus is used in amounts of more than 0.20 percent by weight, this will not result in a proportional increase in exposure; rather, it will weaken the alloy. Based on this consideration, phosphorus is added within the range of 0.01 to 0.2 percent by weight.

[0032] В то время как кремний добавляется для того, чтобы улучшить обрабатываемость, как упомянуто выше, он также способен улучшать течение расплавленного металла, подобно тому, как действует фосфор. Воздействие кремния по улучшению течения расплавленного металла проявляется, когда он добавляется в количестве не менее 2,0 процента по массе. Диапазон добавления для улучшения течения перекрывает диапазон добавления для улучшения обрабатываемости. С учетом этого, добавление кремния устанавливается на уровне от 2,0 до 4,5 процентов по массе.[0032] While silicon is added in order to improve workability, as mentioned above, it is also able to improve the flow of molten metal, similar to how phosphorus acts. The effect of silicon on improving the flow of molten metal is manifested when it is added in an amount of at least 2.0 percent by weight. The addition range for improved flow overrides the addition range for improved machinability. With this in mind, the addition of silicon is set at a level of from 2.0 to 4.5 percent by weight.

ЧЕТВЕРТЫЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮFOURTH ALLOY OF THE INVENTION

[0033] Другой вариант воплощения настоящего изобретения представляет собой легкообрабатываемый резанием медный сплав также с характеристикой превосходной способности к резанию, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди; от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния; от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; одного дополнительного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом проценты по массе меди и кремния в медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, в котором X представляет собой процент по массе меди, а Y представляет собой процент по массе кремния. Этот четвертый медный сплав будет далее называться «четвертым сплавом по изобретению».[0033] Another embodiment of the present invention is an easy-to-cut copper alloy also with an excellent cutting ability, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; one additional element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium; and the remaining percentage by weight of zinc, with the percent by weight of copper and silicon in the copper alloy satisfying a ratio of 61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb, in which Pb is the percentage by weight of lead, in which X represents the percentage by mass of copper, and Y represents the percentage by weight of silicon. This fourth copper alloy will hereinafter be referred to as the “fourth alloy of the invention”.

[0034] То есть, четвертый сплав по изобретению составлен из первого сплава по изобретению и, кроме того, одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена.[0034] That is, the fourth alloy of the invention is composed of the first alloy of the invention and, in addition, one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium.

[0035] Висмут, теллур и селен, как и свинец, не образуют твердый раствор с матрицей, но диспергируются в зернистой форме, улучшая обрабатываемость. Добавление висмута, теллура и селена может возмещать уменьшение содержания свинца в легкообрабатываемом резанием медном сплаве, когда оно сводится к улучшенной обрабатываемости. Добавление любого из этих элементов, вместе с кремнием и свинцом, может дополнительно улучшить обрабатываемость выше уровня, полученного в результате добавления отдельно кремния и свинца. С учетом этого открытия был разработан четвертый сплав по изобретению, в который примешивается один элемент, выбранный из висмута, теллура и селена. Добавление висмута, теллура или селена, а также кремния и свинца, может сделать медный сплав настолько обрабатываемым, что сложные формы могут быть свободно вырезаны на высокой скорости. Однако никакое улучшение обрабатываемости не может быть реализовано в результате добавления висмута, теллура или селена в количестве менее 0,01 процента по массе. Другими словами, должно быть добавлено по меньшей мере 0,01 процента по массе висмута или же должно быть добавлено по меньшей мере 0,03 процента по массе либо теллура, либо селена, до того, как добавление этих элементов будет иметь существенное воздействие на обрабатываемость. Однако эти три элемента являются дорогими по сравнению со стоимостью меди, поэтому является важным тщательно смешивать элементы для того, чтобы образовать жизнеспособный с коммерческой точки зрения сплав. Поэтому, даже если добавление висмута, теллура или селена превышает 0,2 процента по массе, пропорциональное улучшение обрабатываемости так невелико, что добавление выше этого уровня не оправдывается экономически. Кроме того, если добавление этих элементов составляет более 0,4 процента по массе, сплав будет ухудшаться по характеристикам способности подвергаться обработке давлением в горячем состоянии, таким как ковкость, и характеристикам способности подвергаться обработке давлением в холодном состоянии, таким как пластичность. И хотя может иметь место беспокойство, что тяжелые металлы, подобные висмуту, вызовут проблему, подобную проблеме со свинцом, очень небольшое добавление в менее чем 0,2 процента по массе является пренебрежимо малым и не представит никаких особых проблем со здоровьем. Исходя из этих соображений, четвертый сплав по изобретению приготовляется с добавлением висмута, поддерживаемым на уровне от 0,01 до 0,2 процента по массе, и добавлением теллура или селена, поддерживаемым на уровне от 0,03 до 0,2 процента по массе. В этом отношении желательно поддерживать суммарное содержание свинца и висмута, теллура или селена не выше чем 0,4 процента по массе. Это ограничение имеет место потому, что, если суммарное содержание этих четырех элементов превышает 0,4 процента от массы сплава, если даже незначительно, то тогда начнется ухудшение характеристик способности сплава подвергаться обработке давлением в горячем состоянии и пластичности в холодном состоянии, а также имеется опасение, что форма стружек будет изменяться с той, которая иллюстрирована на фиг.1B, к той, которая иллюстрирована на фиг.1A. Но добавление висмута, теллура или селена, которое улучшает обрабатываемость медного сплава по механизму, отличному от механизма действия кремния, как упомянуто выше, не будет влиять на надлежащие содержания (то есть процентные содержания по массе) меди и кремния в сплаве. По этой причине содержания меди и кремния в четвертом сплаве по изобретению устанавливаются на том же самом уровне, что и содержания в первом сплаве по изобретению.[0035] Bismuth, tellurium, and selenium, like lead, do not form a solid solution with a matrix, but are dispersed in a granular form, improving machinability. The addition of bismuth, tellurium, and selenium can compensate for the reduction in lead content in easy-to-cut copper alloy when it reduces to improved machinability. The addition of any of these elements, together with silicon and lead, can further improve workability above the level obtained by adding silicon and lead separately. Given this discovery, the fourth alloy of the invention was developed, in which one element is selected, selected from bismuth, tellurium and selenium. The addition of bismuth, tellurium or selenium, as well as silicon and lead, can make the copper alloy so machinable that complex shapes can be freely cut at high speed. However, no improvement in workability can be realized by the addition of bismuth, tellurium or selenium in an amount of less than 0.01 percent by weight. In other words, at least 0.01 percent by weight of bismuth must be added, or at least 0.03 percent by weight of either tellurium or selenium must be added before the addition of these elements has a significant effect on workability. However, these three elements are expensive compared to the cost of copper, so it is important to carefully mix the elements in order to form a commercially viable alloy. Therefore, even if the addition of bismuth, tellurium or selenium exceeds 0.2 percent by weight, the proportional improvement in workability is so small that the addition above this level is not economically viable. In addition, if the addition of these elements is more than 0.4 percent by weight, the alloy will deteriorate in terms of its ability to undergo hot pressure treatment, such as ductility, and its ability to undergo cold pressure processing, such as ductility. And although there may be concern that heavy metals like bismuth will cause a problem like that with lead, a very small addition of less than 0.2 percent by weight is negligible and will not present any particular health problems. Based on these considerations, the fourth alloy according to the invention is prepared with the addition of bismuth, maintained at a level of from 0.01 to 0.2 percent by weight, and the addition of tellurium or selenium, maintained at a level of from 0.03 to 0.2 percent by weight. In this regard, it is desirable to maintain the total content of lead and bismuth, tellurium or selenium not higher than 0.4 percent by weight. This limitation occurs because if the total content of these four elements exceeds 0.4 percent of the mass of the alloy, if even slightly, then the deterioration of the characteristics of the ability of the alloy to be subjected to pressure treatment in the hot state and ductility in the cold state will begin, and there is also concern that the shape of the chips will change from that illustrated in FIG. 1B to that illustrated in FIG. 1A. But the addition of bismuth, tellurium or selenium, which improves the machinability of the copper alloy by a mechanism different from the mechanism of action of silicon, as mentioned above, will not affect the proper contents (i.e. percentages by weight) of copper and silicon in the alloy. For this reason, the contents of copper and silicon in the fourth alloy according to the invention are set at the same level as the contents in the first alloy according to the invention.

[0036] С учетом этих наблюдений, обрабатываемость четвертого сплава по изобретению улучшена за счет добавления к первому сплаву Cu-Si-Pb-Zn по изобретению по меньшей мере одного дополнительного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена.[0036] Based on these observations, the machinability of the fourth alloy of the invention is improved by adding at least one additional element selected from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth to the first Cu-Si-Pb-Zn alloy of the invention , from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium.

ПЯТЫЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮFIFTH ALLOY OF THE INVENTION

[0037] Легкообрабатываемый резанием медный сплав также с характеристикой превосходной способности к резанию, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди; от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния; от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,2 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процентов по массе алюминия; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена, и остального процентного содержания по массе цинка, при этом проценты по массе меди, кремния и другого(их) выбранного(ых) элемента(ов) (т.е. фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия) в медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, X представляет собой процент по массе меди, Y представляет собой процент по массе кремния, Z представляет собой процент по массе выбранного элемента из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия, и а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, и а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий. Этот легкообрабатываемый резанием медный сплав представляет собой упомянутый выше пятый медный сплав и будет в дальнейшем называться «пятым сплавом по изобретению».[0037] An easily machinable copper alloy also having an excellent ability to cut, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.2 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium, and the remaining percentage the content by weight of zinc, while the percent by weight of copper, silicon and other selected element (s) (i.e., phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum) in the copper alloy satisfy the ratio 61-50Pb≤ X-4Y + aZ≤66 + 50Pb, in which Pb represents the percentage by weight of lead, X represents the percentage by weight of copper, Y represents the percentage by weight of silicon, Z pr represents the percentage by weight of the selected element from phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum, and a is the coefficient of the selected element, and a is -3 when the selected element is phosphorus, and 0 when the selected element is antimony, and equal to 0 when the selected element is arsenic, and equal to -1 when the selected element is tin, and equal to -2 when the selected element is aluminum. This easy-to-cut copper alloy is the fifth copper alloy mentioned above and will be hereinafter referred to as the “fifth alloy of the invention”.

[0038] Пятый сплав по изобретению имеет любую добавку, выбранную из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена в дополнение к компонентам второго сплава по изобретению. Основания для примешивания этих дополнительных элементов и установления тех количеств, которые должны быть добавлены, являются теми же самыми, которые приведены для четвертого сплава по изобретению.[0038] The fifth alloy of the invention has any additive selected from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight selenium in addition to the components of the second alloy of the invention. The grounds for mixing these additional elements and determining the quantities to be added are the same as those given for the fourth alloy of the invention.

ШЕСТОЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮSIXTH ALLOY OF THE INVENTION

[0039] Легкообрабатываемый резанием медный сплав также с характеристикой превосходной способности к резанию в сочетании с хорошей стойкостью к окислению при высоких температурах, который состоит из от 71,5 до 78,5 процентов по массе меди; от 2,0 до 4,5 процентов по массе кремния; от 0,005 процента вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,15 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 0,2 процента по массе алюминия; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена; и по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,3 до 4 процентов по массе марганца и от 0,2 до 3,0 процентов по массе никеля, так что суммарный процент по массе марганца и никеля находится между от 0,3 до 4,0 процентов по массе; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом проценты по массе меди, кремния и выбранного(ых) элемента(ов) из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, марганца и никеля в медном сплаве удовлетворяют соотношению 61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb, в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, X представляет собой процент по массе меди, Y представляет собой процент по массе кремния, и Z представляет собой количество в процентах по массе упомянутого по меньшей мере одного элемента, выбранного из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, марганца и никеля, в котором а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий, а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой марганец, и а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой никель. Шестой медный сплав будет в дальнейшем называться «шестым сплавом по изобретению».[0039] An easily machinable copper alloy also having an excellent cutting ability combined with good oxidation resistance at high temperatures, which consists of 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.15 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 0.2 percent by weight of aluminum; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium; and at least one element selected from 0.3 to 4 percent by weight of manganese and from 0.2 to 3.0 percent by weight of nickel, so that the total percentage by weight of manganese and nickel is between 0.3 to 4 0 percent by weight; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percent by weight of copper, silicon and selected element (s) of phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum, manganese and nickel in a copper alloy satisfy the ratio 61-50Pb≤X- 4Y + aZ≤66 + 50Pb, in which Pb is a percentage by mass of lead, X is a percentage by mass of copper, Y is a percentage by mass of silicon, and Z is a percentage by mass of said at least one element, selected from phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum, ma Rg and nickel, in which a is the coefficient of the selected element, and a is -3 when the selected element is phosphorus, and 0 when the selected element is antimony, and 0 when the selected element is arsenic, and -1 when the selected item is tin, and -2 when the selected item is aluminum, 2.5 when the selected item is manganese, and 2.5 when the selected item is nickel. The sixth copper alloy will hereinafter be referred to as the “sixth alloy of the invention”.

[0040] Шестой сплав по изобретению содержит один элемент, выбранный из от 0,01 процента вплоть до, но менее чем 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена, в дополнение к компонентам третьего сплава по изобретению. В то время как гарантируется столь же хорошее сопротивление окислению при высоких температурах, как и в третьем сплаве по изобретению, обрабатываемость дополнительно улучшается посредством добавления одного элемента, выбранного из висмута и других элементов, которые являются такими же эффективными, как свинец, в повышении обрабатываемости.[0040] The sixth alloy of the invention contains one element selected from from 0.01 percent up to, but less than 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium, in addition to the components of the third alloy of the invention. While the oxidation resistance at high temperatures as good as that of the third alloy of the invention is guaranteed, workability is further improved by adding one element selected from bismuth and other elements that are as effective as lead in improving workability.

СЕДЬМОЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮSEVENTH ALLOY OF THE INVENTION

[0041] Легкообрабатываемый резанием медный сплав, имеющий характеристику превосходной способности к резанию и другие желательные характеристики сплавов по изобретению с первого по шестой, получают путем дальнейшего ограничения состава сплавов по изобретению с первого по шестой таким образом, что сплав содержит не более 0,5 процента по массе железа. При изготовлении медных сплавов железо представляет собой неизбежную примесь. Однако, посредством ограничения диапазона содержания этой примеси до не более чем 0,5 процента по массе, достигаются дополнительные выгоды. Конкретнее, железо ухудшает обрабатываемость сплавов по изобретению с первого по шестой, а также ухудшает характеристики полировки и металлизации. Таким образом, седьмой сплав в соответствии с настоящим изобретением представляет собой любой из сплавов по изобретению с первого по шестой, имеющий, в дополнение к компонентам этих сплавов, дополнительное ограничение в том, чтобы в состав сплава входило не более 0,5 процента по массе железа. Седьмой сплав по изобретению будет в дальнейшем называться «седьмым сплавом по изобретению».[0041] An easy-to-cut copper alloy having an excellent cutting ability and other desirable characteristics of the first to sixth alloys of the invention is obtained by further limiting the composition of the first to sixth invention alloys such that the alloy contains no more than 0.5 percent by weight of iron. In the manufacture of copper alloys, iron is an inevitable impurity. However, by limiting the range of this impurity to not more than 0.5 percent by weight, additional benefits are achieved. More specifically, iron degrades the workability of the first to sixth alloys of the invention, and also degrades the polishing and metallization characteristics. Thus, the seventh alloy in accordance with the present invention is any of the alloys of the first to sixth invention, having, in addition to the components of these alloys, an additional limitation in that the alloy contains no more than 0.5 percent by weight of iron . The seventh alloy of the invention will hereinafter be referred to as the "seventh alloy of the invention."

ВОСЬМОЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮEighth Alloy of the Invention

[0042] Легкообрабатываемый резанием медный сплав с дополнительно улучшенными свойствами способности к резанию получают, подвергая любой из предшествующих соответствующих сплавов по изобретению термической обработке в течение от 30 минут до 5 часов при температуре от 400°C до 600°C. Восьмой медный сплав будет в дальнейшем называться «восьмым сплавом по изобретению».[0042] An easy-to-cut copper alloy with further improved cutting properties is obtained by subjecting any of the preceding respective alloys of the invention to heat treatment for 30 minutes to 5 hours at a temperature of 400 ° C to 600 ° C. The eighth copper alloy will hereinafter be referred to as the "eighth alloy of the invention."

ДЕВЯТЫЙ И ДЕСЯТЫЙ СПЛАВЫ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮNINTH AND TENTH ALLOYS OF THE INVENTION

[0043] Легкообрабатываемый резанием медный сплав с дополнительно улучшенными свойствами способности к резанию получают посредством выполнения любого из предшествующих соответствующих сплавов по изобретению, включающим в себя (а) матрицу, содержащую альфа-фазу, и (b) одну или более фаз, выбранных из группы, состоящей из гамма-фазы и каппа-фазы. Девятый медный сплав будет в дальнейшем называться «девятым сплавом по изобретению». Кроме того, в соответствии с «десятым сплавом по изобретению», девятый сплав по изобретению может быть дополнительно модифицирован так, что упомянутая одна или более фаз, выбранных из группы, состоящий из гамма- и каппа-фаз, равномерно диспергирована в альфа-матрице.[0043] An easy-to-cut copper alloy with further improved cutting ability properties is obtained by performing any of the preceding respective alloys of the invention, comprising (a) a matrix containing an alpha phase, and (b) one or more phases selected from the group consisting of gamma phase and kappa phase. The ninth copper alloy will hereinafter be referred to as the "ninth alloy of the invention." In addition, in accordance with the “tenth alloy of the invention”, the ninth alloy of the invention can be further modified so that said one or more phases selected from the group consisting of gamma and kappa phases are uniformly dispersed in the alpha matrix.

ОДИННАДЦАТЫЙ СПЛАВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮELEVENTH ALLOY OF THE INVENTION

[0044] Легкообрабатываемый резанием медный сплав с дополнительно улучшенными свойствами способности к резанию получают посредством выполнения любого из предшествующих соответствующих сплавов по изобретению с дополнительным ограничением в том, что строение металла сплава удовлетворяет следующим дополнительным соотношениям: (i) 0%≤β-фаза≤5% от общей фазовой поверхности сплава; (ii) 0%≤µ-фаза≤20% от общей фазовой поверхности сплава; и (iii) 18-500(Pb)%≤κ-фаза+γ-фаза+0,3(µ-фаза)-β-фаза≤56+500(Pb)% от общей фазовой поверхности сплава. Одиннадцатый медный сплав будет в дальнейшем называться «одиннадцатым сплавом по изобретению».[0044] Easy-to-cut copper alloy with further improved cutting ability properties is obtained by performing any of the preceding respective alloys of the invention with the additional restriction that the structure of the alloy metal satisfies the following additional ratios: (i) 0% ≤β phase ≤5 % of the total phase surface of the alloy; (ii) 0% ≤µ phase ≤20% of the total phase surface of the alloy; and (iii) 18-500 (Pb)% ≤κ phase + γ phase + 0.3 (μ phase) -β phase ≤56 + 500 (Pb)% of the total phase surface of the alloy. The eleventh copper alloy will hereinafter be referred to as the "eleventh alloy of the invention."

ДВЕНАДЦАТЫЙ И ТРИНАДЦАТЫЙ СПЛАВЫ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮTWELFTH AND THIRTEENTH ALLOYS OF THE INVENTION

[0045] Легкообрабатываемый резанием медный сплав, действительно показывающий улучшенные свойства способности к резанию в соответствии с настоящим изобретением, получают посредством выполнения любого из предшествующих сплавов по изобретению с первого по одиннадцатый, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы. Двенадцатый медный сплав будет в дальнейшем называться «двенадцатым сплавом по изобретению». Подобным образом, другой легкообрабатываемый резанием медный сплав, действительно показывающий улучшенные свойства способности к резанию в соответствии с настоящим изобретением, получают посредством выполнения любого из предшествующих сплавов по изобретению с первого по одиннадцатый, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении по окружной периферийной поверхности сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов, при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы. Тринадцатый медный сплав будет в дальнейшем называться «тринадцатым сплавом по изобретению».[0045] An easy-to-cut copper alloy, really showing improved cutting properties in accordance with the present invention, is obtained by making any of the preceding alloys of the invention first to eleventh, with a round test piece formed from an extruded rod or as a cast of this alloy, when cutting along a peripheral surface with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, with a tilt angle of -6 degrees and with a protrusion radius of 0.4 mm, at Cutting speeds from 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed rate of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape, a needle shape and a plate shape. The twelfth copper alloy will hereinafter be referred to as the "twelfth alloy of the invention." Similarly, another easy-to-cut copper alloy, really showing improved cutting properties in accordance with the present invention, is obtained by making any of the preceding alloys of the invention first to eleventh, with a round test piece formed from an extruded rod or in the form castings from this alloy, when drilling along a peripheral surface with a drill made of high-quality steel, having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a chiral angle of 32 degrees and an angle of apex of 118 degrees, with a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed speed of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and needle shaped. The thirteenth copper alloy will hereinafter be referred to as the "thirteenth alloy of the invention."

[0046] Сплавы по изобретению с первого по тринадцатый содержат улучшающие обрабатываемость элементы, такие как кремний, и имеют превосходную обрабатываемость в связи с добавлением таких элементов. Воздействие этих улучшающих обрабатываемость элементов может быть дополнительно повышено посредством термической обработки. Например, те сплавы по изобретению с первого по тринадцатый, которые имеют высокое содержание меди с гамма-фазой в небольших количествах и каппа-фазой в больших количествах, могут претерпевать фазовое превращение из каппа-фазы в гамма-фазу при термической обработке. В результате гамма-фаза тонко диспергируется и выделяется, и обрабатываемость улучшается. На практике, в процессе изготовления отливок, раскатанных металлов и горячих поковок материалы часто охлаждаются посредством принудительного воздушного охлаждения или водяного охлаждения в зависимости от режима ковки, производительности после горячей обработки (горячей экструзии, горячей ковки и т.д.), рабочей среды и других факторов. В таких случаях сплавов по изобретению с первого по тринадцатый, эти сплавы с относительно низким содержанием меди, в частности, имеют довольно низкое содержание гамма-фазы и/или каппа-фазы и содержат бета-фазу. Посредством регулируемой термической обработки бета-фаза превращается в гамма-фазу и/или каппа-фазу, и эта гамма-фаза и/или каппа-фаза тонко диспергируется и выделяется, посредством чего обрабатываемость улучшается.[0046] The first to thirteen alloys of the invention contain machinability enhancing elements, such as silicon, and have excellent machinability due to the addition of such elements. The effects of these machinability enhancing elements can be further enhanced by heat treatment. For example, those alloys of the first to thirteenth invention, which have a high content of copper with a small amount of gamma phase and large amounts of kappa phase, can undergo phase conversion from the kappa phase to the gamma phase during heat treatment. As a result, the gamma phase is finely dispersed and released, and workability is improved. In practice, in the manufacturing process of castings, rolled metals and hot forgings, materials are often cooled by forced air cooling or water cooling, depending on the forging mode, productivity after hot processing (hot extrusion, hot forging, etc.), the working environment, and others factors. In such cases of the first to thirteen alloys of the invention, these relatively low copper alloys, in particular, have a rather low content of gamma phase and / or kappa phase and contain a beta phase. By controlled heat treatment, the beta phase is converted to the gamma phase and / or kappa phase, and this gamma phase and / or kappa phase is finely dispersed and released, whereby workability is improved.

[0047] Однако температура термической обработки менее 400°C не является экономичной и практичной в любом случае, потому что вышеупомянутое фазовое превращение будет происходить медленно и потребует много времени. При температурах выше 600°C, с другой стороны, будет расти каппа-фаза, или же будет появляться бета-фаза, таким образом не привнося никакого улучшения обрабатываемости. Поэтому с практической точки зрения желательно производить термическую обработку в течение от 30 минут до 5 часов при температуре от 400°C до 600°C, когда термическая обработка используется для того, чтобы изменить обрабатываемость сплава посредством изменения фаз в структуре металла.[0047] However, a heat treatment temperature of less than 400 ° C is not economical and practical in any case, because the aforementioned phase transformation will be slow and time consuming. At temperatures above 600 ° C, on the other hand, the kappa phase will grow, or the beta phase will appear, thus not bringing any improvement in machinability. Therefore, from a practical point of view, it is desirable to perform heat treatment for from 30 minutes to 5 hours at a temperature of from 400 ° C to 600 ° C, when heat treatment is used to change the workability of the alloy by changing phases in the metal structure.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0048] Фиг.1A-1G показывают виды в перспективе различных типов стружек, образованных при резании круглого прутка из медного сплава на токарном станке.[0048] FIGS. 1A-1G show perspective views of various types of shavings formed when cutting a round bar of copper alloy on a lathe.

[0049] Фиг.2 представляет собой полученное фотографией увеличенное изображение структуры металла первого сплава по настоящему изобретению.[0049] FIG. 2 is a photograph taken of an enlarged image of a metal structure of a first alloy of the present invention.

[0050] Фиг.3A и 3B показывают зависимость между силой резания и формулой Cu-4Si+X+50Pb(%) для сплава по настоящему изобретению, при этом скорость резания v=120 м/мин.[0050] FIGS. 3A and 3B show the relationship between the cutting force and the formula Cu-4Si + X + 50Pb (%) for the alloy of the present invention, with the cutting speed v = 120 m / min.

[0051] Фиг.4A и 4B показывают зависимость между силой резания и формулой Cu-4Si+X+50Pb(%) для сплава по настоящему изобретению, при этом скорость резания v=200 м/мин.[0051] FIGS. 4A and 4B show the relationship between the cutting force and the formula Cu-4Si + X + 50Pb (%) for the alloy of the present invention, with the cutting speed v = 200 m / min.

[0052] Фиг.5A и 5B показывают зависимость между силой резания и формулой κ+γ+0,3µ-β+500Pb для сплава по настоящему изобретению, при этом скорость резания v=120 м/мин.[0052] FIGS. 5A and 5B show the relationship between the cutting force and the formula κ + γ + 0.3µ-β + 500Pb for the alloy of the present invention, with the cutting speed v = 120 m / min.

[0053] Фиг.6A и 6B показывают зависимость между силой резания и формулой κ+γ+0,3µ-β+500Pb для сплава по настоящему изобретению, при этом скорость резания v=200 м/мин.[0053] FIGS. 6A and 6B show the relationship between the cutting force and the formula κ + γ + 0.3µ-β + 500Pb for the alloy of the present invention, with the cutting speed v = 200 m / min.

[0054] Фиг.7 показывает зависимость между силой резания и количеством свинца в массовых процентах в сплаве по формуле 76(Cu)-3,1(Si)-Pb(%).[0054] Figure 7 shows the relationship between the cutting force and the amount of lead in mass percent in the alloy according to the formula 76 (Cu) -3,1 (Si) -Pb (%).

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0055] Каждый из сплавов по изобретению включает в себя медь, кремний, цинк и свинец. Определенные сплавы по изобретению дополнительно включают в себя другие элементы-компоненты, такие как фосфор, олово, сурьма, мышьяк, алюминий, висмут, теллур, селен, марганец и никель. Каждый из этих элементов дает определенные преимущества сплавам по изобретению. Например, медь является основным составляющим элементом сплавов по изобретению. На основе исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, было определено, что желательное содержание меди находится между приблизительно от 71,5 до 78,5 процентов по массе для того, чтобы поддержать определенные свойства, присущие сплаву Cu-Zn, такие как определенные механические свойства, свойство коррозионной стойкости и текучести. Дополнительно, этот диапазон меди обеспечивает возможность эффективного образования гамма- и/или каппа-фаз (а в некоторых случаях и мю-фазы) в структуре металла, когда добавлен кремний, результатом чего является промышленно удовлетворительная обрабатываемость. Однако верхний пороговый предел для меди устанавливается потому, что, когда содержание меди превышает 78,5% по массе, промышленно удовлетворительная обрабатываемость недостижима независимо от степени образования гамма- и/или каппа-фазы. Кроме того, литейные качества сплава ухудшаются, когда содержание меди превышает 78,5 процентов по массе. С другой стороны, когда содержание меди падает ниже 71,5 процента по массе, бета-фаза имеет тенденцию легко образовываться в структуре металла. Образование бета-фазы имеет тенденцию уменьшать обрабатываемость даже в присутствии гамма- и/или каппа-фаз в структуре металла. Образование бета-фазы приводит в результате к другим неблагоприятным эффектам, таким как уменьшенная стойкость к коррозии обесцинкованием, увеличенное коррозионное растрескивание под напряжением и уменьшенное относительное удлинение.[0055] Each of the alloys of the invention includes copper, silicon, zinc and lead. Certain alloys of the invention further include other constituent elements such as phosphorus, tin, antimony, arsenic, aluminum, bismuth, tellurium, selenium, manganese and nickel. Each of these elements gives certain advantages to the alloys of the invention. For example, copper is the main constituent element of the alloys of the invention. Based on studies conducted by the inventors of the present invention, it was determined that the desired copper content is between about 71.5 to 78.5 percent by weight in order to maintain certain properties inherent in the Cu-Zn alloy, such as certain mechanical properties, property of corrosion resistance and fluidity. Additionally, this range of copper enables the efficient formation of gamma and / or kappa phases (and in some cases mu phases) in the metal structure when silicon is added, resulting in industrially satisfactory workability. However, an upper threshold for copper is set because when the copper content exceeds 78.5% by mass, industrially satisfactory workability is unattainable regardless of the degree of gamma and / or kappa phase formation. In addition, the casting quality of the alloy deteriorates when the copper content exceeds 78.5 percent by weight. On the other hand, when the copper content falls below 71.5 percent by mass, the beta phase tends to easily form in the metal structure. The formation of a beta phase tends to decrease workability even in the presence of gamma and / or kappa phases in the metal structure. The formation of the beta phase results in other adverse effects, such as reduced corrosion resistance by dezincification, increased stress corrosion cracking, and reduced elongation.

[0056] Кремний является другим основным составляющим элементом для сплавов по изобретению. В частности, кремний выполняет функцию улучшения обрабатываемости медных сплавов. Кремний используется для образования гамма-, каппа- и/или мю-фаз в матрице, содержащей альфа-фазу, с эффектом улучшения обрабатываемости. Добавление менее чем 2 процентов по массе кремния в медный сплав не приводит в результате к достаточному образованию гамма-, каппа- и/или мю-фаз для достижения промышленно удовлетворительной обрабатываемости. Хотя обрабатываемость будет улучшаться с увеличением количества добавляемого к сплаву кремния, когда количество добавляемого кремния превышает примерно 4,5 процента по массе, обрабатываемость не будет улучшаться пропорционально. Фактически, обрабатываемость начинает ухудшаться в сплаве при содержании кремния, превышающем примерно 4,5 процента по массе, потому что доля гамма- и/или каппа-фаз в структуре металла становится слишком большой. Кроме того, теплопроводность сплава уменьшается при содержании кремния, превышающем примерно 4,5 процента по массе. Поэтому необходимо добавлять кремний в надлежащем количестве для того, чтобы улучшить обрабатываемость, а также улучшить другие характеристики сплава, такие как текучесть, прочность, износостойкость, сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением, сопротивление окислению при высоких температурах и стойкость к обесцинкованию.[0056] Silicon is another major constituent element for the alloys of the invention. In particular, silicon has the function of improving the machinability of copper alloys. Silicon is used to form gamma, kappa, and / or mu phases in a matrix containing alpha phase, with the effect of improving workability. Adding less than 2 percent by weight of silicon to the copper alloy does not result in sufficient formation of gamma, kappa, and / or mu phases to achieve industrially satisfactory machinability. Although machinability will improve with an increase in the amount of silicon added to the alloy, when the amount of silicon added exceeds about 4.5 percent by weight, machinability will not improve proportionally. In fact, workability begins to deteriorate in the alloy when the silicon content exceeds about 4.5 percent by weight, because the proportion of gamma and / or kappa phases in the metal structure becomes too large. In addition, the thermal conductivity of the alloy decreases when the silicon content exceeds about 4.5 percent by weight. Therefore, it is necessary to add silicon in an appropriate amount in order to improve machinability, as well as to improve other characteristics of the alloy, such as flowability, strength, wear resistance, resistance to stress corrosion cracking, oxidation resistance at high temperatures and resistance to dezincification.

[0057] Цинк также является основным составляющим элементом сплавов по изобретению. Цинк, будучи добавленным к меди и кремнию, влияет на образование гамма-, каппа- и, в некоторых случаях, мю-фаз. Цинк также служит улучшению механической прочности, обрабатываемости и текучести сплавов по изобретению. В соответствии с настоящим изобретением, диапазон содержания цинка определяется косвенным образом, потому что цинк составляет остающуюся часть сплавов по изобретению помимо двух других основных составляющих (то есть меди и кремния) и очень низких количеств свинца и других элементов-компонентов.[0057] Zinc is also a major constituent of the alloys of the invention. Zinc, being added to copper and silicon, affects the formation of gamma, kappa, and, in some cases, mu phases. Zinc also serves to improve the mechanical strength, machinability and flowability of the alloys of the invention. In accordance with the present invention, the zinc content range is determined indirectly because zinc makes up the remainder of the alloys of the invention in addition to two other main constituents (i.e. copper and silicon) and very low amounts of lead and other constituent elements.

[0058] Свинец также присутствует в сплавах по изобретению, потому что свинец не образует твердого раствора, но вместо этого диспергируется в виде частиц свинца в матрице структуры металла, тем самым улучшая обрабатываемость. Хотя при добавлении кремния достигается определенная степень обрабатываемости посредством образования гамма- и/или каппа-фаз в структуре металла, также добавляют более 0,005% по массе свинца для того, чтобы дополнительно улучшить обрабатываемость сплавов по изобретению. Фактически, обрабатываемость сплавов по изобретению по меньшей мере эквивалентна, а часто даже лучше, обрабатываемости традиционных легкообрабатываемых резанием медных сплавов при высоких скоростях резания в сухом состоянии (то есть без смазки), которым в настоящее время промышленность отдает сильное предпочтение. Для сплавов Cu-Zn-Si, имеющих диапазон состава, попадающий в объем настоящего изобретения, наибольшее содержание свинца в состоянии твердого раствора составляет 0,003%, и любое избыточное количество свинца присутствует в структуре сплава в виде частиц свинца. Когда в структуре металла присутствует надлежащее количество гамма- и/или каппа-фаз, свинец начинает улучшать обрабатываемость сплава при примерно 0,005 процента по массе, что лишь слегка выше, чем верхний предел содержания свинца в твердом растворе. Следовательно, нет сколько-нибудь существенного количества свинца, доступного для выщелачивания из такого сплава, например, в питьевую воду. Кроме того, когда количество свинца увеличивается до более чем 0,005 процента по массе, обрабатываемость медного сплава значительно улучшается в связи с неожиданным синергетическим эффектом от (a) частиц свинца, выделившихся и тонко диспергированных в матрице, и (b) твердых гамма- и каппа-фаз, которые выполняют функцию улучшения обрабатываемости по различному механизму. Однако, когда содержание свинца в металлическом сплаве превышает 0,02%, свинец, содержащийся в литых изделиях, особенно в больших литых изделиях, начинает выщелачиваться из металлического сплава в окружающую среду (то есть в питьевую воду), тем самым приводя в результате к возможной токсичности свинца для людей. По этим причинам содержание свинца в сплавах по настоящему изобретению устанавливается на уровне от 0,005 до 0,02 процента по массе.[0058] Lead is also present in the alloys of the invention because lead does not form a solid solution, but is instead dispersed as lead particles in a metal structure matrix, thereby improving machinability. Although a certain degree of machinability is achieved by adding gamma through the formation of gamma and / or kappa phases in the metal structure, more than 0.005% by weight of lead is also added in order to further improve the machinability of the alloys of the invention. In fact, the machinability of the alloys of the invention is at least equivalent, and often even better, to the machinability of traditional easily machined copper alloys at high dry cutting speeds (i.e., without lubrication), which industry currently prefers. For Cu-Zn-Si alloys having a composition range falling within the scope of the present invention, the highest lead content in the solid solution state is 0.003%, and any excess lead is present in the alloy structure as lead particles. When the proper amount of gamma and / or kappa phases is present in the metal structure, lead begins to improve the workability of the alloy at about 0.005 percent by weight, which is only slightly higher than the upper limit of the lead content in the solid solution. Therefore, there is no significant amount of lead available for leaching from such an alloy, for example, into drinking water. In addition, when the amount of lead increases to more than 0.005 percent by weight, the workability of the copper alloy is significantly improved due to the unexpected synergistic effect of (a) lead particles released and finely dispersed in the matrix, and (b) solid gamma and kappa phases that perform the function of improving machinability by a different mechanism. However, when the lead content in the metal alloy exceeds 0.02%, the lead contained in the cast products, especially in large cast products, begins to leach from the metal alloy into the environment (i.e., drinking water), thereby resulting in a possible lead toxicity to humans. For these reasons, the lead content in the alloys of the present invention is set at a level of from 0.005 to 0.02 percent by weight.

[0059] Фосфор служит равномерному диспергированию и распределению гамма- и/или каппа-фаз, образованных в альфа-матрице структуры металла. Поэтому добавление фосфора в определенных вариантах воплощения в соответствии с настоящим изобретением дополнительно улучшает и стабилизирует обрабатываемость медных сплавов по изобретению. Дополнительно, фосфор улучшает коррозионную стойкость, особенно стойкость к коррозии обесцинкованием, и текучесть. Чтобы достичь этих преимуществ, в сплав по изобретению должно быть добавлено более 0,01% по массе фосфора. Однако, когда добавление фосфора превышает 0,2% по массе, дальнейшие положительные воздействия не достигаются, но при этом также ухудшается пластичность. Ввиду этих воздействий добавленного фосфора, добавление фосфора в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно составляет от 0,02 до 0,12% по массе.[0059] Phosphorus serves to uniformly disperse and distribute the gamma and / or kappa phases formed in the alpha matrix of the metal structure. Therefore, the addition of phosphorus in certain embodiments in accordance with the present invention further improves and stabilizes the machinability of the copper alloys of the invention. Additionally, phosphorus improves corrosion resistance, especially corrosion resistance by dezincification, and fluidity. To achieve these advantages, more than 0.01% by weight of phosphorus should be added to the alloy of the invention. However, when the addition of phosphorus exceeds 0.2% by mass, further positive effects are not achieved, but ductility also worsens. Due to these effects of added phosphorus, the addition of phosphorus in accordance with the present invention is preferably from 0.02 to 0.12% by weight.

[0060] Как было упомянуто ранее, олово ускоряет образование гамма-фазы и, в то же самое время, служит более равномерному диспергированию и распределению гамма- и/или каппа-фаз, образованных в альфа-матрице, поэтому олово дополнительно улучшает обрабатываемость Cu-Zn-Si металлических сплавов. Олово также улучшает коррозионную стойкость, особенно против эрозионной коррозии и коррозии обесцинкованием. Для достижения таких положительных воздействий против коррозии должно быть добавлено более 0,1% по массе олова. С другой стороны, когда добавление олова превышает 1,2% по массе, избыток олова понижает пластичность и величину ударной вязкости сплава по изобретению, в связи с образованием избыточной гамма-фазы и появлением бета-фазы, поэтому при литье легко возникают трещины. Таким образом, для того, чтобы гарантировать положительные воздействия от добавления олова, в то же время избегая ухудшения пластичности и величины ударной вязкости, добавление олова в соответствии с настоящим изобретением составляет предпочтительно от 0,2 до 0,8% по массе.[0060] As mentioned earlier, tin accelerates the formation of the gamma phase and, at the same time, serves to more evenly disperse and distribute the gamma and / or kappa phases formed in the alpha matrix, therefore tin further improves the processability of Cu- Zn-Si metal alloys. Tin also improves corrosion resistance, especially against erosion and dezincification. To achieve such positive anti-corrosion effects, more than 0.1% by weight of tin must be added. On the other hand, when the addition of tin exceeds 1.2% by weight, an excess of tin reduces the ductility and impact strength of the alloy according to the invention, due to the formation of an excess gamma phase and the appearance of a beta phase, therefore, cracks easily occur during casting. Thus, in order to guarantee the positive effects of the addition of tin, while avoiding deterioration in ductility and toughness, the addition of tin in accordance with the present invention is preferably from 0.2 to 0.8% by weight.

[0061] Сурьма и мышьяк представляют собой элементы, добавляемые для улучшения стойкости к коррозии обесцинкованием металлических сплавов в соответствии с настоящим изобретением. Для этой цели к сплаву по изобретению должно быть добавлено более 0,02% по массе сурьмы и/или мышьяка. Когда добавление этих элементов превышает 0,2% по массе, дальнейших позитивных воздействий не получают, а пластичность ухудшается. Ввиду этих воздействий добавления этих элементов, добавление сурьмы и/или мышьяка в соответствии с настоящим изобретением составляет предпочтительно от 0,03 до 0,1% по массе.[0061] Antimony and arsenic are elements added to improve corrosion resistance by dezincification of metal alloys in accordance with the present invention. For this purpose, more than 0.02% by weight of antimony and / or arsenic should be added to the alloy according to the invention. When the addition of these elements exceeds 0.2% by mass, no further positive effects are obtained, and ductility is deteriorated. In view of these effects of adding these elements, the addition of antimony and / or arsenic in accordance with the present invention is preferably from 0.03 to 0.1% by weight.

[0062] Алюминий содействует образованию гамма-фазы и в то же самое время служит более равномерному диспергированию и распределению гамма- и/или каппа-фаз, образованных в альфа-матрице. Таким образом, алюминий дополнительно улучшает обрабатываемость сплавов системы Cu-Zn-Si. Дополнительно, алюминий улучшает механическую прочность, износостойкость, сопротивление окислению при высоких температурах и стойкость к эрозионной коррозии. Для того чтобы получить эти позитивные воздействия, к сплаву по изобретению должно быть добавлено более 0,1% по массе алюминия. Однако, когда добавление алюминия превышает 2%, избыточный алюминий понижает пластичность, и имеют тенденцию легко образоваться трещины при литье в связи с образованием избыточной гамма-фазы и появлением бета-фазы. Поэтому добавление алюминия в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно составляет от 0,1 до 2,0% по массе.[0062] Aluminum promotes the formation of the gamma phase and at the same time serves to more uniformly disperse and distribute the gamma and / or kappa phases formed in the alpha matrix. Thus, aluminum further improves the machinability of the alloys of the Cu-Zn-Si system. Additionally, aluminum improves mechanical strength, wear resistance, oxidation resistance at high temperatures and resistance to erosion corrosion. In order to obtain these positive effects, more than 0.1% by weight of aluminum must be added to the alloy of the invention. However, when the addition of aluminum exceeds 2%, excess aluminum reduces ductility, and cracks tend to easily form during casting due to the formation of an excess gamma phase and the appearance of a beta phase. Therefore, the addition of aluminum in accordance with the present invention is preferably from 0.1 to 2.0% by weight.

[0063] Подобно свинцу, добавленные висмут, теллур и селен диспергируются в альфа-матрице и значительно улучшают обрабатываемость посредством синергетического действия с твердыми фазами, такими как гамма-, каппа- и мю-фазы. Такие синергетические действия имеют место, когда добавление висмута, теллура и селена составляет более 0,01%, более 0,03% и более 0,03% по массе, соответственно. Однако не было подтверждено ни то, что эти элементы являются безопасными для окружающей среды, ни то, что они являются доступными в изобилии. Поэтому, в соответствии с настоящим изобретением, верхний предел для каждого из этих элементов установлен на 0,2% по массе. Более предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением диапазоны содержания висмута, теллура и селена установлены на уровне от 0,01 до 0,05%, от 0,03 до 0,10% и от 0,03 до 0,1% по массе, соответственно.[0063] Like lead, the added bismuth, tellurium and selenium are dispersible in the alpha matrix and significantly improve workability through a synergistic action with solid phases such as gamma, kappa and mu phases. Such synergistic actions occur when the addition of bismuth, tellurium and selenium is more than 0.01%, more than 0.03% and more than 0.03% by weight, respectively. However, it has not been confirmed that these elements are environmentally friendly or that they are abundantly available. Therefore, in accordance with the present invention, the upper limit for each of these elements is set to 0.2% by weight. More preferably, in accordance with the present invention, the ranges of bismuth, tellurium and selenium are set at a level of from 0.01 to 0.05%, from 0.03 to 0.10% and from 0.03 to 0.1% by weight, respectively.

[0064] Марганец и никель улучшают износостойкость и прочность сплавов Cu-Si-Zn по настоящему изобретению посредством объединения с кремнием с образованием интерметаллических соединений. Для того чтобы эти улучшения имели место, требуемое добавление марганца составляет более 0,3% по массе, а никеля - более 0,2% по массе. Когда добавление марганца и никеля превышает 4% и 3% по массе, соответственно, дальнейшего улучшения износостойкости не получается, но пластичность и текучесть ухудшаются. Поэтому суммарное количество добавленных марганца и никеля в соответствии с настоящим изобретением должно быть более 0,3% по массе, но все же не должно превысить 4% по массе, поскольку при более высоких количествах этих элементов износостойкость далее не улучшается, а при более высоких уровнях это негативно сказывается на обрабатываемости и текучести. Когда марганец и/или никель добавляются к сплаву по изобретению, расходование кремния обязательно усиливается, потому что эти элементы объединяются с кремнием с образованием интерметаллических соединений, тем самым оставляя меньше кремния, доступного для образования гамма- и/или каппа-фаз и улучшения обрабатываемости. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, для того, чтобы достичь промышленно удовлетворительной обрабатываемости сплава Cu-Si-Zn, содержащего также марганец и/или никель, должно быть удовлетворено следующее соотношение:[0064] Manganese and nickel improve the wear resistance and strength of the Cu-Si-Zn alloys of the present invention by combining with silicon to form intermetallic compounds. In order for these improvements to take place, the required addition of manganese is more than 0.3% by mass, and nickel more than 0.2% by mass. When the addition of manganese and nickel exceeds 4% and 3% by weight, respectively, further improvement in wear resistance is not obtained, but ductility and fluidity deteriorate. Therefore, the total amount of added manganese and nickel in accordance with the present invention should be more than 0.3% by mass, but still should not exceed 4% by mass, since with higher amounts of these elements the wear resistance does not further improve, but at higher levels this adversely affects machinability and fluidity. When manganese and / or nickel is added to the alloy of the invention, the consumption of silicon is necessarily enhanced because these elements combine with silicon to form intermetallic compounds, thereby leaving less silicon available to form gamma and / or kappa phases and improve workability. Thus, in accordance with the present invention, in order to achieve industrially satisfactory machinability of the Cu-Si-Zn alloy also containing manganese and / or nickel, the following ratio must be satisfied:

2+0,6(U+V)≤Y≤4+0,6(U+V),2 + 0.6 (U + V) ≤Y≤4 + 0.6 (U + V),

где Y представляет собой процент по массе кремния; U представляет собой процент по массе марганца; и V представляет собой процент по массе никеля. Таким образом, кремний присутствует в сплаве в достаточных количествах для того, чтобы как образовать интерметаллические соединения, так и образовать гамма-, каппа- и/или мю-фазы.where Y represents the percentage by weight of silicon; U represents a percentage by weight of manganese; and V represents the percentage by weight of nickel. Thus, silicon is present in the alloy in sufficient quantities to both form intermetallic compounds and form gamma, kappa, and / or mu phases.

[0065] Железо объединяется с кремнием, содержащимся в сплавах Cu-Si-Zn по настоящему изобретению, с образованием интерметаллических соединений. Такие железосодержащие интерметаллические соединения, однако, ухудшают обрабатываемость сплава по изобретению и негативно влияют на процессы полировки и металлизации, выполняемые во время производства водопроводных кранов и вентилей для воды, которые традиционно производятся посредством литья и без механической обработки. Когда содержание железа в сплаве превышает 0,5% по массе, вышеупомянутые негативные воздействия наблюдаются четко, хотя они являются также все еще распознаваемыми при содержании железа 0,3% по массе. В то время как железо является неизбежной примесью в сплавах Cu-Si-Zn, в соответствии с настоящим изобретением содержание железа не превышает 0,5% по массе, а предпочтительно не превышает 0,25% по массе.[0065] Iron combines with silicon contained in the Cu-Si-Zn alloys of the present invention to form intermetallic compounds. Such iron-containing intermetallic compounds, however, impair the machinability of the alloy according to the invention and adversely affect the polishing and metallization processes carried out during the production of water taps and water valves, which are traditionally produced by casting and without machining. When the iron content of the alloy exceeds 0.5% by mass, the above-mentioned negative effects are clearly observed, although they are also still recognizable when the iron content is 0.3% by mass. While iron is an unavoidable impurity in Cu-Si-Zn alloys, in accordance with the present invention, the iron content does not exceed 0.5% by weight, and preferably does not exceed 0.25% by weight.

[0066] В Таблице 1 показаны несколько сплавов, изготовленных в соответствии с первым сплавом по изобретению, а также сплавы, изготовленные в соответствии со сплавами по изобретению четвертым и с седьмого по одиннадцатый. Таблица 1 также включает несколько сплавов сравнения, которые не попадают в объем настоящего изобретения. В Таблице 2 показаны несколько сплавов, изготовленных в соответствии со вторым и третьим сплавами по изобретению, а также сплавы, изготовленные в соответствии со сплавами по изобретению с пятого по одиннадцатый. Таблица 2 также включает несколько сплавов сравнения, которые не попадают в объем настоящего изобретения. Результаты, собранные в Таблицах 1 и 2, будут объяснены после настоящего описания различных испытаний, используемых для сравнения характеристик сплавов по настоящему изобретению с подобными сплавами, которые не попадают в объем настоящего изобретения.[0066] Table 1 shows several alloys made in accordance with the first alloy according to the invention, as well as alloys made in accordance with the alloys according to the invention fourth and seventh to eleventh. Table 1 also includes several comparison alloys that are not within the scope of the present invention. Table 2 shows several alloys made in accordance with the second and third alloys according to the invention, as well as alloys made in accordance with the alloys according to the invention from fifth to eleventh. Table 2 also includes several comparison alloys that are not within the scope of the present invention. The results collected in Tables 1 and 2 will be explained after the present description of the various tests used to compare the characteristics of the alloys of the present invention with similar alloys that are not within the scope of the present invention.

Примерные образцыSample Samples

[0067] В качестве примеров сплавов по настоящему изобретению и сплавов сравнения цилиндрические слитки с составами, показанными в Таблицах 1 и 2, каждый с наружным диаметром 100 мм и длиной 150 мм, были в горячем состоянии экструдированы в круглый пруток с наружным диаметром 20 мм в большинстве случаев при 750°C с получением образцов для испытания, хотя некоторые образцы были экструдированы в горячем состоянии при 650°C или при 800°C. Для каждого экструдируемого слитка из сплава описаны элементный и фазовый составы, вместе с элементными и фазовыми составами, выраженными в терминах формул, используемых в настоящим изобретении. Также приведены результаты испытаний, которые описаны ниже. Как можно видеть из данных в Таблицах, для сплавов с данным элементным составом температура экструзии имеет значительное влияние на фазовый состав и свойства материала, как будет объяснено ниже. Дополнительно, расплавленный металл, имеющий те же самые элементные составы, что и цилиндрические слитки, был залит в многократную литейную форму диаметром 30 мм и глубиной 200 мм с образованием литых образцов для испытания. Такие литые образцы для испытания были затем подвергнуты резанию на токарном станке до круглого прутка с наружным диаметром 20 мм, так что литые образцы имели тот же самый размер, что и экструдированные образцы. Отлитые сплавы, вместо экструдированных в горячем состоянии, собранные в Таблицах 1 и 2, показывают, как условия изготовления воздействуют на структуру металла и другие характеристики сплава, как будет объяснено ниже.[0067] As examples of the alloys of the present invention and comparison alloys, cylindrical ingots with the compositions shown in Tables 1 and 2, each with an outer diameter of 100 mm and a length of 150 mm, were hot extruded into a round bar with an outer diameter of 20 mm in in most cases at 750 ° C to obtain test samples, although some samples were extruded hot at 650 ° C or at 800 ° C. For each extrudable alloy ingot, elemental and phase compositions are described, together with elemental and phase compositions expressed in terms of the formulas used in the present invention. The test results are also shown, which are described below. As can be seen from the data in the Tables, for alloys with a given elemental composition, the extrusion temperature has a significant effect on the phase composition and material properties, as will be explained below. Additionally, molten metal having the same elemental compositions as cylindrical ingots was cast into a multiple mold with a diameter of 30 mm and a depth of 200 mm to form cast specimens for testing. Such cast specimens for testing were then cut to a round bar with an outer diameter of 20 mm, so that the cast specimens were the same size as the extruded specimens. Cast alloys, instead of hot extruded, collected in Tables 1 and 2, show how manufacturing conditions affect the metal structure and other characteristics of the alloy, as will be explained below.

Испытания резаниемCutting tests

[0068] Чтобы изучить обрабатываемость различных сплавов, были произведены испытания резанием на токарном станке и испытания резанием сверлом, чтобы определить, имеет ли сплав промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Для того чтобы выполнить это определение, обрабатываемость сплава должна быть оценена при режимах резания, которые обычно применяются в промышленности. Например, скорость резания для медных сплавов в промышленности составляет обычно от 60 до 200 м/мин, когда используется резание на токарном станке или резание сверлом. Поэтому, для примеров, предусмотренных в Таблицах, испытания резанием на токарном станке были проведены на скоростях 60, 120 и 200 м/мин. Испытания резанием сверлом проводились на скорости 80 м/мин. В использованных испытаниях оценки производились на основе силы резания и состояния стружек. Поскольку смазка при резании оказывает возможное негативное воздействие на окружающую среду, желательно проводить резание без смазки, так что отходы смазки после резания не должны выбрасываться. Поэтому, испытания резанием в соответствии с настоящим изобретением проводились в сухом состоянии (то есть без смазки), даже хотя это не является благоприятным режимом резания с точки зрения облегчения процесса резания.[0068] To study the machinability of various alloys, lathe tests and drill tests were performed to determine if the alloy has industrially satisfactory machinability. In order to fulfill this definition, the machinability of the alloy must be evaluated under the cutting conditions that are commonly used in industry. For example, the cutting speed for copper alloys in industry is usually from 60 to 200 m / min when using lathe cutting or drill cutting. Therefore, for the examples provided in the Tables, cutting tests on a lathe were carried out at speeds of 60, 120 and 200 m / min. Drill cutting tests were carried out at a speed of 80 m / min. In the tests used, evaluations were made based on the cutting force and state of the chips. Since lubrication during cutting has a possible negative impact on the environment, it is advisable to carry out cutting without lubrication, so that grease waste after cutting should not be thrown away. Therefore, the cutting tests in accordance with the present invention were carried out in a dry state (i.e., without lubrication), even though this is not a favorable cutting mode in terms of facilitating the cutting process.

[0069] Испытания резанием на токарном станке были проведены следующим образом: экструдированные образцы для испытания или отлитые образцы, полученные описанным выше образом с 20 мм в диаметре, подвергали резанию в сухом состоянии по окружной периферийной поверхности на токарном станке, снабженном прямым остроконечным резцом, в частности, резцом из карбида вольфрама без стружколома, при угле наклона -6 градусов с радиусом выступа 0,4 мм, при скорости резания 60, 120 и 200 метров/минуту (м/мин), глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот. Сигналы от трехкомпонентного динамометра, смонтированного на резце, преобразовывались в электрические сигналы напряжения и регистрировались на записывающем устройстве. Эти сигналы были затем преобразованы в сопротивление резанию. Таким образом, обрабатываемость сплавов была оценена посредством определения сопротивления резанию, в особенности основной силы резания, которая показывает самую высокую величину при резании. Дополнительно, стружки металлического сплава, выходящие во время резания на токарном станке, были исследованы и классифицированы в качестве части оценки обрабатываемости обработанного на токарном станке материала. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что, чтобы быть абсолютно точным, о величине сопротивления резанию нужно судить по трем компонентам силы, то есть силе резания, силе подачи и силе нажима, было решено оценить сопротивление резанию на основе только силы резания (Н). Результаты испытаний резанием на токарном станке приведены в Таблицах 1 и 2. Из данных в Таблицах 1 и 2 можно видеть, что сплавы по настоящему изобретению не требуют чрезмерной силы резания.[0069] The cutting tests on a lathe were carried out as follows: extruded test specimens or cast samples obtained as described above with 20 mm in diameter were subjected to dry cutting on a peripheral surface on a lathe equipped with a straight pointed tool, in in particular, a tungsten carbide cutter without a chipbreaker, at a tilt angle of -6 degrees with a protrusion radius of 0.4 mm, at a cutting speed of 60, 120 and 200 meters / minute (m / min), a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0 11 mm / revolution. The signals from a three-component dynamometer mounted on the cutter were converted into electrical voltage signals and recorded on a recording device. These signals were then converted to cutting resistance. Thus, the machinability of the alloys was evaluated by determining the resistance to cutting, especially the main cutting force, which shows the highest value during cutting. Additionally, the metal alloy chips coming out during the cutting on the lathe were investigated and classified as part of the evaluation of the machinability of the material processed on the lathe. It should be noted that, in order to be absolutely accurate, the value of resistance to cutting should be judged by three components of the force, that is, cutting force, feed force and pressure force, it was decided to evaluate the cutting resistance based on only the cutting force (N ) The results of the cutting tests on a lathe are shown in Tables 1 and 2. From the data in Tables 1 and 2, it can be seen that the alloys of the present invention do not require excessive cutting forces.

[0070] Испытания резанием сверлом были проведены следующим способом: Экструдированные образцы для испытания или литые образцы, полученные описанным выше образом с 20 мм в диаметре, были просверлены в сухом режиме с использованием сверла из стали марки M7, имеющего диаметр сверла 10 мм и длину сверла 95 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов, при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот. Стружки металлического сплава, выходящие во время резания сверлом, были исследованы и классифицированы в качестве части оценки обрабатываемости просверленного материала.[0070] Drill cutting tests were carried out as follows: Extruded test samples or cast samples obtained as described above with 20 mm in diameter were drilled dry using an M7 steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length 95 mm, with a helical angle of 32 degrees and an angle of apex of 118 degrees, with a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution. The metal alloy shavings emerging during cutting with a drill were examined and classified as part of the workability assessment of the drilled material.

[0071] Стружки, выходящие во время резания, были исследованы и классифицированы на семь категорий от (A) до (G) на основе геометрической формы стружек, как показано на фиг.1A-1G и как описано в последующем. Фиг.1A иллюстрирует «игольчатые стружки», которые являются мелко сегментированными, игловидными стружками и которые представлены в Таблицах символом «•». Игольчатые стружки представляют собой промышленно удовлетворительные стружечные продукты, произведенные при резании металлических сплавов, имеющих промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Фиг.1B иллюстрирует «дуговые стружки», которые представляют собой дугообразные или круглые дугообразные стружки с менее чем одним витком и которые представлены в Таблицах символом «◎». Дуговые стружки представляют собой промышленно удовлетворительные стружечные продукты, произведенные при резании материалов, имеющих наиболее желательные характеристики обрабатываемости. Фиг.1C иллюстрирует «короткие прямоугольные стружки», которые представляют собой прямоугольные стружки, которые имеют длину менее 25 мм и которые представлены в Таблицах символом «○». Короткие прямоугольные стружки представляют собой промышленно удовлетворительные стружечные продукты, произведенные при резании металлических сплавов, имеющих промышленно удовлетворительную обрабатываемость, которые лучше, чем сплавы, дающие игольчатые стружки, но не столь хороши, как сплавы, дающие во время резания дуговые стружки. Короткие прямоугольные стружки также упоминаются как «пластинчатые». Фиг.1D иллюстрирует «прямоугольные стружки средней длины», которые представляют собой прямоугольные стружки, которые имеют длину от 25 мм до 75 мм и которые представлены в Таблицах символом «▲». Фиг.1E иллюстрирует «длинные стружки», которые представляют собой прямоугольные стружки, которые имеют длину более 75 мм и которые представлены в Таблицах символом «×». Фиг.1F иллюстрирует «короткие спиралеобразные стружки», которые представляют собой спиралеобразные стружки с витками от одного до трех и которые представлены в Таблицах символом «∆». Короткие спиралеобразные стружки также представляют собой промышленно удовлетворительные стружечные продукты, произведенные при резании металлических сплавов, имеющих промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Наконец, фиг.1G иллюстрирует «длинные спиралеобразные стружки», которые представляют собой спиралеобразные стружки с больше чем тремя витками и которые представлены в Таблицах символом «××». Результаты по стружкам, выходящим во время испытаний резанием, приведены в Таблицах 1 и 2.[0071] Chips emerging during cutting were examined and classified into seven categories (A) to (G) based on the geometric shape of the chips, as shown in FIGS. 1A-1G and as described later. Figa illustrates the "needle shavings", which are finely segmented, needle-shaped shavings and which are represented in the Tables by the symbol "•". Needle shavings are industrially satisfactory chip products produced by cutting metal alloys having industrially satisfactory machinability. Figv illustrates the "arc chips", which are arcuate or circular arcuate chips with less than one turn and which are represented in the Tables by the symbol "◎". Arc shavings are industrially satisfactory chip products produced by cutting materials having the most desirable machinability characteristics. FIG. 1C illustrates “short rectangular chips” which are rectangular chips that are less than 25 mm long and which are represented by “○” in the Tables. Short rectangular shavings are industrially satisfactory chip products produced by cutting metal alloys having industrially satisfactory machinability, which are better than alloys giving needle shavings, but not as good as alloys giving arc chips during cutting. Short rectangular chips are also referred to as “lamellar”. FIG. 1D illustrates “medium-length rectangular chips,” which are rectangular chips that have a length of 25 mm to 75 mm and which are represented by “▲” in the Tables. Fig. 1E illustrates "long chips", which are rectangular chips, which are longer than 75 mm and which are represented in the Tables by the symbol "×". FIG. 1F illustrates “short spiral-shaped chips”, which are spiral-shaped chips with turns from one to three and which are represented by “∆” in the Tables. Short spiral-shaped chips are also industrially satisfactory chip products produced by cutting metal alloys having industrially satisfactory machinability. Finally, FIG. 1G illustrates “long spiral-shaped shavings” which are spiral-shaped shavings with more than three turns and which are represented by the “× ×” symbol in the Tables. The results for the chips coming out during the cutting tests are shown in Tables 1 and 2.

[0072] Производство стружки во время резания обеспечивает показатели, относящиеся к качеству материала сплава. Металлические сплавы, производящие длинные стружки (×) или длинные спиралеобразные стружки (××), не дают промышленно удовлетворительной стружки. С другой стороны, металлические сплавы, производящие дугообразные стружки (◎), дают наиболее желательные стружки, металлические сплавы, производящие короткие прямоугольные стружки (○), дают вторые наиболее желательные стружки, а металлические сплавы, производящие игольчатые стружки (•), дают третьи наиболее желательные стружки. Металлические сплавы, производящие короткие спиралеобразные стружки (∆), также дают промышленно желательные стружки. В этом отношении, стружки в форме спирали с тремя или более витками, как показано на фиг.1G, являются трудными для переработки (то есть утилизации или рециркуляции (возвращения в технологический цикл)) и могут вызывать трудности при обработке резанием, как, например, запутываясь с резцом и повреждая металлическую поверхность резания. Стружки в форме спиральной дуги от стружки с половиной витка до стружки с двумя или тремя витками, как показано в фиг.1F, не вызывают таких серьезных трудностей, как стружки в форме спирали с более чем тремя витками, и все же короткие спиралеобразные стружки нелегко удалить, и они могут запутаться с резцом или повредить металлическую поверхность резания.[0072] The production of chips during cutting provides performance related to the quality of the alloy material. Metallic alloys producing long chips (×) or long spiral-shaped chips (×CH) do not produce industrially satisfactory chips. On the other hand, metal alloys producing arcuate chips (◎) give the most desirable chips, metal alloys producing short rectangular chips (○) give the second most desirable chips, and metal alloys producing needle chips (•) give the third most desired shavings. Metal alloys producing short spiral-shaped chips (∆) also produce industrially desirable chips. In this regard, spiral-shaped shavings with three or more turns, as shown in FIG. 1G, are difficult to process (i.e., dispose of or recycle (return to the process cycle)) and may cause difficulties when cutting, such as entangling with the cutter and damaging the metal surface of the cutting. Shavings in the form of a spiral arc from shavings with half a turn to shavings with two or three turns, as shown in FIG. 1F, do not cause such serious difficulties as shavings in the form of a spiral with more than three turns, and yet short spiral-shaped chips are not easy to remove and they may become entangled with the cutter or damage the metal surface of the cutting.

[0073] Напротив, стружки в форме мелких игольчатых стружек, показанных на фиг.1A, или в форме дуговых стружек, показанных на фиг.1B, не представляют таких проблем, как упомянутые выше, и не являются такими объемистыми, как стружки, показанные на фиг.1F и 1G, и легко перерабатываются для утилизации или рециркуляции. Однако мелкие игольчатые стружки, которые показаны на фиг.1A, все еще могут сдвигаться по направляющему столику станка, такого как токарный станок, и вызывать механические неисправности, или могут быть опасными, поскольку они могут вонзиться в палец, глаз или другую часть тела рабочего. Когда эти факторы принимаются во внимание при оценке обрабатываемости и промышленного производства в общем, сплавы по изобретению, дающие стружки, показанные на фиг.1B, являются наилучшими по соответствию промышленным требованиям, в то время как металлические сплавы, дающие стружки, показанные на фиг.1C, являются вторыми из наилучших, а металлические сплавы, дающие стружки, показанные на фиг.1A, являются третьими из наилучших по соответствию промышленным требованиям. Как упомянуто выше, металлические сплавы, которые дают те стружки, которые показаны на фиг.1E и 1G, не являются хорошими с точки зрения промышленности, потому что эти стружки являются трудными для утилизации или рециркуляции, и эти сорта стружек могут повреждать режущий инструмент или обрабатываемую резанием деталь. В Таблицах 1 и 2 стружки, показанные на фиг.1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F и 1G, произведены разнообразными сплавами и обозначены символами «•», «◎», «○», «▲», «×», «∆» и «××», соответственно. Можно видеть, что сплавы по настоящему изобретению обычно производят наилучшие формы стружек.[0073] In contrast, shavings in the form of small needle shavings shown in FIG. 1A or in the form of arc shavings shown in FIG. 1B do not present such problems as mentioned above and are not as bulky as the shavings shown in FIG. 1F and 1G, and are easily recycled for disposal or recycling. However, the small needle shavings that are shown in FIG. 1A can still slide along the guide table of a machine, such as a lathe, and cause mechanical malfunctions, or they can be dangerous because they can stick into a finger, eye, or other part of the worker’s body. When these factors are taken into account when evaluating machinability and industrial production in general, the inventive alloys giving chips, shown in FIG. 1B, are best suited to meet industry requirements, while the metal alloys giving chips, shown in FIG. 1C are the second of the best, and the metal alloys giving the chips shown in figa are the third of the best in accordance with industrial requirements. As mentioned above, the metal alloys that produce the chips that are shown in FIGS. 1E and 1G are not good from an industrial point of view because these chips are difficult to dispose of or recycle, and these types of chips can damage the cutting tool or the workpiece. cutting detail. In Tables 1 and 2, the chips shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, and 1G are produced in a variety of alloys and are indicated by the symbols “•”, “◎”, “○”, “▲”, “×” , “∆” and “×Ч”, respectively. You can see that the alloys of the present invention usually produce the best shapes of chips.

[0074] Для того чтобы суммировать качественную классификацию стружек (в порядке убывания) по отношению к желательной промышленной обрабатываемости, дугообразные стружки (◎), короткие прямоугольные стружки (○) и мелкие игольчатые стружки (•) оценивают как имеющие от превосходной обрабатываемости (то есть дугообразные стружки) до хорошей обрабатываемости (то есть короткие прямоугольные стружки), до удовлетворительной обрабатываемости (то есть мелкие игольчатые стружки). Будучи промышленно приемлемыми, средние прямоугольные стружки (▲) и короткие спиральные стружки (∆) могут спутываться с инструментами во время резания. Поэтому эти стружки не столь желательны, как стружки, произведенные сплавами, оцениваемыми как имеющие от удовлетворительной до превосходной обрабатываемости.[0074] In order to summarize the qualitative classification of the chips (in descending order) with respect to the desired industrial processability, arcuate chips (◎), short rectangular chips (○) and small needle chips (•) are judged to have excellent machinability (ie arcuate shavings) to good machinability (i.e., short rectangular shavings), to satisfactory machinability (i.e., small needle shavings). Being industrially acceptable, middle rectangular chips (▲) and short spiral chips (∆) can interfere with tools during cutting. Therefore, these chips are not as desirable as chips produced by alloys that are rated as having satisfactory to excellent machinability.

[0075] В современной промышленности производство подразумевает автоматизацию (то есть особенно во время ночных работ), поэтому один рабочий обычно контролирует работу нескольких режущих станков одновременно. Во время резания, когда объем произведенных стружек становится слишком большим для того, чтобы с ним мог справиться один рабочий, при операции резания могут возникнуть проблемы, такие как запутывание стружек с режущим инструментом (резцом) или даже останов режущего станка. Как известно из практики, стружки типа длинных прямоугольных стружек (×) и длинных спиральных стружек (××) представляют собой большие стружки, имеющие значительно больший объем, чем дугообразные стружки, короткие прямоугольные стружки и мелкие игольчатые стружки. Следовательно, во время резания объем длинных прямоугольных стружек и длинных спиральных стружек накапливается со скоростями, в сотни раз большими, чем объем более мелких стружек (то есть дугообразных стружек, коротких прямоугольных стружек и мелких игольчатых стружек). Поэтому, ночные работы по механической обработке являются менее практичными или требуют большего числа персонала с тем, чтобы контролировать режущие станки, когда обрабатывают сплавы, которые образуют объемистые длинные прямоугольные стружки или длинные спиральные стружки. По сравнению с этим, прямоугольные стружки средней длины (▲) и короткие спиральные стружки (∆) являются намного менее объемистыми, чем длинные прямоугольные стружки или длинные спиральные стружки, и всего лишь в несколько раз более объемистыми, чем дугообразные стружки, короткие прямоугольные стружки и мелкие игольчатые стружки.[0075] In modern industry, manufacturing involves automation (that is, especially during night work), so one worker usually controls the operation of several cutting machines at the same time. During cutting, when the volume of produced chips becomes too large for one worker to handle, cutting operations can cause problems, such as tangling chips with a cutting tool (cutter) or even stopping the cutting machine. As is known from practice, shavings such as long rectangular shavings (×) and long spiral shavings (×Ч) are large shavings that have a significantly larger volume than arcuate shavings, short rectangular shavings and small needle shavings. Therefore, during cutting, the volume of long rectangular chips and long spiral chips accumulates at speeds hundreds of times greater than the volume of smaller chips (i.e., arcuate chips, short rectangular chips and small needle chips). Therefore, overnight machining operations are less practical or require more personnel in order to control cutting machines when machining alloys that form voluminous long rectangular shavings or long spiral shavings. Compared to this, medium-length rectangular shavings (▲) and short spiral shavings (∆) are much less bulky than long rectangular shavings or long spiral shavings, and are only several times more voluminous than arcuate shavings, short rectangular shavings and small needle shavings.

[0076] Как оказалось, сплавы, производящие прямоугольные стружки средней длины и короткие спиральные стружки во время резания, все еще являются «промышленно приемлемыми», потому что объем произведенных стружек не накапливается с недопустимо высокой скоростью, как это происходит при длинных прямоугольных стружках или длинных спиральных стружках. С другой стороны, поскольку прямоугольные стружки средней длины и короткие спиральные стружки могут запутывать режущий инструмент, сплавы, производящие эти стружки, должны тщательно контролироваться во время резания. Таким образом, обрабатываемость таких сплавов является менее желательной, чем сплавов, производящих дугообразные стружки, короткие прямоугольные стружки или мелкие игольчатые стружки, которые представляют собой компактные стружки с низким объемом и не имеют тенденции запутывать режущий инструмент. По отношению к прямоугольным стружкам средней длины и коротким спиральным стружкам, сплавы, производящие прямоугольные стружки средней длины во время резания, считаются имеющими несколько лучшую обрабатываемость, чем сплавы, производящие короткие спиральные стружки, потому что, хотя оба типа стружек могут запутывать режущий инструмент, прямоугольные стружки средней длины легче удалять сразу, как только они запутались с режущим инструментом. Дополнительно, прямоугольные стружки средней длины имеют меньший объем, чем короткие спиральные стружки, так что они будут накапливаться во время резания с более медленной скоростью, чем короткие спиралеобразные стружки.[0076] It turned out that alloys producing medium-length rectangular chips and short spiral chips during cutting are still “industrially acceptable” because the volume of chips produced does not accumulate at an unacceptably high speed, as is the case with long rectangular chips or long spiral shavings. On the other hand, since rectangular shavings of medium length and short spiral shavings can entangle the cutting tool, the alloys producing these shavings must be carefully monitored during cutting. Thus, the machinability of such alloys is less desirable than those producing arcuate chips, short rectangular chips or small needle chips, which are compact chips with a low volume and do not tend to obfuscate the cutting tool. With respect to medium-length rectangular chips and short spiral chips, alloys producing medium-length rectangular chips during cutting are considered to have slightly better machinability than alloys producing short spiral chips, because although both types of chips can obfuscate the cutting tool, rectangular shavings of medium length are easier to remove immediately as soon as they are tangled with a cutting tool. Additionally, medium-sized rectangular chips have a smaller volume than short spiral chips, so that they will accumulate during cutting at a slower speed than short spiral-shaped chips.

ИСПЫТАНИЯ НА КОРРОЗИЮ ОБЕСЦИНКОВАНИЕМTEST FOR CORROSION BY DEPRESSION

[0077] Кроме того, различные сплавы были испытаны на коррозию обесцинкованием в соответствии с методом испытания, указанным в «ISO 6509», чтобы исследовать их коррозионную стойкость. В испытании на коррозию обесцинкованием по методу «ISO 6509» образец для испытания, взятый из каждого экструдированного испытуемого образца для испытания, был уложен и заделан в материал из фенольной смолы таким образом, что оставшаяся незащищенной поверхность образца для испытания является перпендикулярной направлению экструзии экструдированного образца для испытания. Поверхность образца для испытания была отполирована наждачной бумагой №1200, а затем промыта с ультразвуком в чистой воде и высушена. Образец для испытания, приготовленный таким образом, опускали в имевший концентрацию 12,7 г/л водный раствор дигидрата хлорида меди (CuCl₂·2H₂O) 1,0% и оставляли выдерживаться на 24 часа при 75°C. Каждый образец для испытания был затем вынут из этого водного медного раствора, и максимальная глубина коррозии обесцинкованием была определена следующим образом. Образец для испытания был снова уложен и заделан в материал из фенольной смолы таким образом, что оставшаяся незащищенной поверхность образца для испытания поддерживалась перпендикулярной направлению экструзии. Затем образец для испытания был разрезан так, чтобы могла быть получена самая длинная отрезанная часть. Образец для испытания был впоследствии отполирован, и глубина коррозии наблюдалась для 10 полей зрения микроскопа, используя металлургический микроскоп с увеличением от 100х до 500х. Самая глубокая точка коррозии была зарегистрирована в качестве измеренного максимума глубины коррозии обесцинкованием. Результаты измерения максимума глубины коррозии обесцинкованием приведены в Таблицах 1 и 2.[0077] In addition, various alloys were tested for corrosion by dezincification in accordance with the test method specified in "ISO 6509" in order to investigate their corrosion resistance. In an ISO 6509 dezincification corrosion test, a test sample taken from each extruded test sample was laid and embedded in a phenolic resin material such that the remaining exposed surface of the test sample is perpendicular to the extrusion direction of the extruded sample for tests. The surface of the test sample was polished with sandpaper No. 1200, and then washed with ultrasound in clean water and dried. A test sample prepared in this way was lowered into a 12.7 g / L aqueous solution of copper chloride dihydrate (CuCl ₂ · 2H ₂ O) 1.0% and allowed to stand for 24 hours at 75 ° C. Each test sample was then removed from this aqueous copper solution, and the maximum depth of corrosion by dezincification was determined as follows. The test sample was again laid and embedded in a phenolic resin material so that the remaining unprotected surface of the test sample was maintained perpendicular to the direction of extrusion. The test sample was then cut so that the longest cut piece could be obtained. The test sample was subsequently polished and the depth of corrosion was observed for 10 fields of view of the microscope using a metallurgical microscope with magnification from 100x to 500x. The deepest point of corrosion was recorded as the measured maximum depth of corrosion by dezincification. The results of measuring the maximum depth of corrosion by dezincification are shown in Tables 1 and 2.

[0078] Как ясно из результатов испытаний на коррозию обесцинкованием, показанных в Таблицах 1 и 2, сплавы по изобретению с первого по третий являются превосходными по коррозионной стойкости. И при этом было подтверждено, что в особенности сплавы по изобретению с четвертого по одиннадцатый имеют очень высокую коррозионную стойкость, как видно в Таблицах 1 и 2.[0078] As is clear from the results of dezincification corrosion tests shown in Tables 1 and 2, the first to third alloys of the invention are excellent in corrosion resistance. And it was confirmed that, in particular, the alloys of the invention from the fourth to eleventh have a very high corrosion resistance, as can be seen in Tables 1 and 2.

ИСПЫТАНИЯ НА ЭРОЗИОННУЮ КОРРОЗИЮEROSION CORROSION TESTS

[0079] Образцы для испытания, вырезанные из экструдированного испытуемого материала, были также использованы для того, чтобы оценить стойкость к эрозионной коррозии сплавов по изобретению. Масса каждого образца для испытания была измерена с использованием электронных весов перед тем, как подвергать его воздействию раствора рассола в течение 96 часов. 3%-ный раствор рассола при 30°C с 0,01% дигидрата хлорида меди (CuCl₂·2H₂O) непрерывно продувался с использованием распылительного сопла калибром 2 мм на образцы для испытания при скорости потока 11 м/с в течение 96 часов. После 96 часов воздействия раствора рассола потеря массы была оценена следующим образом. Каждый образец для испытания был высушен продувкой и вновь взвешен на электронных весах. Разница в массе образца для испытания перед воздействием рассола и после воздействия рассола была зарегистрирована в качестве измеренной потери массы, которая отражает степень эрозионной коррозии сплава под действием раствора рассола.[0079] Test specimens cut from the extruded test material were also used to evaluate the erosion resistance of the alloys of the invention. The mass of each test sample was measured using an electronic balance before exposing it to a brine solution for 96 hours. A 3% solution of brine at 30 ° C with 0.01% copper chloride dihydrate (CuCl ₂ · 2H ₂ O) was continuously purged using a 2 mm spray nozzle on test specimens at a flow rate of 11 m / s for 96 hours . After 96 hours of exposure to the brine solution, the weight loss was estimated as follows. Each test sample was blow-dried and again weighed on an electronic balance. The difference in the mass of the test sample before exposure to brine and after exposure to brine was recorded as the measured weight loss, which reflects the degree of erosion corrosion of the alloy under the action of the brine solution.

[0080] Для определенных продуктов важно, чтобы они были изготовлены с использованием металлических сплавов, которые имеют хорошую стойкость к эрозионной коррозии. Например, водопроводные краны и вентили должны быть стойкими к эрозионной коррозии, так же как и стойкими к общей коррозии, потому что эти устройства подвергаются воздействию перекрестного потока или внезапных изменений скорости воды, вызываемых открытием и закрытием потока жидкости, протекающего через эти устройства. Сравнительный Сплав №28 (C83600), показанный в Таблице 2, например, содержит 5% по массе олова и 5% по массе свинца и демонстрирует превосходную стойкость к эрозионной коррозии даже при быстром потоке. Как показано в Таблице 2, Сравнительный Сплав №28 (здесь и далее СС №28) имеет одну из самых низких потерь массы вследствие эрозионной коррозии. Стойкость к эрозионной коррозии СС №28 обусловлена образованием богатой оловом пленки, которая защищает сплав от коррозии под действием быстрых потоков. К сожалению, СС №28 имеет неприемлемо высокое содержание свинца и не подходит для использования в системах, снабжающих пригодной для питья питьевой водой.[0080] For certain products, it is important that they are manufactured using metal alloys that have good erosion resistance. For example, water taps and valves must be resistant to erosion corrosion, as well as resistant to general corrosion, because these devices are exposed to cross-flow or sudden changes in water speed caused by the opening and closing of the fluid flow through these devices. Comparative Alloy No. 28 (C83600), shown in Table 2, for example, contains 5% by weight of tin and 5% by weight of lead and exhibits excellent erosion corrosion resistance even in fast flow. As shown in Table 2, Comparative Alloy No. 28 (hereinafter SS No. 28) has one of the lowest mass losses due to erosion corrosion. The erosion corrosion resistance of SS No. 28 is due to the formation of a tin-rich film that protects the alloy from corrosion under the action of fast flows. Unfortunately, SS No. 28 has an unacceptably high lead content and is not suitable for use in systems that supply potable drinking water.

[0081] По сравнению с этим, первый сплав по изобретению также имеет хорошую стойкость к эрозионной коррозии, как продемонстрировано Первым Сплавом По Изобретению №2 в Таблице 1. Однако добавление 0,3% по массе олова, как показывает Второй Сплав По Изобретению №11, улучшает стойкость к эрозионной коррозии. Фактически, в то время как здесь речь идет об образовании аналогичной богатой оловом пленки на основе олова-кремния, добавление 0,3% по массе олова к Первым Сплавам По Изобретению обеспечивает Вторые Сплавы По Изобретению, имеющие улучшенную стойкость к эрозионной коррозии, но лишь при некоторой доле того количества олова, которое используется в СС №28. Другими словами, сплавы по настоящему изобретению и содержащие, например, только примерно 0,3% по массе олова, достигают той же степени стойкости к эрозионной коррозии, как и СС №28, в который входит гораздо более высокое процентное содержание (то есть 5% по массе) олова.[0081] In comparison, the first alloy of the invention also has good erosion corrosion resistance, as demonstrated by the First Alloy of Invention No. 2 in Table 1. However, the addition of 0.3% by weight of tin, as shown by the Second Alloy of Invention No. 11 , improves erosion corrosion resistance. In fact, while here we are talking about the formation of a similar tin-silicon film based on tin-silicon, the addition of 0.3% by weight of tin to the First Alloys of the Invention provides the Second Alloys of the Invention having improved erosion resistance, but only with a certain proportion of the amount of tin used in SS No. 28. In other words, the alloys of the present invention and containing, for example, only about 0.3% by weight of tin, achieve the same degree of erosion corrosion resistance as SS No. 28, which includes a much higher percentage (i.e. 5% by weight) tin.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА ВЫЩЕЛАЧИВАЕМОСТЬ СВИНЦАLead Leachability Performance Testing

[0082] Испытания для оценки выщелачиваемости свинца были проведены согласно Японскому промышленному стандарту «JIS S 3200-7:2004» в соответствии с методом «оборудование для водоснабжения - эксплуатационные испытания на выщелачиваемость». В соответствии с JIS S 3200-7:2004, используемый для испытания выщелачивающий раствор был приготовлен посредством добавления (а) 1 мл раствора гипохлорита натрия с допустимой концентрацией хлора 0,3 мг/мл, (b) 22,5 мл раствора гидрокарбоната натрия с концентрацией 0,04 моль/л, и (c) 11,3 мл раствора хлорида кальция в воде с концентрацией 0,04 моль/л таким образом, чтобы общее количество раствора для испытания составляло один литр. Этот раствор был затем отрегулирован посредством добавления 1,0%-ной и 0,1%-ной соляной кислоты и 0,1 моль/л или 0,01 моль/л гидроксида натрия так, чтобы используемый для испытания раствор соответствовал следующим параметрам: pH 7,0±0,1, жесткость 45 мг/л±5 мг/л, щелочность 35 мг/л±5 мг/л и остаточный хлор 0,3 мг/л±0,1 мг/л. Образец слитка, полученного посредством литья, был высверлен с образованием отверстия, в результате чего могли быть получены чашеобразные образцы для испытания с внутренним диаметром 25 мм и глубиной 180 мм. Такие чашеобразные образцы для испытания были промыты и приведены в надлежащее состояние, а затем заполнены выщелачивающим раствором при температуре 23°C. Образцы для испытания затем герметизировали и хранили в месте, поддерживаемом при температуре 23°C. Выщелачивающий раствор был собран после хранения в течение 16 часов и испытан для анализа продукта выщелачивания на свинец. Не было сделано никакой коррекции результатов анализа продукта выщелачивания на свинец по объему, площади поверхности или форме образцов для испытания.[0082] Tests for evaluating the leachability of lead were carried out according to the Japanese industrial standard "JIS S 3200-7: 2004" in accordance with the method "equipment for water supply - operational tests for leachability". In accordance with JIS S 3200-7: 2004, the leach solution used for the test was prepared by adding (a) 1 ml of sodium hypochlorite solution with an acceptable concentration of chlorine of 0.3 mg / ml, (b) 22.5 ml of sodium bicarbonate solution with a concentration of 0.04 mol / l; and (c) 11.3 ml of a solution of calcium chloride in water with a concentration of 0.04 mol / l so that the total amount of the test solution is one liter. This solution was then adjusted by adding 1.0% and 0.1% hydrochloric acid and 0.1 mol / L or 0.01 mol / L sodium hydroxide so that the solution used for the test corresponded to the following parameters: pH 7.0 ± 0.1, hardness 45 mg / L ± 5 mg / L, alkalinity 35 mg / L ± 5 mg / L and residual chlorine 0.3 mg / L ± 0.1 mg / L. A sample of the ingot obtained by casting was drilled to form a hole, whereby cup-shaped test samples with an inner diameter of 25 mm and a depth of 180 mm could be obtained. Such cup-shaped test specimens were washed and put into proper condition, and then filled with a leach solution at a temperature of 23 ° C. The test samples were then sealed and stored in a place maintained at a temperature of 23 ° C. The leach solution was collected after storage for 16 hours and tested for lead analysis of the leach product. No correction was made to the results of the analysis of the leachate product on lead in terms of volume, surface area or shape of the test samples.

ФОРМУЛА, ограничивающая СОСТАВ СПЛАВАFORMULA restricting ALLOY COMPOSITION

[0083] Другой признак медных сплавов по настоящему изобретению состоит в том, что состав каждого медного сплава ограничен соотношением общей формулы[0083] Another feature of the copper alloys of the present invention is that the composition of each copper alloy is limited by the ratio of the general formula

в котором Pb представляет собой процент по массе свинца, где X представляет собой процент по массе меди; Y представляет собой процент по массе кремния; и a₀Z₀ представляет собой вклад в это соотношение элементов, отличных от меди, кремния и цинка. Другими словами, соотношение, описанное ограничивающей состав сплава формулой (1), требуется для того, чтобы придать составам медного сплава описанные выше преимущества. Если формула (1) не удовлетворяется, то посредством эксперимента было обнаружено, что полученный в результате медный сплав не обеспечивает степень обрабатываемости и другие свойства, показанные в Таблицах 1 и 2. Однако простое ограничение диапазона содержания меди, цинка и кремния, предусмотренное формулой (1), само по себе не определяет количество каппа-, гамма- и мю-фаз, образованных в структуре металлического сплава. Как обсуждено выше, фазовая структура и количество каппа-, гамма- и мю-фаз служат улучшению обрабатываемости. Кроме того, соотношение элементов, предусмотренное формулой (1), не может само по себе определить количество образованной бета-фазы, которая содействует ухудшению обрабатываемости. Таким образом, формула (1) предусматривает показатель, полученный посредством эксперимента, для того, чтобы определить составы сплавов, которые могут достигать соответствующего количества каждой фазы-компонента (то есть оптимизируя сочетания каппа-, гамма- и мю-фаз для улучшения обрабатываемости, в то же время сводя к минимуму образование бета-фазы, которая ухудшает обрабатываемость).in which Pb represents a percentage by weight of lead, where X represents a percentage by weight of copper; Y represents a percentage by weight of silicon; and a ₀ Z ₀ represents a contribution to this ratio of elements other than copper, silicon and zinc. In other words, the ratio described by the formula (1) limiting the composition of the alloy is required in order to give the copper alloy compositions the advantages described above. If formula (1) is not satisfied, then through experiment it was found that the resulting copper alloy does not provide the degree of machinability and other properties shown in Tables 1 and 2. However, a simple limitation of the range of copper, zinc and silicon content provided by the formula (1 ), does not in itself determine the number of kappa, gamma, and mu phases formed in the structure of a metal alloy. As discussed above, the phase structure and amount of kappa, gamma, and mu phases serve to improve workability. In addition, the ratio of elements provided by the formula (1) cannot in itself determine the amount of the formed beta phase, which contributes to the deterioration of workability. Thus, formula (1) provides an indicator obtained by experiment in order to determine the alloy compositions that can reach the corresponding amount of each component phase (i.e., optimizing combinations of kappa, gamma and mu phases to improve workability, in at the same time, minimizing the formation of a beta phase, which impairs machinability).

[0084] Мы описываем вклад в соотношение ограничивающей формулы (1) элементов, отличных от меди, кремния и цинка, в формуле (2) следующим образом:[0084] We describe the contribution to the ratio of the limiting formula (1) of elements other than copper, silicon, and zinc in the formula (2) as follows:

где a₁, a₂, a₃ и т.д. представляют собой экспериментально определенные коэффициенты, и Z₁, Z₂, Z₃ и т.д. представляют собой проценты по массе входящих в составе элементов, отличных от меди, кремния и цинка. Другими словами, что касается формулы (1), Z представляет собой количество выбранного элемента, и а представляет собой коэффициент выбранного элемента.where a ₁ , a ₂ , a ₃ , etc. are experimentally determined coefficients, and Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ , etc. represent the percent by weight of the constituent elements other than copper, silicon and zinc. In other words, with regard to formula (1), Z represents the amount of the selected element, and a represents the coefficient of the selected element.

[0085] Конкретнее, было определено, что для того, чтобы реализовать на практике медные сплавы по настоящему изобретению, коэффициенты «а» являются следующими: для свинца, висмута, теллура, селена, сурьмы и мышьяка коэффициент а равен нулю; для алюминия коэффициент а равен -2; для фосфора коэффициент а равен -3; и для марганца и никеля коэффициент а равен +2,5. Специалист в данной области техники поймет, что формула (1) непосредственно не ограничивает количеств свинца, висмута, теллура, селена, сурьмы и мышьяка в медных сплавах по настоящему изобретению, поскольку коэффициент а равен нулю для этих элементов; однако эти элементы косвенно ограничены тем фактом, что процент по массе меди, кремния и тех элементов в медном сплаве, которые имеют отличные от нуля коэффициенты а, должны удовлетворять ограничивающей формуле (1).[0085] More specifically, it was determined that in order to put into practice the copper alloys of the present invention, the coefficients “a” are as follows: for lead, bismuth, tellurium, selenium, antimony, and arsenic, coefficient a is zero; for aluminum, coefficient a is -2; for phosphorus, coefficient a is -3; and for manganese and nickel, the coefficient a is +2.5. The person skilled in the art will understand that formula (1) does not directly limit the amounts of lead, bismuth, tellurium, selenium, antimony and arsenic in the copper alloys of the present invention, since the coefficient a is zero for these elements; however, these elements are indirectly limited by the fact that the percentage by weight of copper, silicon and those elements in a copper alloy that have non-zero coefficients a must satisfy the limiting formula (1).

[0086] Кроме того, свинец, даже в небольшом количестве, играет важную роль в сплавах по изобретению в качестве компонента для улучшения обрабатываемости. Поэтому влияние свинца было принято во внимание при выводе формулы (1). В том случае, когда значение X-4Y+aZ становится меньшим, чем 61-50Pb, фазовый состав, необходимый для достижения промышленно удовлетворительной обрабатываемости, в целом не может быть получен, даже при воздействии свинца. С другой стороны, когда значение X-4Y+aZ становится большим, чем 66+50Pb, несмотря на положительное воздействие свинца на обрабатываемость, избыточное количество образованных гамма-, каппа- и/или мю-фаз делает такой сплав неспособным достичь промышленно удовлетворительной обрабатываемости. Также является более предпочтительным, когда удовлетворяется соотношение 62-50Pb≤X-4Y+aZ≤65+50Pb.[0086] Furthermore, lead, even in small amounts, plays an important role in the alloys of the invention as a component to improve machinability. Therefore, the effect of lead was taken into account when deriving formula (1). In the case when the X-4Y + aZ value becomes lower than 61-50Pb, the phase composition necessary to achieve industrially satisfactory machinability cannot generally be obtained, even when exposed to lead. On the other hand, when the X-4Y + aZ value becomes greater than 66 + 50Pb, despite the positive effect of lead on workability, the excessive amount of gamma, kappa, and / or mu phases formed makes such an alloy incapable of achieving industrially satisfactory workability. It is also more preferable when the ratio of 62-50Pb≤X-4Y + aZ≤65 + 50Pb is satisfied.

[0087] Говоря еще более конкретно, для первого и четвертого сплавов по изобретению ограничивающая формула (1) может быть записана как:[0087] More specifically, for the first and fourth alloys of the invention, the limiting formula (1) can be written as:

,

,

в которой Pb представляет собой процент по массе свинца, где X представляет собой процент по массе меди, и Y представляет собой процент по массе кремния в сплаве. Легкообрабатываемые резанием медные сплавы согласно первому и четвертому сплавам по изобретению имеют высокую прочность, а также промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Поэтому эти сплавы имеют большую практическую ценность и могут использоваться для изготовления механически обработанных, кованых и литых изделий, которые в настоящее время изготовляются из традиционных легкообрабатываемых резанием медных сплавов. Например, первый и четвертый сплавы по изобретению являются подходящими для изготовления болтов, гаек, резьбовых соединительных деталей, шпинделей, стержней, колец седел клапанов, вентилей, металлической арматуры для подачи/слива воды, шестерен, основных деталей машин, фланцев, деталей измерительных приборов, деталей зданий и зажимов.in which Pb represents the percentage by weight of lead, where X represents the percentage by weight of copper, and Y represents the percentage by weight of silicon in the alloy. Easy-to-cut copper alloys according to the first and fourth alloys according to the invention have high strength as well as industrially satisfactory machinability. Therefore, these alloys are of great practical value and can be used for the manufacture of machined, forged and cast products, which are currently made from traditional copper alloys that are easily processed by cutting. For example, the first and fourth alloys according to the invention are suitable for the manufacture of bolts, nuts, threaded fittings, spindles, rods, valve seat rings, valves, metal fittings for supplying / discharging water, gears, main parts of machines, flanges, parts of measuring instruments, parts of buildings and clamps.

[0088] Для второго и пятого сплавов по изобретению ограничивающая формула (1) может быть записана как:[0088] For the second and fifth alloys of the invention, the limiting formula (1) can be written as:

,

,

в которой Pb представляет собой процент по массе свинца, где X представляет собой процент по массе меди; Y представляет собой процент по массе кремния; Z представляет собой процент по массе одного или более элементов, выбранных из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия, при этом а равно -3 для фосфора, а равно 0 для сурьмы и мышьяка, а равно -1 для олова, и а равно -2 для алюминия. Легкообрабатываемые резанием медные сплавы согласно второму и пятому сплавам по изобретению имеют высокую коррозионную стойкость, а также промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Поэтому эти сплавы имеют большую практическую ценность и могут быть использованы для изготовления механически обработанных, кованых и литых изделий, которые должны быть стойкими к коррозии. Например, второй и пятый сплавы по изобретению являются подходящими для изготовления водопроводных кранов, трубопроводной арматуры для снабжения горячей водой, валов, соединительной арматуры, деталей теплообменника, разбрызгивателей, поворотных кранов, седел клапанов, водомеров, деталей для датчиков, сосудов под давлением, вентилей промышленного назначения, колпачковых гаек, трубопроводной арматуры, конструкционных металлов морского назначения, соединений, запорных вентилей для воды, вентилей, соединителей труб, соединителей кабелей и фитингов.in which Pb represents a percentage by weight of lead, where X represents a percentage by weight of copper; Y represents a percentage by weight of silicon; Z represents the percentage by weight of one or more elements selected from phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum, with a equal to -3 for phosphorus, and equal to 0 for antimony and arsenic, and equal to -1 for tin, and -2 for aluminum. Easily machined copper alloys according to the second and fifth alloys of the invention have high corrosion resistance as well as industrially satisfactory machinability. Therefore, these alloys are of great practical value and can be used for the manufacture of machined, forged and cast products, which must be resistant to corrosion. For example, the second and fifth alloys according to the invention are suitable for the manufacture of water taps, pipe fittings for supplying hot water, shafts, connecting fittings, heat exchanger parts, sprinklers, slewing valves, valve seats, water meters, parts for sensors, pressure vessels, industrial valves purposes, cap nuts, pipe fittings, marine structural metals, joints, water shutoff valves, valves, pipe connectors, cable connectors and fittings.

[0089] Для третьего и шестого сплавов по изобретению ограничивающая формула (1) может быть записана как:[0089] For the third and sixth alloys of the invention, the limiting formula (1) can be written as:

,

,

в которой Pb представляет собой процент по массе свинца, где X представляет собой процент по массе меди; Y представляет собой процент по массе кремния; и Z₁ представляет собой процент по массе по меньшей мере одного элемента, выбранного из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия, в этом сплаве, причем а₁ равно -3 для фосфора, а₁ равно 0 для сурьмы и мышьяка, а₁ равно -1 для олова, и а₁ равно -2 для алюминия; Z₂ представляет собой процент по массе по меньшей мере одного элемента, выбранного из марганца и никеля, причем а₂ равно 2,5 для марганца и для никеля. Легкообрабатываемые резанием медные сплавы согласно третьему и шестому сплавам по изобретению имеют высокую износостойкость и высокую прочность, а также промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Поэтому эти сплавы имеют большую практическую ценность и могут быть использованы для изготовления механически обработанных, кованых и литых изделий, которые требуют высокой износостойкости и высокой прочности. Например, третий и шестой сплавы по изобретению являются подходящими для изготовления подшипников, втулок, шестерен, деталей швейных машин, деталей гидравлических систем, сопел для керосиновых и газовых нагревателей, лимбов, муфт, рыболовных катушек, арматуры для самолета, скользящих деталей, цилиндрических деталей, седел клапанов, колец синхронизатора и вентилей высокого давления.in which Pb represents a percentage by weight of lead, where X represents a percentage by weight of copper; Y represents a percentage by weight of silicon; and Z ₁ represents the percentage by weight of at least one element selected from phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum in this alloy, wherein a ₁ is -3 for phosphorus and ₁ is 0 for antimony and arsenic, and ₁ is -1 for tin, and ₁ is -2 for aluminum; Z ₂ represents the percentage by weight of at least one element selected from manganese and nickel, wherein ₂ is 2.5 for manganese and nickel. Easily machined copper alloys according to the third and sixth alloys according to the invention have high wear resistance and high strength, as well as industrially satisfactory machinability. Therefore, these alloys are of great practical value and can be used for the manufacture of machined, forged and cast products that require high wear resistance and high strength. For example, the third and sixth alloys according to the invention are suitable for the manufacture of bearings, bushings, gears, parts of sewing machines, parts of hydraulic systems, nozzles for kerosene and gas heaters, limbs, couplings, fishing reels, fittings for aircraft, sliding parts, cylindrical parts, valve seats, synchronizer rings and high pressure valves.

[0091] Для тех сплавов по изобретению, в которых марганец и/или никель объединены с кремнием с образованием интерметаллических соединений, состав сплава дополнительно ограничивается соотношением, показанным в Формуле (6), которая является следующей:[0091] For those alloys of the invention in which manganese and / or nickel are combined with silicon to form intermetallic compounds, the composition of the alloy is further limited by the ratio shown in Formula (6), which is as follows:

,

,

в которой Y представляет собой процент по массе кремния, U представляет собой процент по массе марганца, и V представляет собой процент по массе никеля.in which Y represents a percentage by weight of silicon, U represents a percentage by weight of manganese, and V represents a percentage by weight of nickel.

[0092] Подводя итоги, все сплавы по настоящему изобретению с первого по тринадцатый должны удовлетворять ограничивающей состав сплава Формуле 1, и все иллюстративные примеры, предусмотренные в соответствии с настоящим изобретением в Таблицах 1 и 2, соответствуют этому ограничению состава. С другой стороны, третий и шестой сплавы по изобретению дополнительно ограничиваются вторичным ограничением состава сплава по Формуле 8. Другие медные сплавы, которые содержат те же самые элементы, что и медные сплавы по настоящему изобретению, но которые не имеют состава, удовлетворяющего требованиям Формулы 1 и, когда это применимо, также и Формулы 8, не будут иметь характеристик медных сплавов по настоящему изобретению, которые показаны в Таблицах 1 и 2 и которые пояснены ниже.[0092] To summarize, all alloys of the present invention from the first to thirteenth must satisfy the composition limiting alloy of Formula 1, and all illustrative examples provided in accordance with the present invention in Tables 1 and 2 correspond to this limitation of composition. On the other hand, the third and sixth alloys of the invention are further limited by the secondary limitation of the composition of the alloy according to Formula 8. Other copper alloys that contain the same elements as the copper alloys of the present invention, but which do not have a composition that meets the requirements of Formula 1 and when applicable, also Formula 8 will not have the characteristics of the copper alloys of the present invention, which are shown in Tables 1 and 2 and which are explained below.

[0093] Фиг.3A, 3B, 4A и 4B иллюстрируют общее влияние ограничивающей состав Формулы 5 на обрабатываемость сплава Cu-Si-Zn. Фиг.3A и 3B показывают, как сила резания, необходимая для обработки сплава на станке, повышается по мере того, как ограничивающая формула X-4Y+aZ+50Pb(%) приближается либо к нижнему пределу в 61, либо эта ограничивающая формула X-4Y+aZ-50Pb(%) приближается к верхнему пределу в 66, соответственно. При этом, как только нижний и верхний пределы ограничивающей формулы превышаются, выходящие стружки изменяются по характеру с желательных дуговых стружек и коротких прямоугольных стружек (т.е. ◎ и ○, соответственно) на нежелательные прямоугольные стружки средней длины (т.е. ▲) при скорости резания 120 м/мин. Аналогично, фиг.4A и 4B показывают, как сила резания, необходимая для обработки сплава на станке, повышается по мере того, как ограничивающая формула X-4Y+aZ+50Pb(%) приближается либо к нижнему пределу в 61, либо эта ограничивающая формула X-4Y+aZ-50Pb(%) приближается к верхнему пределу в 66 соответственно. Однако это повышение силы резания является более впечатляющим при более высокой скорости резания 200 м/мин. При этом, как только нижний и верхний пределы ограничивающей формулы превышаются, выходящие стружки изменяются по характеру с желательных дуговых стружек и коротких прямоугольных стружек (т.е. ◎ и ○, соответственно) на нежелательные прямоугольные стружки средней длины и длинные стружки (т.е. ▲ и ×, соответственно) при скорости резания 200 м/мин. Так что увеличенная скорость резания также влияет на характер стружек, выходящих во время резания.[0093] Figures 3A, 3B, 4A, and 4B illustrate the overall effect of the limiting composition of Formula 5 on the machinability of a Cu-Si-Zn alloy. Figures 3A and 3B show how the cutting force required to process the alloy on a machine increases as the bounding formula X-4Y + aZ + 50Pb (%) approaches either the lower limit of 61 or this bounding formula X- 4Y + aZ-50Pb (%) approaches the upper limit of 66, respectively. Moreover, as soon as the lower and upper limits of the bounding formula are exceeded, the outgoing shavings change in character from the desired arc shavings and short rectangular shavings (i.e. and ○, respectively) to undesirable rectangular shavings of medium length (i.e. ▲) at a cutting speed of 120 m / min. Similarly, FIGS. 4A and 4B show how the cutting force required to process the alloy on a machine increases as the bounding formula X-4Y + aZ + 50Pb (%) approaches either the lower limit of 61 or this bounding formula X-4Y + aZ-50Pb (%) is approaching the upper limit of 66, respectively. However, this increase in cutting force is more impressive at a higher cutting speed of 200 m / min. Moreover, as soon as the lower and upper limits of the bounding formula are exceeded, the outgoing shavings change in character from the desired arc shavings and short rectangular shavings (i.e. ◎ and ○, respectively) to undesirable rectangular shavings of medium length and long shavings (i.e. . ▲ and ×, respectively) at a cutting speed of 200 m / min. So the increased cutting speed also affects the nature of the chips coming out during cutting.

СТРУКТУРА МЕТАЛЛАMETAL STRUCTURE

[0094] Другим важным признаком медных сплавов по настоящему изобретению является структура металла, которая представляет собой матрицу металла, образованную посредством объединения множества фазовых состояний компонентов-металлов, которое дает составную фазу медного сплава. Конкретнее, как будет понятно специалисту в этой области техники, данный металлический сплав может иметь различные характеристики в зависимости от среды, в которой он был произведен. Например, хорошо известно применение тепла для отпуска стали. Тот факт, что данный металлический сплав может вести себя по разному в зависимости от тех условий, в которых его ковали, обусловлен объединением и преобразованием компонентов металла в различные фазовые состояния. Как показано в Таблицах 1 и 2, все медные сплавы по настоящему изобретению включают α-фазу, которая составляет примерно 30 процентов или более от общей фазовой поверхности при практической реализации изобретения. Это происходит потому, что α-фаза представляет собой единственную фазу, которая придает металлическим сплавам некоторый уровень способности подвергаться обработке давлением в холодном состоянии. Чтобы проиллюстрировать фазовые отношения в структуре металла в соответствии с настоящим изобретением, на фиг.2 показаны микрофотографии, сделанные при увеличении х186 и х364. Металлический сплав, сфотографированный в этом примере, представляет собой первый сплав по изобретению, №2 в Таблице 1. Как можно видеть на этих микрофотографиях, структура металла включает α-фазную матрицу, в которой диспергированы одна или более из γ-фазы и/или κ-фазы. Хотя это не показано на микрофотографиях, структура металла может включать также другие фазы, такие как µ-фаза. Как было бы понятно специалисту в этой области техники, если медный сплав имеет менее примерно 30% α-фазы в составе общей фазовой поверхности металла, тогда медный сплав является не поддающимся обработке давлением (недеформирующимся) в холодном состоянии и не может быть далее обработан посредством резания любым практическим способом. Поэтому все медные сплавы по настоящему изобретению имеют структуру металла, которая представляет собой составную фазу, которая является α-фазной матрицей, в которой предусматриваются другие фазы.[0094] Another important feature of the copper alloys of the present invention is the metal structure, which is a metal matrix formed by combining a plurality of phase states of metal components, which gives the composite phase of the copper alloy. More specifically, as one skilled in the art will understand, a given metal alloy may have different characteristics depending on the environment in which it was produced. For example, the use of heat for tempering steel is well known. The fact that this metal alloy can behave differently depending on the conditions in which it was forged is due to the combination and transformation of the metal components into different phase states. As shown in Tables 1 and 2, all copper alloys of the present invention comprise an α-phase, which is about 30 percent or more of the total phase surface in the practical implementation of the invention. This is because the α phase is the only phase that gives metal alloys a certain level of ability to undergo cold pressure treatment. To illustrate the phase relationships in the metal structure in accordance with the present invention, FIG. 2 shows microphotographs taken at x186 and x364 magnification. The metal alloy photographed in this example is the first alloy of the invention, No. 2 in Table 1. As can be seen in these micrographs, the metal structure includes an α-phase matrix in which one or more of the γ-phase and / or κ are dispersed phase. Although not shown in microphotographs, the metal structure may also include other phases, such as the µ phase. As it would be clear to a person skilled in the art, if a copper alloy has less than about 30% of the α-phase in the composition of the overall metal phase surface, then the copper alloy is not subject to pressure treatment (non-deformable) in the cold state and cannot be further processed by cutting in any practical way. Therefore, all copper alloys of the present invention have a metal structure, which is a composite phase, which is an α-phase matrix in which other phases are provided.

[0095] Как отмечено выше, присутствие кремния в медных сплавах по настоящему изобретению должно улучшить обрабатываемость медного сплава, и это происходит частично потому, что кремний вызывает образование γ-фазы. Концентрации кремния в любой из γ-, κ- и µ-фаз медного сплава составляют в 1,5-3,5 раза больше, чем в α-фазе. Концентрации кремния в различных фазах, от высокой до низкой, находятся в следующем порядке: µ≥γ≥κ≥β≥α. Упомянутые γ-, κ- и µ-фазы также имеют такую совместную характеристику в том, что они являются более твердыми и более хрупкими, чем α-фаза, и придают соответствующую твердость сплаву с тем, чтобы сплав был механически обрабатываемым и чтобы стружки, образованные при механической обработке, имели меньшую вероятность повреждать режущие инструменты, как описано относительно фиг.1. Поэтому, чтобы реализовать изобретение на практике, каждый медный сплав должен иметь по меньшей мере одну из γ-фазы, κ-фазы и µ-фазы или любое сочетание этих фаз в α-фазе для того, чтобы обеспечить соответствующую степень твердости медного сплава.[0095] As noted above, the presence of silicon in the copper alloys of the present invention should improve the processability of the copper alloy, and this is partly because silicon causes the formation of the γ phase. The silicon concentration in any of the γ-, κ- and µ-phases of the copper alloy is 1.5-3.5 times greater than in the α-phase. Silicon concentrations in various phases, from high to low, are in the following order: µ≥γ≥κ≥β≥α. The mentioned γ, κ and μ phases also have such a common characteristic that they are harder and more brittle than the α phase and give the alloy the appropriate hardness so that the alloy is machinable and that the chips formed when machined, were less likely to damage cutting tools, as described in relation to figure 1. Therefore, in order to put the invention into practice, each copper alloy must have at least one of the γ phase, κ phase, and μ phase, or any combination of these phases in the α phase, in order to provide an appropriate degree of hardness of the copper alloy.

[0096] Упомянутая β-фаза обычно улучшает обрабатываемость известных из уровня техники сплавов Cu-Zn и входит в состав сплавов C36000 и C37700 согласно уровню техники на уровне 5-20%. При сравнении C2700 (65% Cu и 35% Zn), не содержащего β-фазы, и C28000 (60% Cu и 40% Zn), содержащего 10% β-фазы, C28000 имеет лучшую обрабатываемость, чем C2700 (смотри Metals Handbook Volume 2, 10th Edition, ASM P217, 218). С другой стороны, эксперименты на сплавах по настоящему изобретению показывают, что β-фаза не способствует обрабатываемости, а на самом деле уменьшает обрабатываемость иным неожиданным образом. Как оказалось, β-фаза компенсирует эффективность κ- и γ-фаз по улучшению обрабатываемости на основе примерно 1:1. Поэтому, для сплавов по настоящему изобретению β-фаза в структуре металла является нежелательной, потому что она ухудшает обрабатываемость. Более того, β-фаза является еще более нежелательной потому, что она уменьшает коррозионную стойкость сплавов.[0096] Mentioned β-phase usually improves the workability of the Cu-Zn alloys known in the art and is included in the C36000 and C37700 alloys according to the prior art at a level of 5-20%. When comparing a C2700 (65% Cu and 35% Zn) containing no β-phase and a C28000 (60% Cu and 40% Zn) containing 10% β, the C28000 has better workability than the C2700 (see Metals Handbook Volume 2, 10th Edition, ASM P217, 218). On the other hand, experiments on the alloys of the present invention show that the β phase does not contribute to workability, but actually reduces workability in a different unexpected way. As it turned out, the β phase compensates for the effectiveness of the κ and γ phases in improving machinability based on about 1: 1. Therefore, for the alloys of the present invention, the β phase in the metal structure is undesirable because it impairs workability. Moreover, the β phase is even more undesirable because it reduces the corrosion resistance of the alloys.

[0097] Таким образом, другая задача в случае медных сплавов по настоящему изобретению состоит в том, чтобы ограничить количество β-фазы в α-матрице структуры металла. Желательно ограничить β-фазу до 5% или менее от общей фазовой поверхности, потому что β-фаза не способствует ни обрабатываемости, ни способности медного сплава поддаваться обработке давлением в холодном состоянии. Предпочтительно, содержание β-фазы равно нулю в структуре металла по настоящему изобретению, но приемлемо, чтобы β-фаза составляла вплоть до 5% от общей фазовой поверхности.[0097] Thus, another objective in the case of copper alloys of the present invention is to limit the amount of β-phase in the α-matrix of the metal structure. It is desirable to limit the β phase to 5% or less of the total phase surface, because the β phase does not contribute to either workability or the ability of the copper alloy to undergo cold processing. Preferably, the β-phase content is zero in the metal structure of the present invention, but it is acceptable that the β-phase is up to 5% of the total phase surface.

[0098] Влияние µ-фазы на улучшение обрабатываемости незначительно и составляет всего лишь 30% от этого влияния κ- и γ-фаз. Поэтому желательно ограничить µ-фазу до уровня не более 20% или предпочтительно не более 10%.[0098] The influence of the µ phase on the improvement of workability is negligible and amounts to only 30% of this influence of the κ and γ phases. Therefore, it is desirable to limit the µ phase to a level of not more than 20%, or preferably not more than 10%.

[0099] Обрабатываемость также улучшается с увеличением содержания Pb, как показано на фиг.7, которая иллюстрирует выход дуговых стружек (◎), коротких прямоугольных стружек (○) и коротких спиралеобразных стружек (∆). Настоящее изобретение проявляет быстрое улучшение обрабатываемости по мере того, как увеличивается содержание Pb, вследствие синергетических эффектов от мягких и тонко диспергированных частиц Pb вместе с твердыми фазами, такими как κ, γ и µ. Когда вышеупомянутые ограничения фаз соблюдены, содержание Pb может быть столь низким, как 0,005%, при промышленно удовлетворительной обрабатываемости, как показано на фиг.7. Однако эффекты, показанные на фиг.7, происходят из-за синергетического действия со структурой металла, которая, для сплава 76(Cu)-3,1(Si)-Pb(%), обеспечивает промышленно удовлетворительную обрабатываемость в том случае, когда ограничивается в соответствии с соотношением, показанным в описанной ниже Формуле 7. Фиг.7 показывает, что, когда количество свинца по массе падает ниже 0,005%, величина требуемой обычно силы резания значительно увеличивается, особенно для более высоких скоростей резания v=120 м/мин и v=200 м/мин. Кроме того, характер стружек также, вероятно, изменится.[0099] Machinability also improves with an increase in Pb content, as shown in FIG. 7, which illustrates the yield of arc chips (◎), short rectangular chips (○) and short spiral-shaped chips (∆). The present invention exhibits a rapid improvement in machinability as the Pb content increases due to synergistic effects from soft and finely dispersed Pb particles together with solid phases such as κ, γ and μ. When the above phase restrictions are met, the Pb content can be as low as 0.005%, with industrially satisfactory machinability, as shown in FIG. 7. However, the effects shown in FIG. 7 are due to a synergistic effect with the metal structure, which, for alloy 76 (Cu) -3,1 (Si) -Pb (%), provides industrially satisfactory machinability when limited in accordance with the ratio shown in Formula 7 described below. FIG. 7 shows that when the amount of lead by weight falls below 0.005%, the usually required cutting force increases significantly, especially for higher cutting speeds v = 120 m / min and v = 200 m / min. In addition, the nature of the chips is also likely to change.

[0100] Те медные сплавы в соответствии с одиннадцатым сплавом по настоящему изобретению, что иллюстрированы в Таблицах 1 и 2, дополнительно ограничены по структуре металла следующим образом: (1) α-фазная матрица составляет примерно 30% или более; (2) β-фаза составляет 5% или менее; (3) µ-фаза составляет 20% или менее, и, следовательно, также (4) соотношение, показанное в формуле (7):[0100] Those copper alloys in accordance with the eleventh alloy of the present invention, as illustrated in Tables 1 and 2, are further limited in metal structure as follows: (1) the α phase matrix is about 30% or more; (2) the β phase is 5% or less; (3) the μ phase is 20% or less, and therefore also (4) the ratio shown in formula (7):

.

.

В Формуле 7 Pb представляет собой процент по массе свинца, и κ, γ, β и µ каждая представляют собой процент гамма-, каппа-, бета- и мю-фаз, соответственно, от общей фазовой поверхности в структуре металла. Формула 7 применяется только тогда, когда 0,005%≤Pb≤0,02% по массе. При этом ограничении, в соответствии с этим сплавом по настоящему изобретению, гамма- и каппа-фазы играют наиболее важную роль в содействии улучшению обрабатываемости. Однако простое присутствие гамма- и/или каппа-фаз недостаточно для того, чтобы получить промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Для того чтобы достичь такой обрабатываемости, необходимо определить общую долю гамма- и каппа-фаз в структуре. Кроме того, также должно быть принято во внимание влияние других фаз в структуре металла, таких как мю- и бета-фазы. Опытным путем авторы настоящего изобретения обнаружили, что мю-фаза также эффективна в улучшении обрабатываемости, но ее воздействие является относительно незначительным по сравнению с воздействиями гамма- и каппа-фаз. Более конкретно, вклад в улучшение обрабатываемости мю-фазы составляет лишь примерно 30% от вклада в улучшение обрабатываемости, обеспечиваемого гамма- и каппа-фазами. Что касается воздействия бета-фазы на обрабатываемость, авторы настоящего изобретения обнаружили опытным путем, что негативное воздействие бета-фазы компенсирует позитивные воздействия гамма- и/или каппа-фаз на основании 1:1. Другими словами, суммарное количество гамма- и каппа-фаз, требуемое для получения определенного уровня улучшенной обрабатываемости, является тем же самым, что и количество бета-фазы, которое требуется для того, чтобы сводить на нет это улучшение.In Formula 7, Pb represents the percentage by weight of lead, and κ, γ, β, and μ each represent the percentage of gamma, kappa, beta, and mu phases, respectively, of the total phase surface in the metal structure. Formula 7 applies only when 0.005% ≤Pb≤0.02% by weight. With this limitation, in accordance with this alloy of the present invention, the gamma and kappa phases play the most important role in helping to improve workability. However, the mere presence of gamma and / or kappa phases is not sufficient to obtain industrially satisfactory workability. In order to achieve such machinability, it is necessary to determine the total proportion of gamma and kappa phases in the structure. In addition, the influence of other phases in the metal structure, such as mu and beta phases, must also be taken into account. Empirically, the inventors have found that the mu phase is also effective in improving workability, but its effect is relatively negligible compared to the effects of the gamma and kappa phases. More specifically, the contribution to improving the workability of the mu phase is only about 30% of the contribution to the improvement of workability provided by the gamma and kappa phases. Regarding the effects of the beta phase on workability, the inventors have discovered empirically that the negative effects of the beta phase compensate for the positive effects of gamma and / or kappa phases on a 1: 1 basis. In other words, the total amount of gamma and kappa phases required to obtain a certain level of improved workability is the same as the amount of beta phase that is required in order to negate this improvement.

[0101] Однако чрезвычайно небольшое добавление свинца, который выполняет функцию улучшения обрабатываемости по другому механизму, отличному от гамма- и каппа-фаз, к сплавам по настоящему изобретению должно рассматриваться по его вкладу в обрабатываемость. Когда свинец учитывается при воздействиях на обрабатываемость, диапазон приемлемых сочетаний фаз, рассчитанный как κ+γ+0, 3µ-β, может быть расширен. Опытным путем авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление 0,01 процента по массе свинца к сплаву имеет эквивалентное воздействие на улучшение обрабатываемости, как и 5% гамма- или каппа-фаз, но только тогда, когда свинец находится в диапазоне 0,005%≤Pb≤0,02% по массе. Поэтому, диапазон приемлемых сочетаний фаз, полученных путем расчета κ+γ+0, 3µ-β, должен быть расширен на основе такой пропорции. Соответственно, количество каждой фазы, а именно гамма- и каппа-фаз для улучшения, мю-фазы для улучшения, но менее эффективного, чем у гамма- и каппа-фаз, и бета-фазы для ухудшения обрабатываемости может изменяться в пределах границ ограничивающей формулы (7) посредством прибавления или удаления фаз. Другими словами, формула (7) должна рассматриваться как важный показатель для определения обрабатываемости. Если значение κ+γ+0, 3µ-β меньше, чем 18-500Pb, то промышленно удовлетворительная обрабатываемость не может быть получена. Является также более предпочтительным, когда удовлетворяется соотношение 22-500Pb≤κ+γ+0, 3µ-β≤50+500Pb.[0101] However, an extremely small addition of lead, which has the function of improving machinability by a different mechanism than the gamma and kappa phases, to the alloys of the present invention should be considered for its contribution to machinability. When lead is taken into account when affecting workability, the range of acceptable phase combinations, calculated as κ + γ + 0, 3µ-β, can be expanded. Empirically, the inventors have found that adding 0.01 percent by weight of lead to the alloy has an equivalent effect on machinability improvement, like 5% gamma or kappa phases, but only when lead is in the range of 0.005% ≤Pb≤ 0.02% by weight. Therefore, the range of acceptable phase combinations obtained by calculating κ + γ + 0, 3µ-β should be expanded based on this proportion. Accordingly, the amount of each phase, namely gamma and kappa phases for improvement, mu phase for improvement, but less effective than that of gamma and kappa phases, and beta phase for deterioration of workability can vary within the bounds of the limiting formula (7) by adding or removing phases. In other words, formula (7) should be considered as an important indicator for determining workability. If the value of κ + γ + 0, 3µ-β is less than 18-500Pb, then industrially satisfactory machinability cannot be obtained. It is also more preferable when the ratio of 22-500Pb≤κ + γ + 0, 3µ-β≤50 + 500Pb is satisfied.

[0102] Фиг.5A, 5B, 6A и 6B иллюстрируют общее влияние ограничивающей Формулы 7 фазы на обрабатываемость сплава Cu-Si-Zn. Фиг.5A и 5B демонстрируют, как сила резания, необходимая для обработки сплава на станке, повышается по мере того, как ограничивающая формула κ+γ+0, 3µ-β+500Pb(%) приближается либо к нижнему пределу в 18, либо эта ограничивающая формула κ+γ+0, 3µ-β-500Pb(%) приближается к верхнему пределу в 56, соответственно. При этом, как только нижний и верхний пределы ограничивающей формулы превышаются, вышедшие стружки изменяются по характеру с желательных дуговых стружек, коротких прямоугольных стружек и коротких спиралеобразных стружек (т.е. ◎, ○ и ∆, соответственно) на нежелательные прямоугольные стружки средней длины (т.е. ▲) при скорости резания 120 м/мин. Аналогично, фиг.6A и 6B демонстрируют, как сила резания, необходимая для обработки сплава на станке, повышается по мере того, как ограничивающая формула κ+γ+0, 3µ-β+500Pb(%) приближается либо к нижнему пределу в 18, либо эта ограничивающая формула κ+γ+0, 3µ-β-500Pb(%) приближается к верхнему пределу в 56, соответственно. Однако это повышение силы резания является более впечатляющим при более высокой скорости резания 200 м/мин. При этом, как только нижний и верхний пределы ограничивающей формулы превышены, вышедшие стружки изменяются по характеру с преобладающим образом желательных дуговых стружек и коротких прямоугольных стружек (т.е. ◎ и ○, соответственно) на преобладающим образом нежелательные прямоугольные стружки средней длины и длинные стружки (т.е. ▲ и ×, соответственно) при скорости резания 200 м/мин. Так что увеличенная скорость резания также влияет на характер стружек, вышедших во время резания.[0102] FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B illustrate the overall effect of the limiting Formula 7 phase on the machinability of a Cu-Si-Zn alloy. Figures 5A and 5B show how the cutting force needed to process the alloy on a machine increases as the limiting formula κ + γ + 0, 3µ-β + 500Pb (%) approaches either the lower limit of 18, or this the limiting formula κ + γ + 0, 3µ-β-500Pb (%) approaches the upper limit of 56, respectively. Moreover, as soon as the lower and upper limits of the bounding formula are exceeded, the outgoing shavings change in character from the desired arc shavings, short rectangular shavings and short spiral-shaped shavings (i.e. ◎, ○ and ∆, respectively) to undesirable rectangular shavings of medium length ( i.e. ▲) at a cutting speed of 120 m / min. Similarly, FIGS. 6A and 6B demonstrate how the cutting force required to process the alloy on the machine increases as the limiting formula κ + γ + 0, 3µ-β + 500Pb (%) approaches either the lower limit of 18, or this limiting formula κ + γ + 0, 3µ-β-500Pb (%) approaches the upper limit of 56, respectively. However, this increase in cutting force is more impressive at a higher cutting speed of 200 m / min. Moreover, as soon as the lower and upper limits of the bounding formula are exceeded, the outgoing shavings change in character from the predominantly desired arc shavings and short rectangular shavings (i.e., ◎ and ○, respectively) to the predominantly undesirable rectangular shavings of medium length and long shavings (i.e. ▲ and ×, respectively) at a cutting speed of 200 m / min. So the increased cutting speed also affects the nature of the chips released during cutting.

[0103] Указывается, что хотя являются возможными и другие структуры металла, где γ-, κ- и µ-фазы составляют в общем более 70% от общей фазовой поверхности, результатом является медный сплав, который не имеет проблем с обрабатываемостью, но в результате имеет α-фазную матрицу в количестве менее 30%, результатом чего является столь плохой уровень способности подвергаться обработке давлением в холодном состоянии, который придает сплаву пониженную практическую ценность. Процент свинца и β-фазы может быть включен вместе с γ-, κ- и µ-фазами в эту максимальную величину 70%. Альтернативно, можно гарантировать, что α-фаза составляет по меньшей мере 30% от общей фазовой поверхности. С другой стороны, если медь имеет менее 5% от общей фазовой поверхности, состоящей из γ-, κ- и µ-фаз, то обрабатываемость медного сплава делается неудовлетворительной. β-фазу минимизируют до менее 5% от общей фазовой поверхности, потому что β-фаза не содействует ни обрабатываемости, ни способности медного сплава подвергаться обработке давлением в холодном состоянии. Дополнительно, поскольку α-фаза представляет собой мягкую фазу для структуры металла и поэтому имеет пластичность, обрабатываемость медного сплава значительно улучшается посредством добавления даже чрезвычайно малого количества свинца. Результатом является то, что в структуре металла по настоящему изобретению используется α-фаза в качестве матрицы, в которой диспергированы γ-, κ- и µ-фазы.[0103] It is pointed out that although other metal structures are possible, where the γ-, κ- and µ-phases account for more than 70% of the total phase surface, the result is a copper alloy that does not have workability problems, but as a result has an α-phase matrix in an amount of less than 30%, the result of which is such a poor level of ability to undergo pressure processing in the cold state, which gives the alloy a reduced practical value. The percentage of lead and β-phase can be included together with γ-, κ- and µ-phases in this maximum value of 70%. Alternatively, it can be guaranteed that the α phase is at least 30% of the total phase surface. On the other hand, if copper has less than 5% of the total phase surface consisting of γ, κ and μ phases, then the machinability of the copper alloy becomes unsatisfactory. The β phase is minimized to less than 5% of the total phase surface because the β phase does not promote either workability or the ability of the copper alloy to undergo cold processing. Additionally, since the α phase is a soft phase for the metal structure and therefore has ductility, the machinability of the copper alloy is significantly improved by adding even extremely small amounts of lead. The result is that in the metal structure of the present invention, the α phase is used as a matrix in which the γ, κ and μ phases are dispersed.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКАHEAT TREATMENT

[0104] Специалисты в этой области техники поймут, что структура металла не может быть определена только посредством состава составляющих элементов сплава. Вместо этого, структура металла также зависит от различных условий, таких как температура и давление, используемых для формирования сплава. Например, структура металла сплава, полученная посредством закалки после литья, экструзии и отпуска, значительно отличается от структуры металла сплава, полученной посредством медленного охлаждения, и, в большинстве случаев, будет содержать большое количество бета-фазы. Поэтому, в соответствии с восьмыми сплавами по настоящему изобретению, термическая обработка должна проводиться в течение от 20 минут до 6 часов при температуре от 460°C до 600°C для того, чтобы превратить бета-фазу в гамма- и/или каппа-фазы или чтобы улучшить диспергирование гамма- и/или каппа-фаз в случаях, когда изготовление сплава требует закалки, и когда произведенный сплав имеет гамма- и/или каппа-фазы, которые не являются желательным образом диспергированными в структуре металла. Посредством использования упомянутой выше термической обработки могут быть получены сплавы с лучшей промышленно удовлетворительной обрабатываемостью за счет уменьшения количества бета-фазы и диспергирования гаммы- и/или каппа-фаз.[0104] Those skilled in the art will understand that the structure of a metal cannot be determined solely by the composition of the constituent elements of the alloy. Instead, the metal structure also depends on various conditions, such as temperature and pressure, used to form the alloy. For example, the structure of the alloy metal obtained by quenching after casting, extrusion and tempering is significantly different from the structure of the alloy metal obtained by slow cooling, and, in most cases, will contain a large amount of beta phase. Therefore, in accordance with the eighth alloys of the present invention, the heat treatment should be carried out for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 ° C to 600 ° C in order to convert the beta phase to gamma and / or kappa phases or in order to improve the dispersion of the gamma and / or kappa phases in cases where the alloy production requires quenching and when the alloy produced has gamma and / or kappa phases that are not desirably dispersed in the metal structure. By using the aforementioned heat treatment, alloys with better industrially satisfactory workability can be obtained by reducing the amount of beta phase and dispersing the gamma and / or kappa phases.

СРАВНЕНИЕ СПЛАВОВ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮ СО СПЛАВАМИ НЕ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮCOMPARISON OF ALLOYS BY THE INVENTION WITH ALLOYS NOT BY THE INVENTION

[0105] Сначала будут описаны результаты, приведенные в Таблице 1. Все сплавы, приведенные в Таблице 1, попадают в объем первого сплава по изобретению, за исключением сплавов сравнения №№1, 4, 5, 6, 9, 13, 14, 18, 19, 20, 21, 22 и 23. Сплавы №№1A, 1B, 2, 3, 11, 24, 25 и 26 все попадают в объем первых сплавов по изобретению и в пределы одного или более дополнительно ограниченных сплавов по изобретению с четвертого по одиннадцатый. Остальные сплавы, приведенные в Таблице 1, предусмотрены для того, чтобы показать различные результаты в том случае, когда фазовые отношения по формуле (7) не удовлетворяются, или если не удовлетворяются некоторые другие ограничения сплавов по изобретению с четвертого по одиннадцатый. В целях интерпретации результатов по обрабатываемости, в соответствии с настоящим изобретением превосходная обрабатываемость достигается тогда, когда стружки, вышедшие во всех четырех испытаниях резанием (то есть резание на токарном станке при 60, 120 и 200 м/мин и резание сверлом при 80 м/мин), имеют либо игольчатую форму, как на фиг.1A, либо дуговую форму, как на фиг.1B, либо короткую прямоугольную форму (то есть длиной <25 мм), как показано на фиг.1C. Вместе с тем, промышленно удовлетворительная обрабатываемость достигается тогда, когда стружки, вышедшие во всех четырех испытаниях резанием (то есть резание на токарном станке при 60, 120 и 200 м/мин и резание сверлом при 80 м/мин), имеют либо игольчатую форму, как на фиг.1A, либо дуговую форму, как на фиг.1B, либо короткую прямоугольную форму (то есть длиной <25 мм), как показано на фиг.1C, или представляют собой короткие спирали с витками от 1 до 3, как показано на фиг.1F. С другой стороны, обрабатываемость не является промышленно удовлетворительной в том случае, когда для любого из четырех испытаний резанием (то есть резание на токарном станке при 60, 120 и 200 м/мин и резание сверлом при 80 м/мин) вышедшие стружки имеют либо промежуточную прямоугольную форму (то есть длиной от 25 мм до 75 мм), как показано на фиг.1D, либо представляют собой длинные стружки (то есть длиной >75 мм), как показано на фиг.1E, либо длинные спирали с >3 витками, как показано на фиг.1G.[0105] First, the results shown in Table 1 will be described. All alloys shown in Table 1 fall into the volume of the first alloy according to the invention, with the exception of comparison alloys Nos. 1, 4, 5, 6, 9, 13, 14, 18 , 19, 20, 21, 22, and 23. Alloys No. 1A, 1B, 2, 3, 11, 24, 25, and 26 all fall within the scope of the first alloys of the invention and within one or more further limited alloys of the invention from the fourth on the eleventh. The remaining alloys shown in Table 1 are provided to show different results when the phase relationships of formula (7) are not satisfied, or if some other limitations of the alloys of the invention from fourth to eleventh are not satisfied. In order to interpret the machinability results, in accordance with the present invention, excellent machinability is achieved when the chips that come out in all four cutting tests (i.e. turning on a lathe at 60, 120 and 200 m / min and cutting with a drill at 80 m / min ) have either a needle shape, as in FIG. 1A, or an arc shape, as in FIG. 1B, or a short rectangular shape (i.e., length <25 mm), as shown in FIG. 1C. However, industrially satisfactory machinability is achieved when the chips that came out in all four cutting tests (that is, turning on a lathe at 60, 120 and 200 m / min and cutting with a drill at 80 m / min) have either a needle shape, as in FIG. 1A, either an arc shape, as in FIG. 1B, or a short rectangular shape (i.e., length <25 mm), as shown in FIG. 1C, or are short spirals with turns from 1 to 3, as shown on fig.1F. On the other hand, machinability is not industrially satisfactory when for any of the four cutting tests (that is, turning on a lathe at 60, 120 and 200 m / min and cutting with a drill at 80 m / min), the outgoing chips have either intermediate rectangular shape (i.e., lengths from 25 mm to 75 mm), as shown in FIG. 1D, either are long chips (i.e., lengths> 75 mm), as shown in FIG. 1E, or long spirals with> 3 turns, as shown in FIG.

[0106] Например, Первые Сплавы по Изобретению («ПСПИ») №№1A и 1B имеют тот же самый состав, имеют структуру металла с α-фазной матрицей и как γ-, так и κ-фазой, но без β-фазы. Разница между этими сплавами заключается в том, что ПСПИ 1A был экструдирован, а ПСПИ 1B был отлит. ПСПИ №№1A и 1B, соответственно, показывают хороший предел прочности на растяжение 517 и 416 Н/мм² и превосходную обрабатываемость, продемонстрированную выходом желательных дуговых стружек или коротких прямоугольных стружек во время резания на токарном станке и резания сверлом. Кроме того, сила резания, требуемая для обработки ПСПИ 1A и ПСПИ 1B, является умеренной (то есть примерно от 105 до 119 Н). С другой стороны, Сплав Сравнения («СС») №1 слегка отличен по составу от ПСПИ 1A и ПСПИ 1B, имея 0,002 процента свинца по массе, что приводит в результате к изменению природы стружек, вышедших при более высоких скоростях резания (то есть 80, 120 и 200 м/мин), на короткие спиралеобразные стружки. Таким образом, при небольшом уменьшении содержания свинца от содержания в ПСПИ №1А до содержания в СС №1, обрабатываемость сплава может ухудшаться от превосходной до просто промышленно удовлетворительной.[0106] For example, the First Alloys of the Invention (“PSPI”) No. 1A and 1B have the same composition, have a metal structure with an α-phase matrix and both γ- and κ-phase, but without β-phase. The difference between these alloys is that PSPI 1A was extruded and PSPI 1B was cast. PSPI No. 1A and 1B, respectively, show a good tensile strength of 517 and 416 N / mm ² and excellent machinability, demonstrated by the yield of the desired arc shavings or short rectangular shavings during cutting on a lathe and cutting with a drill. In addition, the cutting force required for processing PSPI 1A and PSPI 1B is moderate (i.e., from about 105 to 119 N). On the other hand, Comparison Alloy (“SS”) No. 1 is slightly different in composition from PSPI 1A and PSPI 1B, having 0.002 percent lead by weight, which results in a change in the nature of the chips released at higher cutting speeds (i.e. 80 , 120 and 200 m / min), for short spiral-shaped shavings. Thus, with a slight decrease in the lead content from the content in PSPI No. 1A to the content in SS No. 1, the machinability of the alloy may deteriorate from excellent to just industrially satisfactory.

[0107] ПСПИ №№2 и 3 были изготовлены в экструдированной и литой формах. Эти две формы проявляют подобные характеристики, за исключением того, что предел прочности на растяжение существенно выше в экструдированных образцах. Как ПСПИ №2, так и ПСПИ №3 дают либо дуговые стружки, либо короткие прямоугольные стружки во время режимов промышленной обработки на токарном станке и резания сверлом при применении умеренной силы резания. Поэтому ПСПИ №№2 и 3 проявляют превосходные характеристики обрабатываемости. ПСПИ №№1A, 1B, 2 и 3 также показали хорошую коррозионную стойкость (то есть максимальная глубина коррозии была 140-160 мкм). Только ПСПИ №2 был испытан на стойкость к эрозионной коррозии, которая была хорошей при потере массы в 60 мг. Выщелачиваемость свинца была также желательно низкой для ПСПИ №№1A, 2 и 3, причем свинцовые продукты выщелачивания варьировались в диапазоне от 0,001 до 0,006 г, мг/л, свинца, соответственно. ПСПИ №11 представляет собой другой первый сплав по изобретению с превосходной обрабатываемостью (то есть производит стружки либо дугообразные, либо игольчатой формы, либо пластинчатой формы).[0107] PSPI No. 2 and 3 were manufactured in extruded and cast forms. These two forms exhibit similar characteristics, except that the tensile strength is significantly higher in extruded samples. Both PSPI No. 2 and PSPI No. 3 produce either arc shavings or short rectangular shavings during industrial machining on a lathe and cutting with a drill using moderate cutting forces. Therefore, PSPI Nos. 2 and 3 exhibit excellent machinability. PSPI No. 1A, 1B, 2 and 3 also showed good corrosion resistance (that is, the maximum corrosion depth was 140-160 microns). Only PSPI No. 2 was tested for resistance to erosion corrosion, which was good with a weight loss of 60 mg. Leach leachability was also desirably low for PSPI Nos. 1A, 2, and 3, with lead leaching products ranging from 0.001 to 0.006 g, mg / L, lead, respectively. PSPI No. 11 is another first alloy according to the invention with excellent machinability (that is, it produces shavings either arched, needle-shaped, or plate-shaped).

[0108] СС №№4 и 5 демонстрируют влияние увеличения свинца на выщелачиваемость свинца из литейного сплава. СС №№4 и 5 включали 0,28 и 0,55 процента по массе свинца, соответственно, и свинцовые продукты выщелачивания этих сплавов содержали от 0,015 и 0,026 г, мг/л, свинца, соответственно, что было примерно от 2,5 до 26 раз выше, чем для низкосвинцовистых сплавов, произведенных в соответствии с первым сплавом по изобретению. С другой стороны, СС №6, экструдированный при 750°C, демонстрируют влияние на обрабатываемость уменьшения процента свинца по массе в сплавах Cu-Si-Zn. При содержании свинца менее 0,005 процента по массе часто требуются увеличенные силы резания, и вышедшие стружки становятся нежелательно длинными прямоугольными стружками длиной между 25-75 мм или спиральными стружками с более чем тремя витками. Другими словами, обрабатываемость СС №6 не является промышленно удовлетворительной.[0108] SS Nos. 4 and 5 demonstrate the effect of an increase in lead on the leachability of lead from a cast alloy. SS No. 4 and 5 included 0.28 and 0.55 percent by weight of lead, respectively, and the lead products of leaching of these alloys contained from 0.015 and 0.026 g, mg / l, lead, respectively, which was from about 2.5 to 26 times higher than for low-lead alloys produced in accordance with the first alloy according to the invention. On the other hand, SS No. 6, extruded at 750 ° C., demonstrates the effect on workability of reducing the percentage of lead by weight in Cu-Si-Zn alloys. When the lead content is less than 0.005 percent by weight, increased cutting forces are often required, and the released chips become undesirably long rectangular chips between 25-75 mm long or spiral chips with more than three turns. In other words, the machinability of SS No. 6 is not industrially satisfactory.

[0109] ПСПИ №7 показывает, что не все первые сплавы по изобретению будут иметь промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Как объяснено выше, обрабатываемость зависит от содержания элементов в сплаве и фазовой структуры металла. Поэтому, в соответствии с одиннадцатым сплавом по изобретению, дальнейшее ограничивающее соотношение 18-500Pb≤κ+γ+0, 3µ-β≤56+500Pb используется для избирательной идентификации дополнительных сплавов с промышленно удовлетворительной обрабатываемостью. Как очевидно из Таблицы 1, ПСПИ №7 не попадает в объем одиннадцатого сплава по изобретению.[0109] PSPI No. 7 indicates that not all of the first alloys of the invention will have industrially satisfactory machinability. As explained above, machinability depends on the content of elements in the alloy and the phase structure of the metal. Therefore, according to the eleventh alloy of the invention, a further limiting ratio of 18-500Pb≤κ + γ + 0, 3µ-β≤56 + 500Pb is used to selectively identify additional alloys with industrially satisfactory machinability. As is apparent from Table 1, PSPI No. 7 does not fall within the scope of the eleventh alloy of the invention.

[0110] ПСПИ №8 демонстрируют влияния, которые используемые способы изготовления могут оказывать на характеристики обрабатываемости металлического сплава по настоящему изобретению. Конкретнее, ПСПИ №8 предусмотрен в экструдированной и литой формах, включая форму, экструдированную при 750°C, форму, экструдированную при 650°C, литую форму и литую форму, впоследствии подвергнутую термической обработке при 550°C в течение 50 минут. Как можно видеть из этих четырех форм ПСПИ №8, увеличивающееся присутствие β-фазы оказывает вредное воздействие на обрабатываемость. В частности, литая форма имеет наименее желательную обрабатываемость и 4% β-фазы, тогда как экструдированные формы имеют самое низкое количество β-фазы и превосходную обрабатываемость. В соответствии с восьмым сплавом по изобретению, когда литая форма ПСПИ №8 подвергается термической обработке (например, при 550°C в течение 50 минут в этом примере), β-фаза преобразуется, так что процентное содержание γ+κ-фаз увеличивается. При этом возрастание процентного содержания γ+κ-фаз приводит к улучшенной обрабатываемости (то есть требуемая сила резания уменьшается, а стружки, вышедшие при резании, изменяются с прямоугольных стружек средней длины и длинных на дуговые стружки или короткие прямоугольные стружки, как показано в Таблице 1). Таким образом, термически обработанная литая форма ПСПИ №8 имеет превосходную обрабатываемость.[0110] PSPI No. 8 demonstrate the effects that manufacturing methods used may have on the machinability characteristics of a metal alloy of the present invention. More specifically, PSPI No. 8 is provided in extruded and cast forms, including a mold extruded at 750 ° C, a mold extruded at 650 ° C, a cast mold and a cast mold subsequently heat treated at 550 ° C for 50 minutes. As can be seen from these four forms of PSPI No. 8, the increasing presence of the β phase has a detrimental effect on workability. In particular, the cast mold has the least desirable processability and 4% β-phase, while the extruded forms have the lowest β-phase and excellent machinability. According to the eighth alloy of the invention, when the cast form of PSPI No. 8 is heat treated (for example, at 550 ° C. for 50 minutes in this example), the β phase is converted, so that the percentage of γ + κ phases increases. At the same time, an increase in the percentage of γ + κ phases leads to improved machinability (i.e., the required cutting force decreases, and the chips that come out when cutting are changed from medium and long rectangular shavings to arc shavings or short rectangular shavings, as shown in Table 1 ) Thus, the heat-treated cast mold PSPI No. 8 has excellent machinability.

[0111] CA №9 и ПСПИ №10 демонстрируют влияние свинца в экструдированном сплаве, имеющем α-фазную матрицу и γ-, κ- и µ-фазы. В частности, ПСПИ №10 предусмотрен в четырех формах: форме, экструдированной при 750°C, форме, экструдированной при 750°C, которая впоследствии подверглась термической обработке при 490°C в течение 100 минут, форме, экструдированной при 650°C, и литой форме. Как видно из Таблицы 1, СС №9 и форма ПСПИ №10, экструдированные при 750°C, имеют подобные характеристики резания. С другой стороны, формы ПСПИ №10, либо экструдированные при 650°C, либо литые, имеют промышленно удовлетворительную обрабатываемость, выдавая либо дуговые стружки, либо короткие прямоугольные стружки по всему диапазону испытаний резанием. Также показано, что, подвергая форму ПСПИ №10, экструдированную при 750°C, термической обработке в соответствии с настоящим изобретением, в результате получается восьмой сплав по изобретению, имеющий промышленно удовлетворительную обрабатываемость.[0111] CA No. 9 and PSPI No. 10 demonstrate the effect of lead in an extruded alloy having an α phase matrix and γ, κ and μ phases. In particular, PSPI No. 10 is provided in four forms: a mold extruded at 750 ° C, a mold extruded at 750 ° C, which was subsequently heat treated at 490 ° C for 100 minutes, a mold extruded at 650 ° C, and cast form. As can be seen from Table 1, SS No. 9 and the form of PSPI No. 10, extruded at 750 ° C, have similar cutting characteristics. On the other hand, PSPI No. 10 molds, either extruded at 650 ° C or cast, have industrially satisfactory machinability, producing either arc shavings or short rectangular shavings over the entire range of cutting tests. It is also shown that by subjecting the No. 10 PSPI extruded at 750 ° C. to heat treatment in accordance with the present invention, the eighth alloy of the invention is obtained having industrially satisfactory machinability.

[0112] СС №№13 и 14 показывают важность соотношения 61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb между процентными содержаниями свинца, меди и кремния для первых сплавов по изобретению. СС №№13 и 14 не соответствуют этому ограничению и не являются сплавами, попадающими в объем настоящего изобретения. Обрабатываемость СС №№13 и 14 не является промышленно удовлетворительной.[0112] SS Nos. 13 and 14 show the importance of the ratio of 61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb between the percentages of lead, copper and silicon for the first alloys of the invention. SS No. 13 and 14 do not comply with this limitation and are not alloys falling within the scope of the present invention. The workability of SS No. 13 and 14 is not industrially satisfactory.

[0113] ПСПИ №15, будучи отлитым, представляет собой сплав в соответствии с настоящим изобретением с превосходной обрабатываемостью. Однако этот вариант воплощения показывает, что экструдированные формы этого сплава, будучи образованными посредством экструзии при 750°C и 650°C, проявляют существенно различные характеристики обрабатываемости при более высоких скоростях резания (то есть 80, 120 и 200 м/мин). Как показано в Таблице 1, экструдированные формы этого сплава имеют структуру металла, которая не удовлетворяет соотношению 18-500Pb≤κ+γ+0, 3µ-β≤56+500Pb. Следовательно, в то время как все три формы ПСПИ №15 представляют собой первые сплавы по изобретению, только литая форма имеет промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Литая форма ПСПИ №15 также представляет собой одиннадцатый сплав по изобретению.[0113] PSPI No. 15, when cast, is an alloy in accordance with the present invention with excellent machinability. However, this embodiment shows that the extruded forms of this alloy, being formed by extrusion at 750 ° C and 650 ° C, exhibit significantly different machinability at higher cutting speeds (i.e. 80, 120 and 200 m / min). As shown in Table 1, the extruded forms of this alloy have a metal structure that does not satisfy the ratio of 18-500Pb≤κ + γ + 0, 3µ-β≤56 + 500Pb. Therefore, while all three forms of PSPI No. 15 are the first alloys of the invention, only the cast form has industrially satisfactory machinability. The cast mold PSPI No. 15 is also the eleventh alloy of the invention.

[0114] ПСПИ №№16 и 17 представляют собой экструдированные первые сплавы по изобретению, имеющие превосходную обрабатываемость. ПСПИ №17A имеет тот же самый элементный состав, что и ПСПИ №17, но был экструдирован при более низкой температуре. В варианте ПСПИ №17A имеется чрезмерное количество µ-фазы (то есть µ>20%), что не является промышленно удовлетворительным. Таким образом, ПСПИ №№17 и 17A повторно подчеркивают, что сплавы, имеющие тот же самый элементный состав, могут иметь существенно различную структуру металла и существенно различные характеристики обрабатываемости.[0114] PSPI Nos. 16 and 17 are the extruded first alloys of the invention having excellent machinability. PSPI No. 17A has the same elemental composition as PSPI No. 17, but was extruded at a lower temperature. In the variant of the PSPI No. 17A there is an excessive amount of the μ phase (i.e. μ> 20%), which is not industrially satisfactory. Thus, PSPI Nos. 17 and 17A reiterate that alloys having the same elemental composition can have substantially different metal structures and significantly different machinability characteristics.

[0115] СС №№ от 18 до 23 все представляют собой сплавы, экструдированные при 750°C и имеющие исключительно плохие характеристики обрабатываемости, и требуют относительно высоких сил резания (то есть 130-195 Н) для того, чтобы быть обработанными резанием. СС №18 представляет собой сплав, который не удовлетворяет соотношению 61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb, и он также имеет структуру металла из чистой α-фазы. СС №№19 и 21 также имеют однофазные структуры металла, состоящие из α-фазы, хотя СС №19 имеет слишком мало кремния, а СС №21 имеет слишком много меди по сравнению с элементным составом первых сплавов по изобретению. Как уже обсуждено, сплавы, имеющие структуру металла из одной α-фазы, как ожидается, будут иметь промышленно неприемлемую обрабатываемость. СС №№20 и 23 демонстрируют относительно много β-фазы (то есть β>5%), что ухудшает обрабатываемость. СС №22 имеет чрезмерное количество меди, и его α-фаза составляет только 20% в структуре металла, что является возможной причиной промышленно неудовлетворительной обрабатываемости этого сплава.[0115] SS Nos. 18 to 23 are all alloys extruded at 750 ° C and having exceptionally poor machinability, and require relatively high cutting forces (ie 130-195 N) in order to be machined. SS No. 18 is an alloy that does not satisfy the ratio of 61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb, and it also has a metal structure of pure α-phase. SS No. 19 and 21 also have single-phase metal structures consisting of an α-phase, although SS No. 19 has too little silicon, and SS No. 21 has too much copper compared to the elemental composition of the first alloys of the invention. As already discussed, alloys having a metal structure of a single α-phase are expected to have industrially unacceptable machinability. SS No. 20 and 23 show a relatively large β-phase (i.e. β> 5%), which degrades workability. SS No. 22 has an excessive amount of copper, and its α-phase is only 20% in the metal structure, which is a possible reason for the industrially unsatisfactory machinability of this alloy.

[0116] Каждый из ПСПИ №№ от 24 до 26 имеет превосходную обрабатываемость в соответствии с первыми сплавами по настоящему изобретению. ПСПИ №27 предусмотрен для того, чтобы показать, что приемлемый в ином отношении элементный состав может иметь промышленно неудовлетворительную обрабатываемость, когда количество присутствующего в металлическом сплаве загрязнения железом более 0,5% по массе.[0116] Each of the PSPI Nos. 24 to 26 has excellent machinability in accordance with the first alloys of the present invention. PSPI No. 27 is intended to show that otherwise acceptable elemental composition may have industrially unsatisfactory machinability when the amount of iron contamination present in the metal alloy is more than 0.5% by weight.

РЕЗУЛЬТАТЫ В ТАБЛИЦЕ 2RESULTS IN TABLE 2

[0117] Таблица 2 представляет собой компиляцию вторых и третьих сплавов по изобретению и родственных сплавов сравнения. Более конкретно, Сплавы №№2, 3, 7, 8, 10, 11, 14 и 14B все попадают в пределы объема второго сплава по изобретению. Сплавы №№15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23 и 24 все попадают в пределы объема третьего сплава по изобретению. Сплавы №№1, 4, 5, 6, 9, 12, 13, 20, 25, 26, 27, 28, 29 и 30 представляют собой больше сплавы сравнения и не попадают в пределы объема настоящего изобретения. Из непопадающих, Сплав №25 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: C3604, CDA: C36000; Сплав №26 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: C3771, CDA: C37700; Сплав №27 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: CAC802, CDA: C87500; Сплав №28 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: CAC203, CDA: C85700; Сплав №29 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: CAC406, CDA: C83600; и Сплав №30 соответствует известному из уровня техники сплаву по JIS: C2800, CDA: C2800.[0117] Table 2 is a compilation of the second and third alloys of the invention and related comparison alloys. More specifically, Alloys No. 2, 3, 7, 8, 10, 11, 14 and 14B all fall within the scope of the second alloy of the invention. Alloys No. 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23 and 24 all fall within the scope of the third alloy according to the invention. Alloys No. 1, 4, 5, 6, 9, 12, 13, 20, 25, 26, 27, 28, 29 and 30 are more comparison alloys and do not fall within the scope of the present invention. Of the non-abrasive, Alloy No. 25 corresponds to the prior art alloy according to JIS: C3604, CDA: C36000; Alloy No. 26 corresponds to the prior art alloy according to JIS: C3771, CDA: C37700; Alloy No. 27 corresponds to the prior art alloy according to JIS: CAC802, CDA: C87500; Alloy No. 28 corresponds to the prior art alloy according to JIS: CAC203, CDA: C85700; Alloy No. 29 corresponds to the prior art alloy according to JIS: CAC406, CDA: C83600; and Alloy No. 30 corresponds to the prior art alloy according to JIS: C2800, CDA: C2800.

[0118] Как показано в Таблице 2, Вторые Сплавы по Изобретению («ВСПИ») №№2 и 3 содержат фосфор и предусмотрены в экструдированной и литой формах. ВСПИ №3 дополнительно включает сурьму. ВСПИ №№2 и 3 имеют структуру металла с α-фазной матрицей и как γ-, так и κ-фазой, но без β-фазы. ВСПИ №№2 и 3, соответственно, показывают хороший предел прочности на растяжение около 525 Н/мм² для экструдированной формы и около 426 Н/мм² для литой формы и превосходную обрабатываемость, продемонстрированную выходом желательных дуговых стружек или коротких прямоугольных стружек во время резания на токарном станке и резания сверлом. Кроме того, сила резания, требуемая для обработки ВСПИ №№2 и 3, является умеренной (то есть примерно от 98 до 112 Н). С другой стороны, Сплав Сравнения («СС») №1 слегка отличен по составу от ВСПИ №2, имея 0,002 процента по массе свинца, что приводит в результате к изменению природы стружек, вышедших при более высоких скоростях резания на токарном станке (то есть 120 и 200 м/мин), на короткие спиралеобразные стружки. Таким образом, при некотором уменьшении содержания свинца от содержания в ВСПИ №2 до содержания в СС №1, обрабатываемость сплава может ухудшиться от превосходной до просто промышленно удовлетворительной.[0118] As shown in Table 2, the Second Alloys of the Invention (“VSPI") Nos. 2 and 3 contain phosphorus and are provided in extruded and cast forms. VSPI No. 3 additionally includes antimony. VSPI No. 2 and 3 have a metal structure with an α-phase matrix and both γ- and κ-phase, but without β-phase. HSPI Nos. 2 and 3, respectively, show a good tensile strength of about 525 N / mm ² for the extruded form and about 426 N / mm ² for the cast mold and excellent machinability, demonstrated by the yield of the desired arc chips or short rectangular chips during cutting on a lathe and cutting with a drill. In addition, the cutting force required for processing the HSPI Nos. 2 and 3 is moderate (i.e., approximately 98 to 112 N). On the other hand, Comparison Alloy (“SS”) No. 1 is slightly different in composition from VSPI No. 2, having 0.002 percent by weight of lead, which results in a change in the nature of the chips released at higher cutting speeds on a lathe (i.e. 120 and 200 m / min), for short spiral-shaped chips. Thus, with a slight decrease in the lead content from the content in VSPI No. 2 to the content in SS No. 1, the machinability of the alloy may deteriorate from excellent to just industrially satisfactory.

[0119] ВСПИ №№2 и 3 были изготовлены в экструдированной и литой формах. Эти две формы проявляют подобные характеристики, за исключением того, что предел прочности при растяжении существенно выше в экструдированных образцах. Как ВСПИ №2, так и ВСПИ №3 производят либо дуговые стружки, либо короткие прямоугольные стружки во время режимов промышленной обработки на токарном станке и резания сверлом при применении умеренной силы резания. Поэтому ВСПИ №№2 и 3 проявляют превосходные характеристики обрабатываемости. ВСПИ №№2 и 3 также показывают хорошую коррозионную стойкость (то есть максимальная глубина коррозии была <10 мкм) в результате добавления фосфора. Только ВСПИ №2 был испытан на стойкость к эрозионной коррозии, которая была хорошей при потере массы от 50 до 55 мг. Выщелачиваемость свинца была также желательно низкой для ВСПИ №№2 и 3, причем свинцовые продукты выщелачивания варьировались в диапазоне от <0,001 до 0,005 г, мг/л, свинца, соответственно. ВСПИ №№11, 14 и 14B представляют собой другие вторые сплавы по изобретению, содержащие фосфор и показывающие превосходную обрабатываемость (то есть производят стружки либо дугообразной формы, либо игольчатой формы, либо пластинчатой формы), хороший предел прочности при растяжении и хорошую коррозионную стойкость.[0119] VSPI No. 2 and 3 were manufactured in extruded and cast forms. These two forms exhibit similar characteristics, except that the tensile strength is significantly higher in extruded samples. Both VSPI No. 2 and VSPI No. 3 produce either arc chips or short rectangular chips during industrial processing on a lathe and cutting with a drill using moderate cutting forces. Therefore, VSPI No. 2 and 3 exhibit excellent machinability. HSPI Nos. 2 and 3 also show good corrosion resistance (that is, the maximum corrosion depth was <10 μm) as a result of the addition of phosphorus. Only VSPI No. 2 was tested for resistance to erosion corrosion, which was good with a weight loss of 50 to 55 mg. Leach leachability was also desirably low for VSPI Nos. 2 and 3, with lead leach products ranging from <0.001 to 0.005 g, mg / L, lead, respectively. HSPI Nos. 11, 14 and 14B are other second alloys of the invention containing phosphorus and exhibiting excellent machinability (that is, they produce chips of either an arcuate shape, a needle shape, or a plate shape), good tensile strength and good corrosion resistance.

[0120] СС №№4 и 5 демонстрируют влияние увеличения свинца на выщелачиваемость свинца в литом сплаве. СС №№4 и 5 включали 0,29 и 0,048 процента свинца по массе, соответственно, и свинцовые продукты выщелачивания этих сплавов содержали 0,015 и 0,023 г, мг/л, свинца, соответственно, что было существенно выше, чем для низкосвинцовистых сплавов, произведенных в соответствии со вторым сплавом по изобретению. Отмечено, что СС №28, соответствующий JIS: CAC203, CDA: C85700, представляет собой известный из уровня техники литейный сплав, содержащий фосфор и свинец и имеющий превосходную обрабатываемость и хорошую коррозионную стойкость. Однако, как показано в Таблице 2, предел прочности на растяжение этого сплава составляет примерно половину от предела прочности на растяжение вторых сплавов по настоящему изобретению, и в свинцовом продукте выщелачивания этого известного из уровня техники сплава содержится примерно в 78 раз больше свинца, чем в продукте выщелачивания второго сплава по настоящему изобретению. С другой стороны, СС №6, экструдированный при 750°C, показывает влияние на обрабатываемость уменьшения процента свинца по массе в сплавах Cu-Si-Zn. При содержании свинца менее 0,005 процента по массе часто требуются увеличенные силы резания, и вышедшие стружки становятся нежелательными длинными прямоугольными стружками длиной между 25-75 мм или спиральными стружками с более чем тремя витками. Другими словами, обрабатываемость СС №6 не является промышленно удовлетворительной.[0120] SS Nos. 4 and 5 demonstrate the effect of an increase in lead on the leachability of lead in a cast alloy. SS Nos. 4 and 5 included 0.29 and 0.048 percent of lead by weight, respectively, and the lead products of leaching of these alloys contained 0.015 and 0.023 g, mg / l, lead, respectively, which was significantly higher than for low-lead alloys produced in accordance with the second alloy according to the invention. It is noted that SS No. 28, corresponding to JIS: CAC203, CDA: C85700, is a casting alloy known in the art containing phosphorus and lead and having excellent machinability and good corrosion resistance. However, as shown in Table 2, the tensile strength of this alloy is about half the tensile strength of the second alloys of the present invention, and the lead product of the leaching of this prior art alloy contains about 78 times more lead than the product leaching the second alloy of the present invention. On the other hand, SS No. 6, extruded at 750 ° C, shows the effect on workability of reducing the percentage of lead by weight in Cu-Si-Zn alloys. When the lead content is less than 0.005 percent by weight, increased cutting forces are often required, and the released chips become unwanted long rectangular chips between 25-75 mm long or spiral chips with more than three turns. In other words, the machinability of SS No. 6 is not industrially satisfactory.

[0121] ВСПИ №7 показывает, что не все вторые сплавы по изобретению будут иметь промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Как объяснено выше, обрабатываемость зависит от содержания элементов в сплаве и от фазовой структуры металла. Поэтому, в соответствии с одиннадцатым сплавом по изобретению используется дополнительно ограничивающее соотношение 18-500Pb≤κ+γ+0, 3µ-β≤56+500Pb для того, чтобы избирательно идентифицировать дополнительные сплавы с промышленно удовлетворительной обрабатываемостью. Как очевидно из Таблицы 2, ВСПИ №7 не попадает в объем одиннадцатого сплава по изобретению.[0121] WSPI No. 7 indicates that not all second alloys of the invention will have industrially satisfactory machinability. As explained above, machinability depends on the content of elements in the alloy and on the phase structure of the metal. Therefore, according to the eleventh alloy of the invention, an additionally limiting ratio of 18-500Pb≤κ + γ + 0, 3µ-β≤56 + 500Pb is used to selectively identify additional alloys with industrially satisfactory machinability. As is obvious from Table 2, VSPI No. 7 does not fall into the volume of the eleventh alloy according to the invention.

[0122] ВСПИ №8 демонстрирует влияния, которые используемые способы изготовления могут оказывать на характеристики обрабатываемости металлического сплава по настоящему изобретению. Конкретнее, ВСПИ №8 предусматривается в экструдированной и литой формах, включая форму, экструдированную при 750°C, форму, экструдированную при 650°C, и литую форму. Как можно видеть из этих трех форм ВСПИ №8, увеличивающееся присутствие β-фазы оказывает вредное воздействие на обрабатываемость. В частности, литая форма имеет наименее желательную обрабатываемость и 5% β-фазы, тогда как экструдированные формы имеют самое низкое количество β-фазы и превосходную обрабатываемость. Таким образом, то, является ли сплав литым или экструдированным, может влиять на то, будет ли сплав иметь превосходную обрабатываемость или не соответствовать требованиям промышленно удовлетворительной обрабатываемости.[0122] TSPI No. 8 demonstrates the effects that manufacturing methods used may have on the machinability characteristics of a metal alloy of the present invention. More specifically, VSPI No. 8 is provided in extruded and cast forms, including a mold extruded at 750 ° C, a mold extruded at 650 ° C, and a cast mold. As can be seen from these three forms of VSPI No. 8, the increasing presence of the β phase has a detrimental effect on workability. In particular, the cast mold has the least desirable machinability and 5% β-phase, while the extruded molds have the lowest β-phase and excellent machinability. Thus, whether the alloy is cast or extruded can affect whether the alloy has excellent machinability or does not meet the requirements of industrially satisfactory machinability.

[0123] СС №9 и ВСПИ №10 показывают влияние свинца в экструдированном сплаве, имеющем α-фазную матрицу и γ-, κ- и µ-фазы. В частности, ВСПИ №10 предусматривается в четырех формах: форме, экструдированной при 750°C, форме, экструдированной при 750°C, которая впоследствии подверглась термической обработке при 580°C в течение 20 минут, форме, экструдированной при 650°C, и литой форме. Как видно из Таблицы 2, СС №9 и форма ВСПИ №10, экструдированная при 750°C, имеют подобные характеристики резания. С другой стороны, форма ВСПИ №10, либо экструдированная при 650°C, либо литая, имеет промышленно удовлетворительную обрабатываемость, производя либо дуговые стружки, либо короткие прямоугольные стружки по всему диапазону испытаний резанием. Также показано, что, подвергая форму ВСПИ №10, экструдированную при 750°C, термической обработке в соответствии с настоящим изобретением, в результате получают восьмой сплав по изобретению, имеющий промышленно удовлетворительную обрабатываемость.[0123] SS No. 9 and VSPI No. 10 show the effect of lead in an extruded alloy having an α phase matrix and γ, κ and μ phases. In particular, HSPA No. 10 is provided in four forms: a mold extruded at 750 ° C, a mold extruded at 750 ° C, which was subsequently heat treated at 580 ° C for 20 minutes, a mold extruded at 650 ° C, and cast form. As can be seen from Table 2, SS No. 9 and the shape of the VSPI No. 10, extruded at 750 ° C, have similar cutting characteristics. On the other hand, the VSPI No. 10 form, either extruded at 650 ° C or cast, has industrially satisfactory machinability, producing either arc shavings or short rectangular shavings over the entire range of cutting tests. It is also shown that by exposing the shape of the VSPI No. 10 extruded at 750 ° C. to a heat treatment in accordance with the present invention, the eighth alloy of the invention having industrial satisfactory workability is obtained.

[0124] СС №№12 и 13 показывают важность соотношения 61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb между процентными содержаниями свинца, меди, кремния и других элементов, выбранных для вторых сплавов по изобретению. СС №№13 и 14 не соответствуют этому ограничению и не представляют собой сплавы, попадающие в объем настоящего изобретения. Обрабатываемость СС №№13 и 14 не является промышленно удовлетворительной.[0124] SS Nos. 12 and 13 show the importance of the ratio of 61-50Pb≤X-4Y + aZ≤66 + 50Pb between the percentages of lead, copper, silicon and other elements selected for the second alloys of the invention. SS No. 13 and 14 do not comply with this restriction and do not represent alloys falling within the scope of the present invention. The workability of SS No. 13 and 14 is not industrially satisfactory.

[0125] Как показано в Таблице 2, Третьи Сплавы по Изобретению («ТСПИ») №№15, 16, 17, 18 и 19 содержат марганец или никель и предусмотрены в экструдированной форме. Эти иллюстративные варианты воплощения в соответствии с третьим сплавом по изобретению имеют структуру металла с α-фазной матрицей и как γ-, так и κ-фазами, но без β-фазы. Эти сплавы имеют тенденцию к наличию увеличенного предела прочности на растяжение по сравнению со вторыми сплавами по изобретению. ТСПИ №№15, 16, 17, 18 и 19 также показывают превосходную обрабатываемость, что продемонстрировано выходом желательных дуговых стружек или коротких прямоугольных стружек во время резания на токарном станке и резания сверлом. Кроме того, сила резания, требуемая для обработки ТСПИ №№15, 16, 17, 18 и 19, является умеренной (то есть примерно от 112 до 129 Н). С другой стороны, СС №20 представляет собой сплав, который не удовлетворяет соотношению формулы (1). Следовательно, обрабатываемость этого сплава не является промышленно удовлетворительной, и сплав выдает нежелательные спиральные стружки, имеющие 3 или более витков.[0125] As shown in Table 2, Third Alloys of the Invention ("TSPI") Nos. 15, 16, 17, 18 and 19 contain manganese or nickel and are provided in extruded form. These illustrative embodiments according to the third alloy of the invention have a metal structure with an α phase matrix and both γ and κ phases, but without a β phase. These alloys tend to have an increased tensile strength compared to the second alloys of the invention. TSPI Nos. 15, 16, 17, 18, and 19 also show excellent machinability, as demonstrated by the yield of the desired arc shavings or short rectangular shavings during lathe and drill cutting. In addition, the cutting force required for processing TSPI No. 15, 16, 17, 18 and 19, is moderate (that is, from about 112 to 129 N). On the other hand, SS No. 20 is an alloy that does not satisfy the ratio of formula (1). Therefore, the machinability of this alloy is not industrially satisfactory, and the alloy produces undesirable spiral chips having 3 or more turns.

[0126] ТСПИ №№21, 22, 23 и 24 показывают, что не все третьи сплавы по изобретению имеют промышленно удовлетворительную обрабатываемость. Например, ТСПИ №№21 и 23 имеют чрезмерное количество β-фазы (то есть β-фаза составляет 10%, что>5% β-фазы). Во время резания ТСПИ №21 выдает нежелательные спиральные стружки с более чем 3 витками. ТСПИ №23 выдает нежелательные спиральные стружки с более чем 3 витками во время резания сверлом и нежелательные длинные стружки во время резания на токарном станке при более высоких скоростях. Вместе с тем, ТСПИ №24 соответствует термически обработанной форме ТСПИ №23. ТСПИ №24 имеет только 3% β-фазы вследствие преобразования β-фазы в γ- и/или κ-фазы во время термической обработки. ТСПИ №24 имеет превосходную промышленно удовлетворительную обрабатываемость. ТСПИ №22 включает небольшое количество железа (Fe=0,35 процента по массе) и выдает желательные пластинчатые стружки во время резания на токарном станке, но нежелательные прямоугольные стружки средней длины во время резания сверлом. Поэтому ТСПИ №22 проявляет обрабатываемость, которая не является промышленно удовлетворительной.[0126] TSPI Nos. 21, 22, 23 and 24 show that not all third alloys of the invention have industrially satisfactory machinability. For example, TSPI nos. 21 and 23 have an excessive amount of β-phase (that is, the β-phase is 10%, which is> 5% of the β-phase). During cutting, TSPI No. 21 produces unwanted spiral chips with more than 3 turns. TSPI No. 23 produces unwanted spiral chips with more than 3 turns during cutting with a drill and unwanted long chips during cutting on a lathe at higher speeds. At the same time, TSPI No. 24 corresponds to the heat-treated form of TSPI No. 23. TSPI No. 24 has only 3% β-phase due to the conversion of the β-phase to the γ- and / or κ-phase during heat treatment. TSPI No. 24 has excellent industrially satisfactory machinability. TSPI No. 22 includes a small amount of iron (Fe = 0.35 percent by weight) and produces the desired plate shavings during cutting on a lathe, but undesirable rectangular shavings of medium length during cutting with a drill. Therefore, TSPI No. 22 exhibits workability that is not industrially satisfactory.

[0127] CA №№от 25 до 30 показывают различные недостатки сплавов Cu-Zn согласно уровню техники. СС №№25, 26 и 28 не имеют ни кремния, ни γ- и/или κ-фаз и имеют относительно высокое количество свинца. В то время как эти металлические сплавы имеют промышленно удовлетворительную обрабатываемость, это достигается посредством относительно высокого количества свинца. Как результат, выщелачиваемость свинца является высокой при содержаниях свинца в продуктах выщелачивания 0,35, 0,29 и 0,39 мг/л, соответственно, что является неприемлемо высоким для промышленного применения, например, в системах для снабжения питьевой водой. СС №27, с другой стороны, имеет чрезмерное количество меди и структуру металла, содержащую 85% κ-фазы. Это означает, что имеется только примерно 15% альфа-фазы, поэтому СС №27 не имеет альфа-фазной матрицы. Как можно видеть из Таблицы 2, СС №27 не имеет промышленно удовлетворительной обрабатываемости. СС №29 представляет собой сплав с низкими количествами меди, высокими количествами цинка и свинца. При этом СС №29 показывает пониженные характеристики обрабатываемости, когда скорость резания на токарном станке возрастает (то есть от 60 до 120 до 200 м/мин, выданные стружки изменяются от дуговых до пластинчатых до промежуточных прямоугольных стружек). Помимо того, что СС №29 не имеет промышленно удовлетворительной обрабатываемости, он также имеет высокую выщелачиваемость свинца с содержанием свинца в продукте выщелачивания 0,21 мг/л. Наконец, СС №30 представляет собой сплав Cu-Zn, не имеющий кремния и имеющий лишь низкие количества свинца (то есть свинец составляет 0,01 процента по массе). Этот сплав, однако, имеет альфа-фазную матрицу с 10% диспергированной в ней β-фазы. Здесь нет γ- и/или κ-фаз. Поскольку СС №30 не имеет ни высоких количеств свинца, ни γ- и/или κ-фаз, он представляет собой сплав с чрезвычайно плохой промышленной обрабатываемостью.[0127] CA Nos. 25 to 30 show various disadvantages of Cu-Zn alloys according to the prior art. SS No. 25, 26 and 28 have neither silicon nor γ and / or κ phases and have a relatively high amount of lead. While these metal alloys have industrially satisfactory machinability, this is achieved through a relatively high amount of lead. As a result, the leachability of lead is high at a lead content of 0.35, 0.29 and 0.39 mg / L of leachate, respectively, which is unacceptably high for industrial applications, for example, in drinking water supply systems. SS No. 27, on the other hand, has an excessive amount of copper and a metal structure containing 85% of the κ phase. This means that there is only about 15% of the alpha phase, therefore SS No. 27 does not have an alpha phase matrix. As can be seen from Table 2, SS No. 27 does not have industrially satisfactory machinability. SS No. 29 is an alloy with low amounts of copper, high amounts of zinc and lead. At the same time, SS No. 29 shows reduced machinability when the cutting speed on a lathe increases (that is, from 60 to 120 to 200 m / min, the issued chips vary from arc to plate to intermediate rectangular chips). In addition to the fact that SS No. 29 does not have industrially satisfactory machinability, it also has a high leachability of lead with a lead content of 0.21 mg / L in the leachate. Finally, SS No. 30 is a Cu-Zn alloy having no silicon and having only low amounts of lead (i.e., lead is 0.01 percent by weight). This alloy, however, has an alpha phase matrix with 10% of the β phase dispersed in it. There are no γ and / or κ phases. Since SS No. 30 has neither high amounts of lead nor γ and / or κ phases, it is an alloy with extremely poor industrial processability.

[0128] CA №№от 25 до 30 показывают сложные, многофакторные воздействия элементного состава, содержания свинца и структуры металла на обрабатываемость сплавов Cu-Zn. В то время как высокие количества свинца могут улучшить обрабатываемость, это достигается за счет высокой выщелачиваемости свинца. С другой стороны, сплавы Cu-Zn с низким содержанием свинца имеют тенденцию иметь структуры металла, которые не обеспечивают промышленно удовлетворительную обрабатываемость. С другой стороны, первые сплавы по изобретению, вторые сплавы по изобретению и третьи сплавы по настоящему изобретению пользуются преимуществом синергетического действия между относительно небольшим количеством свинца (то есть от 0,005 вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца) и присутствием улучшающих обрабатываемость γ- и/или κ-фаз в альфа-фазной матрице, с получением промышленно удовлетворительных металлических сплавов Cu-Zn, которые являются безопасными для окружающей среды, поскольку из них не выщелачиваются заметные количества свинца.[0128] CA No. 25 to 30 show the complex, multifactorial effects of elemental composition, lead content and metal structure on the machinability of Cu-Zn alloys. While high amounts of lead can improve workability, this is achieved due to the high leachability of lead. Low lead Cu-Zn alloys, on the other hand, tend to have metal structures that do not provide industrially satisfactory machinability. On the other hand, the first alloys of the invention, the second alloys of the invention and the third alloys of the present invention take advantage of a synergistic effect between a relatively small amount of lead (i.e., from 0.005 up to, but less than 0.02 percent by weight of lead) and the presence of improving the machinability of the γ and / or κ phases in an alpha phase matrix to produce industrially satisfactory Cu-Zn metal alloys that are environmentally friendly, since appreciable amounts of them are not leached lead Twa.

[0129] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты воплощения, специалист в данной области техники обнаружит, что могут быть сделаны добавления, исключения, замены, модификации и усовершенствования, в то же время оставаясь в пределах сущности и объема настоящего изобретения, как они определены прилагаемой формулой изобретения.[0129] Although the present invention has been described with reference to certain preferred embodiments, one skilled in the art will recognize that additions, exceptions, substitutions, modifications, and improvements can be made while remaining within the spirit and scope of the present invention, as defined by the attached claims.

Claims (45)

1. Легкообрабатываемый резанием медный сплав, состоящий по существу из от 71,5 до 78,5 процента по массе меди; от 2,0 до 4,5 процента по массе кремния; от 0,005 процента и вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом процент по массе меди и кремния в медном сплаве удовлетворяет соотношению
61-50Pb≤X-4Y≤66+50Pb,
в котором Pb представляет собой процент по массе свинца,
X представляет собой процент по массе меди, и
Y представляет собой процент по массе кремния,
при этом сплав включает в себя (a) матрицу, содержащую α-фазу, и (b) одну или более фаз, выбранных из группы, состоящей из γ-фазы и κ-фазы,
и при этом удовлетворяются каждое из следующих дополнительных соотношений:
0% ≤ β-фаза ≤ 5% от общей фазовой поверхности сплава;
0% ≤ µ-фаза ≤ 20% от общей фазовой поверхности сплава; и
18-500(Pb)% ≤ κ-фаза + γ-фаза + 0,3µ-фаза - β-фаза ≤ 56+500(Pb)% от общей фазовой поверхности сплава.1. Easily machined copper alloy, consisting essentially of from 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent and up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percentage by weight of copper and silicon in the copper alloy satisfies the ratio
61-50Pb≤X-4Y≤66 + 50Pb,
in which Pb represents the percentage by weight of lead,
X represents the percentage by weight of copper, and
Y represents the percentage by weight of silicon,
wherein the alloy includes (a) a matrix containing the α phase, and (b) one or more phases selected from the group consisting of the γ phase and κ phase,
and each of the following additional relations is satisfied:
0% ≤ β-phase ≤ 5% of the total phase surface of the alloy;
0% ≤ µ phase ≤ 20% of the total phase surface of the alloy; and
18-500 (Pb)% ≤ κ-phase + γ-phase + 0.3µ-phase - β-phase ≤ 56 + 500 (Pb)% of the total phase surface of the alloy. 2. Сплав по п.1, причем сплав включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена.2. The alloy according to claim 1, wherein the alloy includes at least one element selected from the group consisting of from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium. 3. Сплав по п.1, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.3. The alloy according to claim 1, wherein the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 4. Сплав по п.1, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.4. The alloy according to claim 1, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 5. Сплав по п.1, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.5. The alloy according to claim 1, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cutting along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, with an inclination angle of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 6. Сплав по п.1, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.6. The alloy according to claim 1, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of castings from this alloy, when dry-drilled with a stainless steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 7. Сплав по п.2, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.7. The alloy according to claim 2, wherein the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 8. Сплав по п.2, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.8. The alloy according to claim 2, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 9. Сплав по п.2, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.9. The alloy according to claim 2, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of castings from this alloy, when dry-drilled with a drill made of high-quality steel, having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape, needle shape and plate shape. 10. Сплав по п.2, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.10. The alloy according to claim 2, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 11. Сплав по п.3, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.11. The alloy according to claim 3, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 12. Сплав по п.3, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.12. The alloy according to claim 3, wherein the round test specimen, formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, is cut on a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 13. Сплав по п.3, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.13. The alloy according to claim 3, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of castings from this alloy, when dry-drilled with a stainless steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 14. Сплав по п.4, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.14. The alloy according to claim 4, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cutting along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 15. Сплав по п.4, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.15. The alloy according to claim 4, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of castings from this alloy, when dry-drilled with a stainless steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 16. Легкообрабатываемый резанием медный сплав, состоящий по существу из от 71,5 до 78,5 процента по массе меди; от 2,0 до 4,5 процента по массе кремния; от 0,005 процента и вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,2 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процента по массе алюминия; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом процент по массе меди и кремния в медном сплаве удовлетворяет соотношению
61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb,
в котором Pb представляет собой процент по массе свинца,
X представляет собой процент по массе меди,
Y представляет собой процент по массе кремния, и
Z представляет собой количество выбранного элемента из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова и алюминия, и а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, и а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий,
при этом сплав включает в себя (a) матрицу, содержащую α-фазу, и (b) одну или более фаз, выбранных из группы, состоящей из γ-фазы и κ-фазы,
и при этом удовлетворяются каждое из следующих дополнительных соотношений:
0% ≤ β-фаза ≤ 5% от общей фазовой поверхности сплава;
0% ≤ µ-фаза ≤ 20% от общей фазовой поверхности сплава; и
18-500(Pb)% ≤ κ-фаза + γ-фаза + 0,3µ-фаза - β-фаза ≤ 56+500(Pb)% от общей фазовой поверхности сплава.16. Easily machined copper alloy, consisting essentially of from 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent and up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.2 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percentage by weight of copper and silicon in the copper alloy satisfies the ratio
61-50Pb≤X-4Y + aZ≤66 + 50Pb,
in which Pb represents the percentage by weight of lead,
X represents the percentage by weight of copper,
Y represents the percentage by weight of silicon, and
Z is the amount of the selected element from phosphorus, antimony, arsenic, tin and aluminum, and a is the coefficient of the selected element, and a is -3 when the selected element is phosphorus, and 0 when the selected element is antimony, and equal to 0 when the selected element is arsenic, and equal to -1 when the selected element is tin, and equal to -2 when the selected element is aluminum,
wherein the alloy includes (a) a matrix containing the α phase, and (b) one or more phases selected from the group consisting of the γ phase and κ phase,
and each of the following additional relations is satisfied:
0% ≤ β-phase ≤ 5% of the total phase surface of the alloy;
0% ≤ µ phase ≤ 20% of the total phase surface of the alloy; and
18-500 (Pb)% ≤ κ-phase + γ-phase + 0.3µ-phase - β-phase ≤ 56 + 500 (Pb)% of the total phase surface of the alloy. 17. Сплав по п.16, причем сплав включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена.17. The alloy according to clause 16, wherein the alloy includes at least one element selected from the group consisting of from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium. 18. Сплав по п.16, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.18. The alloy according to clause 16, wherein the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 19. Сплав по п.16, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460°С до 600°С.19. The alloy according to clause 16, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 ° C. to 600 ° C. 20. Сплав по п.16, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.20. The alloy according to clause 16, wherein a round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cutting along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, with an inclination angle of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 21. Сплав по п.16, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.21. The alloy according to clause 16, wherein a round test specimen formed from an extruded rod or in the form of castings from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 22. Сплав по п.17, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.22. The alloy according to claim 17, wherein the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 23. Сплав по п.17, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.23. The alloy according to claim 17, wherein the alloy is manufactured by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 24. Сплав по п.17, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.24. The alloy according to claim 17, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cut along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 25. Сплав по п.17, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.25. The alloy according to claim 17, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 26. Сплав по п.18, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.26. The alloy according to claim 18, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 27. Сплав по п.18, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.27. The alloy according to claim 18, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cut along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 28. Сплав по п.18, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.28. The alloy according to claim 18, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of casting from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 29. Сплав по п.19, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.29. The alloy according to claim 19, wherein the round test specimen, formed from an extruded rod or in the form of a cast from this alloy, is cut on a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 30. Сплав по п.19, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.30. The alloy according to claim 19, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of casting from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 31. Легкообрабатываемый резанием медный сплав, состоящий по существу из от 71,5 до 78,5 процента по массе меди; от 2,0 до 4,5 процента по массе кремния; от 0,005 процента и вплоть до, но менее чем 0,02 процента по массе свинца; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,01 до 0,2 процента по массе фосфора, от 0,02 до 0,2 процента по массе сурьмы, от 0,02 до 0,15 процента по массе мышьяка, от 0,1 до 1,2 процента по массе олова и от 0,1 до 2,0 процента по массе алюминия; по меньшей мере одного элемента, выбранного из от 0,3 до 4 процента по массе марганца и от 0,2 до 3,0 процента по массе никеля, так что общий процент по массе марганца и никеля находится между 0,3 и 4,0 процента по массе; и остального процентного содержания по массе цинка, при этом процент по массе меди и кремния в медном сплаве удовлетворяет соотношению
61-50Pb≤X-4Y+aZ≤66+50Pb,
в котором Pb представляет собой процент по массе свинца,
X представляет собой процент по массе меди,
Y представляет собой процент по массе кремния, и
Z представляет собой количество выбранного элемента из фосфора, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, марганца и никеля, и а представляет собой коэффициент выбранного элемента, причем а равно -3, когда выбранный элемент представляет собой фосфор, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой сурьму, а равно 0, когда выбранный элемент представляет собой мышьяк, а равно -1, когда выбранный элемент представляет собой олово, а равно -2, когда выбранный элемент представляет собой алюминий, а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой марганец, и а равно 2,5, когда выбранный элемент представляет собой никель,
при этом сплав включает в себя (a) матрицу, содержащую α-фазу, и (b) одну или более фаз, выбранных из группы, состоящей из γ-фазы и κ-фазы,
и при этом удовлетворяются каждое из следующих дополнительных соотношений:
0% ≤ β-фаза ≤ 5% от общей фазовой поверхности сплава;
0% ≤ µ-фаза ≤ 20% от общей фазовой поверхности сплава; и
18-500(Pb)% ≤ κ-фаза + γ-фаза + 0,3µ-фаза - β-фаза ≤ 56+500(Pb)% от общей фазовой поверхности сплава.31. Easily machined copper alloy, consisting essentially of from 71.5 to 78.5 percent by weight of copper; from 2.0 to 4.5 percent by weight of silicon; from 0.005 percent and up to, but less than 0.02 percent by weight of lead; at least one element selected from from 0.01 to 0.2 percent by weight of phosphorus, from 0.02 to 0.2 percent by weight of antimony, from 0.02 to 0.15 percent by weight of arsenic, from 0, 1 to 1.2 percent by weight of tin and from 0.1 to 2.0 percent by weight of aluminum; at least one element selected from from 0.3 to 4 percent by weight of manganese and from 0.2 to 3.0 percent by weight of nickel, so that the total percentage by weight of manganese and nickel is between 0.3 and 4.0 percent by weight; and the remaining percentage by weight of zinc, while the percentage by weight of copper and silicon in the copper alloy satisfies the ratio
61-50Pb≤X-4Y + aZ≤66 + 50Pb,
in which Pb represents the percentage by weight of lead,
X represents the percentage by weight of copper,
Y represents the percentage by weight of silicon, and
Z is the amount of the selected element from phosphorus, antimony, arsenic, tin, aluminum, manganese and nickel, and a is the coefficient of the selected element, where a is -3 when the selected element is phosphorus, and 0 when the selected element represents antimony, and equal to 0 when the selected item is arsenic, and equal to -1 when the selected item is tin, and equal to -2 when the selected item is aluminum, and equal to 2.5 when the selected item is mar Ghanaian, and a is 2.5 when the selected element is nickel,
wherein the alloy includes (a) a matrix containing the α phase, and (b) one or more phases selected from the group consisting of the γ phase and κ phase,
and each of the following additional relations is satisfied:
0% ≤ β-phase ≤ 5% of the total phase surface of the alloy;
0% ≤ µ phase ≤ 20% of the total phase surface of the alloy; and
18-500 (Pb)% ≤ κ-phase + γ-phase + 0.3µ-phase - β-phase ≤ 56 + 500 (Pb)% of the total phase surface of the alloy. 32. Сплав по п.31, причем сплав включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из от 0,01 до 0,2 процента по массе висмута, от 0,03 до 0,2 процента по массе теллура и от 0,03 до 0,2 процента по массе селена.32. The alloy according to p. 31, and the alloy includes at least one element selected from the group consisting of from 0.01 to 0.2 percent by weight of bismuth, from 0.03 to 0.2 percent by weight of tellurium and from 0.03 to 0.2 percent by weight of selenium. 33. Сплав по п.31, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.33. The alloy according to p, and the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 34. Сплав по п.31, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.34. The alloy according to p. 31, and the alloy is made by a process containing a stage in which the alloy is subjected to heat treatment for 20 minutes to 6 hours at a temperature of from 460 to 600 ° C. 35. Сплав по п.31, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.35. The alloy according to p. 31, wherein a round test sample formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cutting along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, with an inclination angle of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 36. Сплав по п.31, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.36. The alloy according to p. 31, wherein a round test sample formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when dry-drilled with a stainless steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 37. Сплав по п.32, причем сплав содержит не более чем 0,5 процента по массе железа в качестве примеси.37. The alloy according to claim 32, wherein the alloy contains not more than 0.5 percent by weight of iron as an impurity. 38. Сплав по п.32, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.38. The alloy according to claim 32, wherein the alloy is made by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 39. Сплав по п.32, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.39. The alloy according to claim 32, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cut along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 40. Сплав по п.32, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.40. The alloy according to claim 32, wherein the round test sample formed from an extruded rod or in the form of a casting of this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 41. Сплав по п.33, причем сплав изготовлен посредством процесса, содержащего стадию, на которой сплав подвергают термической обработке в течение от 20 мин до 6 ч при температуре от 460 до 600°С.41. The alloy according to claim 33, wherein the alloy is manufactured by a process comprising a step in which the alloy is heat treated for 20 minutes to 6 hours at a temperature of 460 to 600 ° C. 42. Сплав по п.33, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.42. The alloy according to claim 33, wherein the round test specimen is formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when it is cut along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 43. Сплав по п.33, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы.43. The alloy according to claim 33, wherein the round test piece formed from an extruded rod or in the form of a cast from this alloy, when dry-drilled with a quality steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms. 44. Сплав по п.34, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при резании по окружной периферийной поверхности в сухом состоянии резцом из карбида вольфрама, без стружколома, при угле наклона -6 градусов и при радиусе выступа 0,4 мм, при скорости резания от 60 до 200 м/мин, глубине резания 1,0 мм и скорости подачи 0,11 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы, игольчатой формы и пластинчатой формы.44. The alloy according to clause 34, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of a casting from this alloy, when cut along a peripheral surface in a dry state with a tungsten carbide cutter, without a chipbreaker, at an angle of inclination of -6 degrees and with a radius of protrusion of 0.4 mm, with a cutting speed of 60 to 200 m / min, a cutting depth of 1.0 mm and a feed speed of 0.11 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of from arc shape, needle shape and plate shape. 45. Сплав по п.34, при этом круглый образец для испытания, образованный из экструдированного стержня или в виде отливки из этого сплава, при сверлении в сухом состоянии сверлом из качественной стали, имеющим диаметр сверла 10 мм и длину сверла 53 мм, при спиральном угле 32 градуса и угле при вершине 118 градусов при скорости сверления 80 м/мин, глубине сверления 40 мм и скорости подачи 0,20 мм/оборот, дает стружки, имеющие одну или более форм, выбранных из группы, состоящей из дуговой формы и игольчатой формы. 45. The alloy according to clause 34, wherein the round test specimen formed from an extruded rod or in the form of casting from this alloy, when dry-drilled with a stainless steel drill having a drill diameter of 10 mm and a drill length of 53 mm, with a spiral angle of 32 degrees and apex of 118 degrees at a drilling speed of 80 m / min, a drilling depth of 40 mm and a feed rate of 0.20 mm / revolution, gives chips having one or more shapes selected from the group consisting of an arc shape and a needle forms.

Images