AT134260B - Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen. 



   Es ist bekannt, dass die Verbindungen zwischen Metallen und Nichtmetallen, d. s. z. B. die Phosphide,
Silizide, Karbide,   Arsenil1e   oder Antimonide, in gegossenem Zustande eine   ausserordentlich     hohe Sprödig-   keit besitzen. Diese Sprödigkeit ist so stark, dass das Material nicht einmal geritzt werden kann. ohne zu splittern. Diese Sprödigkeit bleibt in weitem Umfange bestehen, wenn derartige Verbindungen zu einem erheblichen Prozentsatz in den Legierungen der Metalle enthalten sind. Wenn z. B. ein   Phosphorkupfer   mit einem hohen Prozentsatz an Phosphid vorliegt, ist dieses Material so spröde, dass es durch kleine Schläge zertrümmert werden kann. Auf der andern Seite zeichnen sieh Metallide bzw.

   Legierungen, in denen sie zu erheblichen Prozentsätzen enthalten sind, durch eine Reihe sehr wertvoller Eigenschaften, wie hohe Härte, Korrosionsbeständigkeit usw., aus. Die   Ausnutzung   dieser guten Eigenschaften war bisher jedoch stark behindert, weil eine Verarbeitung derartiger Werkstoffe als ausgeschlossen galt. 



   Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, die spröden Metallide in gewissem   Umfange   zur Herstellung von Geräten und Werkzeugen brauchbar zu machen, indem man ihre Festigkeit sowie ihre Standfestigkeit erhöht. Das Verfahren, diese Eigenschaften zu verbessern, besteht in einer mechanischen Verformung bzw.   Durchknetung   bei höheren Temperaturen, d. s. Temperaturen, die dicht unter dem Schmelzpunkt liegen. Durch eine derartige Behandlung wird insbesondere die Festigkeit dieser Verbindungen ausserordentlich   gesteigert. Dariiber hinaus erreicht   man durch ein-oder mehrmaliges Durchkneten bei erhöhter Temperatur eine Art   Duktilisierung,   so dass es dann möglich wird, diese Verbindungen bzw. ihre Legierungen mit Metallen anschliessend auch bei niedrigen Temperaturen weiter zu verformen.

   Es sind bereits Verfahren bekannt, gewisse reine Metalle, die im Gusszustand spröde sind, wie z. B. Wolfram oder Chrom, durch Hämmerung zäh zu machen. Es war jedoch bisher nicht bekannt, dass durch einfache mechanische Verformung, z. B. durch Pressen, bei erhöhter Temperatur auch Verbindungen der Metalle mit Nichtmetallen in ihrer Zähigkeit zu verbessern waren. Wenn dabei von   Duktilisieren   gesprochen wird, so handelt es sich einmal darum, durch Steigerung der Temperatur bis über einen kritischen Punkt hinaus die Plastizität des Werkstoffes so zu steigern, dass eine Verformung bei hohen Temperaturen möglich wird.

   Darüber hinaus handelt es sich aber auch darum, durch eine einmalige Durchknetung bei einer dicht unter dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur das Material dauernd in seiner Plastizität so weit zu verbessern, dass eine weitere spanlose Verformung dann auch bei niedrigeren Temperaturen bzw. sogar auf kaltem Wege möglich wird. 



   Es ist auch vorgeschlagen worden, Kupfer mit Siliziumgehalten bis 6% bei höherer Temperatur mechanisch zu verformen. Aus dem Diagramm der Kupfer-Silizium-Legierungen ergibt sich jedoch, dass hier eine Verbindung von Kupfer und Silizium, d.   li.   ein Kupfersilizid, nur bei   gewöhnlichen   Temperaturen vorhanden ist. Bei den vorgesehenen Arbeitstemperaturen ist jedoch diese Verbindung bereits nicht mehr beständig, vielmehr liegt lediglich eine Lösung des Siliziums in Kupfer vor. Das Verfahren zur   Behandlung   der Kupfer-Silizium-Legierungen beruht also nicht auf einer Verformung der Verbindungen als solcher, sondern auf einer Behandlung derartiger Legierungen bei Temperaturen, bei denen die Verbindung nicht mehr vorhanden ist.

   Eine Behandlung von   Silizium-Kupfer   mit höheren Gehalten an Kupfersiliziden war dagegen nicht bekannt. Wendet man nun das   Verfahren gemäss Erfindung auf Kupfer-Silizium-   Legierungen mit einem erheblichen Gehalt an   Isupfersilizid   an, so ergibt sich überraschenderweise, dass 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 selbst Legierungen mit 10% Silizium bei Temperaturen von 730  C von 15 mm auf 2 mm heruntergepresst werden können. Ein derartig hoher Siliziumgehalt bewirkt aber, dass lediglich Verbindungen von Cu ; Si bzw.   Cl ! 3Si vorliegen.   Die mechanische Verformung bewirkt dabei eine Verbesserung der Festigkeit und ermöglicht die Verwendung der Verbindungen zu den verschiedenartigsten Zwecken. 
 EMI2.1 
 warmem Zustande für walzbar. 



   Die Erfindung bezieht sich also auf solche Metallide, d. s. Phosphide, Silizide. Karbide. Arsenide und Antimonide, die entweder in reinem Zustand vorliegen oder in Form von Legierungen mit Metallen, in denen sie zu mehr als 40 Gewichtsprozent enthalten sind. 



   Es wurde nun gefunden, dass auch   Phosphorkupfer   mit mehr als 6% P bei einer dicht unter dem 
 EMI2.2 
 



   Besonders überraschend ist aber, dass man es   anschliessend   innerhalb eines ziemlich weiten Temperaturintervalls, z. B. 400-600  C, auf jede beliebige Dicke auswalzen kann. d. h. dass die Plastizität 
 EMI2.3 
 kann man selbst Phosphide bis 13% Phosphorgehalt zu dünnen Blechen auswalzen. 



   Was im vorstehenden bezüglich Phosphor gesagt wurde, gilt, wie festgestellt wurde, auch für Silizide, Karbide,   Ärgernde   und Antimonide. 



   Während bisher z. B. Kupferlegierungen mit höherem Gehalt an Arsen für nicht verformbar gehalten 
 EMI2.4 
 hier erfolgt die Durchknetung   zunächst   dadurch, dass man die Legierungen bei   Temperaturen,   die etwa   30-100  C   unter dem Soliduspunkt liegen, vorpresst, worauf man sie in   beliebiger Weise mechanisch   
 EMI2.5 
 diesem Prozentsatz   eine gewisse Duktilität   der hergestellten Legierungen erwartet werden kann. Geht man aber im Arsengehalte über diese kritische Grenze von 7'5%   hinaus,   so steigt die Sprödigkeit der Legierung sehr schnell an, so dass eine mechanische Verformung nicht mehr in dem praktisch erforderlichen   Mass     durchgeführt werden kann,   ohne dass eine Schädigung der Werkstücke erfolgt.

   Presst man aber Guss- 
 EMI2.6 
 650  C, so erhält man ein Material, das bereits in sich bedeutend verfestigt ist und dabei auch eine   erheb-   liche Zunahme seiner elastischen Eigenschaften erfahren hat. Ein derart   vorgepresstes   Material kann man z. B. dann   anschliessend   auch bei niedrigeren Temperaturen ohne Schwierigkeit weiter walzen, schmieden oder hämmern. 



   Nach diesem Verfahren können nicht nur Kupferlegierungen mit Gehalten, die   wenin'über 7'5%   Arsen liegen, verarbeitet werden, Versuche haben vielmehr gezeigt, dass sogar noch   Arsenehalte von   15%, ja herauf bis 35% in gleicher Weise zu Fertigfabrikaten verfornt werden können, Naturgemäss erhöht sich mit steigendem Arsengehalt die Härte und Sprödigkeit dieser Legierungen, doch ist es stets möglich geblieben, dieselben mindestens einem   Pressvorgang zu unterwerfen.   
 EMI2.7 
 
Hiebei wurde   zunächst   das Kupfer geschmolzen und das Arsen in metallischem Zustande einlegiert. Nach einem guten   Durchrühren   der Schmelze wurde diese zu Pressknüppeln von 70   111m Dureh-   messer vergossen.

   Diese   Knüppel   wurden in einem   Glühofen     gewöhnlicher   Konstruktion auf eine   Tem-   
 EMI2.8 
 Stangen zeigten eine Festigkeit von zirka 45 kg/mm2 Festigkeit, während dasselbe Material im   Gusszustand   eine Festigkeit von nur 13   kgjimn2   aufwies. 



   Abgesehen von den reinen Kupfer-Arsen-legierungen kann das Verfahren gemäss Erfindung naturgemäss auch auf alle sonstigen arsenhaltigen Kupferlegierungen mit Arsengehalten von mehr als 7'5% ausgedehnt werden. So hat sich z. B. ergeben, dass die sonst vielfach zur Herstellung von Kupferlegierungen üblichen Zusatzelemente, wie Zink, Nickel, Zinn, Blei, Chrom, Silizium, keine grundsätzliche Änderung des Erfindungsgedankens zur Folge haben. 



   Die Anwendung der nach diesem Verfahren hergestellten hocharsenhaltigen Legierungen, u. zw. insbesondere der hocharsenhaltigen Kupferlegierungen, ist besonders vorteilhaft für die   Herstellung von   
 EMI2.9 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 befriedigen kann. 



   Was im vorstehenden für die Kupfer-Arsen-Legierungen gesagt ist, gilt gleicherweise auch für die Legierungen des Kupfers mit mehr als   7'5% Antimon.   da auch deren Verformbarkeit bisher für   unmöglich   gehalten wurde. 
 EMI3.2 
 einfacher Form in Drähte oder Stangen ausgepresst werden kann ; so dass seine Verwendbarkeit in der Praxis erleichtert ist. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen, in denen Ver- 
 EMI3.3 
 zeichnet, dass die spröden Verbindungen im gegossenen Zustande bei Temperaturen dicht unter dem   Schmelzpunkt   mechanisch durchgeknetet werden. 
 EMI3.4 

Claims (1)

1. werden.

   Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgekneteten LegierungenanschliessendbeiniedrigenTemperaturenweiterhinmechanischverformtwerden.

   4. Anwendung des Verfahrens gemäss Anspruch 3 auf Werkstoffe, die Verbindungen der Gruppe der Karbide, insbesondere Wolframkarbide, zu mehr als 40% enthalten.

   5. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen l und 3 auf Werkstoffe, die Verbindungen der Gruppe der Arsenide zu mehr als 40% enthalten.

   6. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen l und 3 auf Werkstoffe, die Verbindungen der Gruppe der Antimonide zu mehr als 40%, enthalten.

   7. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3 zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Verbindungen des Kupfers mit mehr als 17 %, Antimon.

   8. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3 zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Verbindungen des Kupfers mit mehr als 13 % Arsen.