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DE2050086A1 - Nickel zinc alloy - Google Patents

Nickel zinc alloy

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Publication number
DE2050086A1
DE2050086A1 DE19702050086 DE2050086A DE2050086A1 DE 2050086 A1 DE2050086 A1 DE 2050086A1 DE 19702050086 DE19702050086 DE 19702050086 DE 2050086 A DE2050086 A DE 2050086A DE 2050086 A1 DE2050086 A1 DE 2050086A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
nickel
phase
alloy according
alloys
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702050086
Other languages
German (de)
Inventor
F Ansuini
F Badia
J Schramm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inco Ltd
Original Assignee
Inco Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Inco Ltd filed Critical Inco Ltd
Publication of DE2050086A1 publication Critical patent/DE2050086A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adornments (AREA)
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Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dn.-Ing. R. König Patentanwälte · 4odd Düsseldorf · CecifiehaMee % ■ Telefon 43373aDipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dn.-Ing. R. König Patentanwälte · 4odd Düsseldorf · CecifiehaMee% ■ Telephone 43373a

12. Oktober 1970 III/Fu. 26 196October 12, 1970 III / Fu. 26 196

International Nickel Limited, Thames House, Millbank,International Nickel Limited, Thames House, Millbank,

London, S.W. 1, Großbritannien London, SW 1, UK

"Nickel-Zink-Legierung""Nickel-Zinc Alloy"

Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen besitzen bekanntlich verschiedene günstige Eigenschaften, insbesondere eine gute Verformbarkeit, gute mechanische Eigenschaften einschließlich guter Festigkeit und Zähigkeit sowie allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Obgleich Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen als Werkstoff für zahlreiche Gegenstände wie Tafelgeschirr, medizinische Instrumente, wissenschaftliche Meßinstrumente und elektrische Schalter bekannt sind, besteht ein Bedürfnis nach Legierungen mit höherer Festigkeit und Duktilität.Copper-nickel-zinc alloys are known to have various favorable properties, in particular good ductility, good mechanical properties including good strength and toughness and general corrosion resistance. Although copper-nickel-zinc alloys are used as a material for numerous objects such as tableware, medical instruments, scientific measuring instruments and electrical switches are known a need for alloys with higher strength and ductility.

Die Zugfestigkeit der Legierung kann zwar durch eine Kaltverformung erhöht werden, doch ergibt sich dabei eine be- I trächtliche Verringerung der Duktilität, so daß die Dauerfestigkeit unzulässig gering ist. Eine hohe Dauerschwingfestigkeit bei gleichzeitig hoher Streckgrenze ist insbesondere bei Werkstoffen für vibrierende Teile und Federn von großer Bedeutung. Außerdem ermöglicht eine bessere Verformbarkeit eine weitergehende Verwendung der Legierung, insbesondere als Werkstoff für Gegenstände wie Schalen, Schüsseln und Töpfe.The tensile strength of the alloy can be increased by cold deformation are increased, but this results in a considerable reduction in ductility, so that the fatigue strength is impermissibly low. A high fatigue strength combined with a high yield point is particularly important of great importance in materials for vibrating parts and springs. It also enables better Deformability a more extensive use of the alloy, in particular as a material for objects such as bowls, Bowls and pots.

Im System Kupfer-Nickel-Zink existieren eine kubischflächenzentrierte öC-Phase und verschiedene /J-PhasenIn the copper-nickel-zinc system there is a face-centered cubic ÖC phase and various / J phases

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einschließlich einer kubisch-raumzentrierten^-Phase und einer tetragonal-raumzentrierten ^&^-Phase. Einige der silberfarbenen Legierungen sind als Nickel-Silber bekannt und können entweder ein einphasigesoC- oder ein zweiphasiges^^/^σ -Gefüge besitzen. Obgleich unter den Begriff Nickel-Silber üblicherweise Legierungen mit 9 bis 25% Nickel zu verstehen sind, können die<j£- und die α -Phase auch bei Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen mit wesentlich mehr Nickel sowie in kupferfreien Nickel-Zink-Legierungen mit 71% Nickel und 29% Zink auftreten. Bei den Zweiphasenlegierungen mit einereC- un<^· einer^v Phase hängt die Phasengrenztemperatur, d.h. die Temperatur, bei der die cC -Phase in ein Gefüge mit einer CO- und einer /<f -Phase umwandelt, von der jeweiligen Legierungszusammensetzung ab.including a body-centered cubic ^ phase and a body-centered tetragonal ^ & ^ phase. Some of the silver-colored alloys are known as nickel-silver and can have either a single-phase oC or a two-phase ^^ / ^ σ structure. Although the term nickel-silver usually refers to alloys with 9 to 25% nickel, the <j £ - and the α phase can also be used in copper-nickel-zinc alloys with significantly more nickel and in copper-free nickel-zinc alloys. Alloys with 71% nickel and 29% zinc occur. In the case of two-phase alloys with one C- and < ^ · one ^ v phase, the phase boundary temperature, ie the temperature at which the cC -phase converts into a structure with a CO- and a / <f -phase, depends on the respective alloy composition.

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Feststellung, daß Legierungen mit einer Phasengrenztemperatur für die Umwandlung vom Einphasen- in das Zweiphasengefüge von 427 bis 6490C bei einer Kaltverformung im Einphasengebiet (<£ -Phase) und unter Aufrechterhaltung der inneren Spannung aus der Kaltverformung nach einem Glühen bei einer Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur, jedoch bei oder oberhalb der Rekristallisationstemperatur ein feinkörniges Zweiphasen-Gefüge erhalten, das im wesentlichen aus einer feindispersen und interkristallinen β-Phase in einemo£-GrundgefUge besteht. Üblicherweise gilt als Rekristallisationstemperatur die Temperatur, bei der die Rekristallisation beginnt; sie hängt von der Legierungszusammensetzung und in gewisser Weise auch vom Grad der Kaltverformung ab. Das Glühen bei oder oberhalb der Rekristallisationstemperatur im Anschluß an die Kaltverformung führt zu einer Rekristallisation der Phase und zu einem gleichzeitigen Ausscheiden der /y Phase, die das Kornwachstum des rekristallisierten Korns blockiert,The invention is based on the surprising finding that alloys with a phase boundary temperature for the conversion from the single-phase to the two-phase structure of 427 to 649 0 C with a cold deformation in the single-phase area (<£ phase) and while maintaining the internal stress from the cold deformation after a Annealing at a temperature below the transition temperature, but at or above the recrystallization temperature, a fine-grain two-phase structure is obtained, which essentially consists of a finely dispersed and intergranular β phase in a base structure. Usually, the recrystallization temperature is the temperature at which recrystallization begins; it depends on the alloy composition and to a certain extent also on the degree of cold deformation. The annealing at or above the recrystallization temperature following the cold working leads to a recrystallization of the phase and a simultaneous precipitation of the / y phase, which blocks the grain growth of the recrystallized grain,

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Das sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einstellende Gefüge besitzt eine mittlere Korngröße von höchstens etwa 10 Mikron, bei gezielter Verfahrenssteuerung jedoch auch von 1 bis 5 Mikron. Die Korngröße der^-Phase liegt in derselben Größenordnung oder auch unter der des eis. Korns. The structure that is established in the process according to the invention has an average grain size of at most approximately 10 microns, but also from 1 to 5 microns if the process is controlled in a targeted manner. The grain size of the ^ phase is in the same order of magnitude as or below that of the ice. Korns.

Das vorerwähnte feinkörnige Zweiphasengefüge läßt sich bei Legierungen innerhalb der Gehaltsgrenzen von 4 bis 71% Nickel, 29 bis 40# Zink und O bis 2% Blei, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen i Kupfer hervorrufen, die die oben erwähnten Umwandlungstemperaturen besitzen« Die Umwandlungstemperatur läßt sich zwar für jede Legierung ermitteln, erfordert aber einen erheblichen Arbeitsaufwand. Die unter die Erfindung fallenden Legierungen ergeben sich in etwa aus dem in der Zeichnung dargestellten ternären System Kupfer-Nickel-Zink, Dabei kennzeichnet die Linie ABCD etwa den Zusammensetzungsbereich derjenigen Legierungen, die eine Umwandlungstemperatur von 6490C besitzen, während die Linie AGFE diejenigen Legierungen kennzeichnet, deren Umwandlungstemperatur 427°C beträgt. Die Koordinaten der Punkte A bis G im ternären System ergeben sich wie folgt:The above-mentioned fine-grain two-phase structure can be produced in alloys within the content limits of 4 to 71% nickel, 29 to 40 # zinc and 0 to 2% lead, the remainder including impurities caused by the melting process in copper, which have the above-mentioned transformation temperatures determine for each alloy, but requires a considerable amount of work. The field covered by the invention alloys result in approximately from the example shown in the drawing ternary system copper-nickel-zinc, as well as, the line ABCD denotes the composition range of those alloys which have a transition temperature of 649 0 C while the line AGFE those alloys with a transition temperature of 427 ° C. The coordinates of points A to G in the ternary system result as follows:

Tabelle ITable I.

NiNi ZnZn CuCu (90(90 AA. 44th 3737 5959 BB. 88th 3939 5353 CC. 4040 3333 2727 DD. 6767 3333 00 EE. 7171 2929 00 FF. 4040 2929 3131 σσ 88th 3636 5656

109817/HS3109817 / HS3

Obgleich jede auf oder innerhalb des Kurvenzuges ABCDEF liegende Legierung erfindungsgemäß behandelt werden kann, beträgt der Nickelgehalt jedoch vorzugsweise nur 8 bis 4096 entsprechend dem Kurvenzug BCFGB im ternären System. Bei Nickelgehalten unter 8% ist die Schwankungsbreite des Zinkgehaltes äußerst gering und beträgt nur etwa + 1,2%« Derartige Toleranzen lassen sich in der 'Praxis nur schwierig einhalten. Übersteigt der Nickelgehalt dagegen 40%, so ist die Einstellung des Zinkgehaltes wegen dessen hohen Dampfdrucks bei der Schmelztemperatur solcher Legierungen ebenfalls schwierig.Although any alloy lying on or within the ABCDEF curve can be treated according to the invention, however, the nickel content is preferably only 8 to 4096 in accordance with the BCFGB curve in the ternary system. With nickel contents below 8%, the fluctuation range of the zinc content is extremely small and is only approx + 1.2% “Such tolerances can be achieved in practice difficult to adhere to. On the other hand, if the nickel content exceeds 40%, the zinc content must be adjusted also difficult because of its high vapor pressure at the melting temperature of such alloys.

Eine Legierung mit 8 bis 20% Nickel besitzt eine gute Festigkeit einschließlich Wechsel- bzw. Dauerfestigkeit, beispielsweise eine Streckgrenze von 45 bis 62 kp/mm , sowie ein weiches und bei üblichen Temperaturen gut verformbares Gefüge, Legierungen mit 20 bis 35% Nickel besitzen eine höhere Festigkeit, beispielsweise eine Streckgrenze von 62 bis 72 kp/mm , jedoch eiie etwas weniger gute Verformbarkeit, Legierungen mit 33 bis 40% Nickel besitzen dagegen die beste Korrosionsbeständigkeit und eine ausgezeichnete Streckgrenze von etwa 66 bis 69 kp/mm . Die Legierung sollte jedoch mindestens 37% Nickel enthalten, wenn sie als Werkstoff für Teile verwendet wird, die unter Belastung in ammoniakalischer Umgebung verwendet werden und beständig gegen Spannungsrißkorrosion sein sollen.An alloy with 8 to 20% nickel has good strength including fatigue strength and fatigue strength, For example, a yield strength of 45 to 62 kp / mm, as well as a soft and easily deformable at normal temperatures Structure, alloys with 20 to 35% nickel have a higher strength, for example a yield point from 62 to 72 kp / mm, but a little less good deformability, On the other hand, alloys with 33 to 40% nickel have the best corrosion resistance and excellent Yield strength of about 66 to 69 kp / mm. However, the alloy should contain at least 37% nickel, when it is used as a material for parts that are used under stress in an ammoniacal environment and should be resistant to stress corrosion cracking.

Das Blei gehört nicht zu den zwingenden Legierungsbestandteilen, verbessert aber bis zu 2% die Bearbeitbarkeit. Kommt es jedoch auf eine besonders gute Verformbarkeit bei höheren Temperaturen an, so sollte der Bleigehalt unter OP5%, vorzugsweise unter 0,015% liegen.The lead is not one of the mandatory alloy components, but improves the machinability by up to 2%. However, if particularly good deformability at higher temperatures is important, the lead content should below OP5%, preferably below 0.015%.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten ternären System wurden die Gehalte an Blei und Verunreinigungen dem Kupfer zugerechnet. Zu den Verunreinigungen gehören Desoxydations-In the ternary system shown in the drawing, the contents of lead and impurities were the copper added. Contaminants include deoxidation

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rückstände und Bntschwefelungsmittel sowie die üblichen Begleitelemente von Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen, wie beispielsweise bis 0,1% Titan, bis 0,03% Aluminium, bis 0,5% Magnesium und bis 1% Mangan. Eisen, Kohlenstoff und Silizium stellen schädliche Begleitelemente dar, weswegen die Legierung höchstens 0,15% Eisen, höchstens 0,05% Kohlenstoff und höchstens 0,05% Silizium, besser noch jeweils höchstens 0,05% Eisen, 0,01% Kohlenstoff und 0,01% Silizium enthalten sollte. \ich die Elemente Wismut, Phosphor, Schwefel und Tellur können nachteilige Wirkungen hervorrufen, weswegen ihr Höchstgehalt je 0,005% betragen sollte.residues and desulphurizing agents as well as the usual accompanying elements of copper-nickel-zinc alloys, such as for example up to 0.1% titanium, up to 0.03% aluminum, up to 0.5% magnesium and up to 1% manganese. Iron, carbon and Silicon are harmful accompanying elements, which is why the alloy does not exceed 0.15% iron, maximum 0.05% Carbon and not more than 0.05% silicon, better still not more than 0.05% iron, 0.01% carbon and 0.01% each Should contain silicon. \ I the elements bismuth, Phosphorus, sulfur and tellurium can have adverse effects, which is why their maximum levels are 0.005% each should.

Hinsichtlich des feinkörnigen Zweiphasen-Gefüges der verformten Legierung ist es wichtig, daß die Kaltverformung mit einem Gefüge beginnt, das im wesentlichen aus einer von groben Bestandteilen wie Dendriten, Seigerungen und Ausscheidungen freien und homogenen festen Lösung besteht, Demzufolge sollte das Gußgefüge, wenn die Legierung in üblicher Weise erschmolzen und zu Blöcken vergossen worden ist, durch eine Warmverformung, beispielsweise ein Strangpressen oder Schmieden, zerstört werden. Da sich die ß-Phase normalerweise beim üblichen Abkühlen der Legierung in Luft bei Wand- bzw. Blockdicken von etwa 12 mm und mehr ausscheidet, muß die Legierung normalerweise vor der Kaltverformung lösungsgeglüht werden. Das Lösungsglühen findet vorteilhafterweise 10 Minuten bis 2 Stunden bei 30 bis 1100C oberhalb der Umwandlungstemperatur statt. Enthält die Legierung bis 20% Nickel, so ist bei Wandstärken bis etwa 12 mm die Luftabkühlung normalerweise schnell genug. Bei größeren Abmessungen oder Nickelgehalten über 20% sollte die Legierung schneller abgekühlt,beispielsweise in Wasser abgeschreckt werden, um eine feste Lösung zu erhalten.With regard to the fine-grained two-phase structure of the deformed alloy, it is important that the cold working starts with a structure which consists essentially of a homogeneous solid solution free of coarse components such as dendrites, segregations and precipitates has been melted in the usual way and cast into blocks, destroyed by hot deformation, for example extrusion or forging. Since the β phase normally separates out when the alloy is normally cooled in air with wall or block thicknesses of about 12 mm and more, the alloy normally has to be solution annealed before cold working. The solution heat treatment takes place advantageously from 10 minutes to 2 hours at 30 to 110 ° C. above the transition temperature. If the alloy contains up to 20% nickel, the air cooling is usually fast enough for wall thicknesses up to about 12 mm. In the case of larger dimensions or nickel contents above 20%, the alloy should be cooled more quickly, for example quenched in water, in order to obtain a solid solution.

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Im Hinblick auf ein feinkörniges Zweiphasen-Gefüge muß der Legierung bei der Kaltverformung eine angemessene innere Spannung bzw. bleibende Dehnung erteilt werden. Der erforderliche Verformungsgrad, gemessen als Querschnittsabnahme, ist je nach der Temperatur und Dauer des nachfolgenden Rekristallisationsglühens und dem jeweiligen Nickelgehalt der Legierung unterschiedlich. Jedenfalls sind Querschnittsabnahmen von 60% vorzuziehen und größere QuerSchnittsabnahmen von beispielsweise 85% Jk von besonderem Vorteil.In view of a fine-grain two-phase structure, the alloy must be given adequate internal stress or permanent elongation during cold working. The required degree of deformation, measured as the decrease in cross-section, varies depending on the temperature and duration of the subsequent recrystallization annealing and the respective nickel content of the alloy. In any case, cross-sectional reductions of 60% are preferable and larger cross-sectional reductions of, for example, 85% Jk are particularly advantageous.

Das Rekristallisationsglühen erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen merklich oberhalb der Rekristallisationstemperatur der<£-Phase, jedoch hinreichend unter der Umwandlungstemperatur, damit sich die f* -Phase in ausreichender Menge ausscheidet, um auf diese Weise die Rekristallisation des a& -Korns zu steuern. Vorteilhafterweise erfolgt das Rekristallisationsglühen 15 Minuten bis 24 Stunden bei einer Temperatur, die um 28 bis 11O0C unterhalb der Umwandlungstemperatur liegt. Das erfindungsgemäße Gefüge besitzt eine gute Stabilität; demzufolge kann die Glühzeit auch 24 Stunden übersteigen und die Abkühlungsgeschwindigkeit hoch oder niedrig sein, d.h. die Legierung kann auch in Luft abgekühlt werden.The recrystallization annealing is preferably carried out at temperatures well above the recrystallization temperature of the <£ phase, but sufficiently below the transition temperature so that the f * phase precipitates in sufficient quantity to control the recrystallization of the a & grain in this way. Advantageously, the recrystallization annealing is performed 15 minutes to 24 hours at a temperature which is about 28 to 11O 0 C below the transition temperature. The structure according to the invention has good stability; accordingly, the annealing time can also exceed 24 hours and the cooling rate can be high or low, ie the alloy can also be cooled in air.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.

Im Rahmen der Versuche wurden sieben Legierungen an Luft unter Verwendung von Elektrolytkupfer und -nickel eingeschmolzen und bei einer Temperatur wenig oberhalb der Liquidustemperatur Zinkpellets bzw. eine Nickel-Zink-Vorlegierung bei den Schmelzen mit höherem Nickelgehalt zugesetzt. Nach der Zugabe des Zinks wurde die Badtempe-As part of the experiments, seven alloys were melted in air using electrolytic copper and nickel and at a temperature a little above the liquidus temperature, zinc pellets or a nickel-zinc master alloy added to the melts with a higher nickel content. After adding the zinc, the bath temperature was

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ratur auf die Gießtemperatur, d.h. auf etwa 83° oberhalb der Liquidustemperatur, erhöht und nach einem Zusatz von 0,1% Titan die Schmelze in Kokillen, vergossen. Die Blöcke wurden einige Stunden bei 815 bis 87O0C homogenisiert und alsdann entweder stranggepreßt oder geschmiedet.Temperature increased to the casting temperature, ie to about 83 ° above the liquidus temperature, and after adding 0.1% titanium, the melt was poured into molds. The ingots were homogenized for several hours at 815 to 87O 0 C and then either extruded or forged.

Die Zusammensetzungen der Versuchslegierungen ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle II, deren Legierungen 1 bis 4 unter 20% Nickel und deren Legierungen 5 bis 7 über 20% Nickel enthalten. Die Legierungen 1 bis 4 wurden eine Stunde bei 6200C lösungsgeglüht, in Wasser abgeschreckt, mit einer Querschnittsabnahme von 85% kaltgewalzt, 24 Stunden bei 4800C geglüht und in Luft abgekühlt. Die Legierungen 5 bis 7 wurden eine Stunde bei 65O0C lösungsgeglüht, in Wasser abgeschreckt, mit einer Querschnittsabnahme von 82% kaltgewalzt, vier Stunden bei 55O°C geglüht und in Luft abgekühlt. Die mechanischen Eigenschaften der Versuchslegierungen ergeben sich ebenfalls aus der Tabelle II.The compositions of the test alloys are shown in Table II below, whose alloys 1 to 4 contain less than 20% nickel and their alloys 5 to 7 contain more than 20% nickel. The alloys 1 to 4 were for one hour at 620 0 C solution heat treated, water quenched, cold rolled with a draft of 85%, annealed for 24 hours at 480 0 C and cooled in air. Alloys 5 to 7 were solution heat treated for one hour at 65O 0 C, water quenched, cold rolled with a draft of 82%, annealed for four hours at 55O ° C and cooled in air. The mechanical properties of the test alloys can also be found in Table II.

109817/1453109817/1453

2 O 5 Π Ο 82 O 5 Π Ο 8

Ni
(%)
Ni
(%)
Cu
(96)
Cu
(96)
TabelleTabel IIII Streck
grenze ρ
(kB/mm )
Stretch
limit ρ
(kB / mm)
Zugfestig
keit ρ
(kp/mm )
Tensile strength
speed ρ
(kp / mm)
Deh
nung
(96)
Deh
tion
(96)
Legierungalloy 10,0
14,7
10.0
14.7
51,7
49,2
51.7
49.2
Zn
(96)
Zn
(96)
45,8
47,6
45.8
47.6
61,2
65,0
61.2
65.0
32
29
32
29
1
2
1
2
15,415.4 48,348.3 38,3
36,1
38.3
36.1
55,755.7 68,868.8 2424
33 19,219.2 45,845.8 36,336.3 62,162.1 69,569.5 2121st 44th 25,525.5 40,140.1 35,035.0 72,372.3 81,581.5 1717th 55 30,230.2 36,736.7 34,434.4 67,567.5 83,583.5 2626th 66th 38,138.1 30,130.1 33,133.1 67,667.6 8989 2828 77th 31,731.7

Die Festigtatten der Legierungen mit dem feinkörnigen Zweiphasen-Gefüge sind weitaus höher als die Festigkeiten im lösungsgeglühten Zustand. So beträgt die Streckgrenze der Legierung 1 im lösungsgeglühten Zustand nur 18,5The strengthening pads of the alloys with the fine-grain two-phase structure are much higher than the strengths in the solution-annealed condition. So is the yield point of alloy 1 in the solution annealed condition only 18.5

ρ Ορ Ο

kp/mm und deren Zugfestigkeit nur 34,4 kp/mm , während die Streckgrenze der Legierung 7 im lösungsgeglühten Zu-kp / mm and its tensile strength only 34.4 kp / mm, while the yield strength of alloy 7 in the solution-annealed

2
stand nur 35,5 kp/mm bei einer Zugfestigkeit von 81,5
2
stood only 35.5 kp / mm with a tensile strength of 81.5

kp/mm beträgt.kp / mm.

Die hohe Dauerschwingfestigkeit zeigt sich bei einem Versuch mit der Legierung 3, die bei einer zyklischenThe high fatigue strength can be seen in an experiment with alloy 3, which in a cyclical

Ο f. ι Ο f. Ι

Biegebeanspruchung von 27,5 kp/mm nicht braöh.Bending load of 27.5 kp / mm not braöh.

Bei einem Werkstoff für Federn und andere hoher elastischer Beanspruchung unterliegenden Teilen soll das Verhältnis der 0,0196- und der O,O2?6-Streckgrenze zur O,2J6-Streckgrenze hoch sein. So beträgt beispielsweise dasIn the case of a material for springs and others, it is more elastic Parts subject to stress should be the ratio of the 0.0196 and the O, O2? 6 yield point to the 0.2J6 yield point be high. For example, this is

1098 17/U531098 17 / U53

-9- 2ü5fiO86-9- 2ü5fiO86

Verhältnis der 0,0196-Streckgrenze zur 0,296-ßtreckgrenzeRatio of the 0.0196 yield point to the 0.296 yield point

der Legierungen 6 und 7 0,68 : 1 bis 0,87 : 1 und dasof alloys 6 and 7 0.68: 1 to 0.87: 1 and that

Verhältnis der 0,0296-Streckgrenze zur 0,296-Streckgrenze 0,85 : 1 bis 0,96 : 1.Ratio of the 0.0296 yield strength to the 0.296 yield strength 0.85: 1 to 0.96: 1.

Die sich aufgrund des feinkörnigen Zweiphasen-Gefüges einstellende Festigkeit kann durch ein abschließendes Kaltverformen, das allerdings auf Kosten der Duktilität geht, weiter erhöht werden. Soll danach die Duktilität wieder angehoben werden, beispielsweise bei einem in mehreren Stichen zu ziehenden Draht, so kann das Rekristallisationsglühen wiederholt werden. Versuchsweise wurde hierzu die Legierung 3 eine Stunde bei 620°C lösungsgeglüht, in Luft abgekühlt, kalt verformt, 24 Stunden bei 4800C zum Zwecke der Rekristallisation und des Ausscheidens der f* -Phase geglüht und anschließend in Luft abgekühlt. Die nachfolgende Tabelle III gibt die mechanischen Eigenschaften der Legierung 3 nach der vorerwähnten Behandlung wieder, wobei 11KW" auf ein Kaltwalzen und 11RG" auf ein Rekristallisationsglühen hinweist und die Härte-Werte sich auf Rockwell 30 T beziehen.The strength that results from the fine-grain two-phase structure can be further increased by final cold forming, although this is at the expense of ductility. If the ductility is then to be increased again, for example in the case of a wire to be drawn in several passes, the recrystallization annealing can be repeated. Tentatively, the alloy was solution 3 for one hour at 620 ° C, cooled in air, cold worked, annealed for 24 hours at 480 0 C for the purpose of recrystallization and the withdrawal of the f * phase and then cooled in air. Table III below shows the mechanical properties of alloy 3 after the aforementioned treatment, with 11 KW "indicating cold rolling and 11 RG" indicating recrystallization annealing and the hardness values referring to Rockwell 30T.

KW -ιKW -ι + 2096 KW+ 2096 KW TabelleTabel IIIIII DehDeh Härtehardness KW HKW H + 5096 KW+ 5096 KW StreckStretch Zugtrain nungtion KW HKW H + 7096 KW+ 7096 KW grenze«border" festigfirm 0000 KW HKW H + RG+ RG Πςρ/nHB )Πςρ / nHB) keit 2 ability 2 (kp/mm )(kp / mm) 1818th 7979 8OX8OX 50,550.5 7474 55 8484 80968096 7979 9595 33 8585 80968096 8989 9999 2424 7979 50965096 5555 6969 KRGKRG - RG- RG h RGh RG K RGK RG

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Ein Vergleich der oberen und der unteren Versuchsdaten zeigt, daß nach einer beträchtlichen Kaltverformung durch ein zweites Rekristallisationsglühen die Legierung praktisch wieder in denselben Zustand gebracht werden kann, wie nach dem ursprünglichen Rekristallisations- bzw. Ausscheidungsglühen. Dies stellt für die Praxis einen wesentlichen Vorteil dar.A comparison of the upper and lower test data shows that after considerable cold working through a second recrystallization annealing can bring the alloy back into practically the same state, as after the original recrystallization or precipitation annealing. In practice this represents one significant advantage.

Versuche haben im übrigen erwiesen, daß die elektrische Leitfähigkeit der verformten Legierung im wesentlichen derjenigen von Nickel-Silber ext vergleichbarem Nickelgehalt entspricht.Experiments have also shown that the electrical conductivity of the deformed alloy is essentially nickel content comparable to that of nickel-silver is equivalent to.

Die verformte Legierung nach der Erfindung besitzt eine bemerkenswerte Verformbarkeit bei erhöhten Temperaturen. So besaß beispielsweise eine Zugprobe der Legierung 5 mit dem erfindungsgemäßen feinkörnigen Zweiphasen-Gefüge bei einer Belastung mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von anfangs 0,6 mm je 25 mm und Minute bei 48O°C eine einschnürungsfreie Dehnung von 3Ο55ί. Außerdem trat bei der Dehnung kein Kornwachstum auf. Sine andere Zugprobe derselben Legierung wurde in ähnlicher Weise bei A80°C in der Weise gedehnt, daß die Dehnungsgeschwindigkeit graduell von 0,05 auf 1,2 mm/min erhöht wurde. Dabei ergab sich eine einschnürungsfreie Dehnung von etwa 3OO# ohne Bruch.The deformed alloy according to the invention has remarkable ductility at elevated temperatures. For example, a tensile specimen of alloy 5 with the fine-grain two-phase structure according to the invention was included a load with constant expansion rate of initially 0.6 mm per 25 mm and minute at 480 ° C a constriction-free Elongation of 3Ο55ί. In addition, the Elongation no grain growth. Another tensile specimen of the same alloy was tested in a similar manner at A80 ° C in stretched in such a way that the rate of stretching was gradually increased from 0.05 to 1.2 mm / min. It resulted a constriction-free elongation of about 300 # without breakage.

Wie bereits erwähnt, müssen der Verformungsgrad, die Glühtemperatur und die Glühzeit bein Rekristallisationsglühen auf die Legierungs2usanmensetzung abgestimmt werden, um ein optimales ßefüge zu erhalten. Ein solches Gefüge liegt vor, wenn die um -Phase voll rekristallisieri;, das ganze GefUge homogen und die R -Teilchen feindispe^s:.und gleichachsig an den Korngrenzen, über die gesamte <£,-Phase verteilt ausgeschieden ist. Aber selbst solche verformten Legierungen, die nicht in allen Punkten mit VorstehendemAs already mentioned, the degree of deformation, the annealing temperature and the annealing time for recrystallization annealing must be adjusted to the composition of the alloy in order to obtain an optimal structure. Such a structure exists when the um phase is fully recrystallized, the whole structure is homogeneous and the R particles are finely dispersed : and equiaxed at the grain boundaries, distributed over the entire <£, phase. But even such deformed alloys, which are not in all respects with the above

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übereinstimmen, besitzen noch ausgezeichnete technologische Eigenschaften.match, still own excellent technological Properties.

Die nach verschiedenen Behandlungen festgestellten Gefüge lassen sich wie folgt klassifizieren:The structures found after various treatments can be classified as follows:

A sehr gutA very good

B voll rekristallisierte ct>-Phase, bei gewisser Inhomogenität aufgrund von Konzentrationen der β-Phase, "B fully recrystallized ct> phase, with a certain inhomogeneity due to concentrations of the β phase, "

C 80% der ds, -Phase sind rekristallisiert und ein kleinerer Teil der β -Phase nicht gleichachsig;C 80% of the ds, phase are recrystallized and a smaller part of the β phase is not equiaxed;

D <£· -Phase voll rekristallisiert, /3-Phase nicht völlig gleichachsig;D <£ · phase fully recrystallized, / 3 phase not completely equiaxed;

E ct-Phase voll rekristallisiert, Gefüge teilweise frei von β -Ausscheidungen;E ct phase fully recrystallized, structure partially free of β- precipitates;

F dL-Phase nicht rekristallisiert, ß-Phase an den Gleitlinien und den Korngrenzen;F dL phase not recrystallized, ß phase to the Slip lines and the grain boundaries;

G wie F, jedoch stärkere Konzentrationen der -Phase;G as F, but with stronger concentrations of the phase;

Die Gefüge gemäß A bis D können als zufriedenstellend gelten, so daß sämtliche Legierungen mit solchen Gefügen unter die Erfindung fallen, während Legierungen mit Gefügen gemäß E bis G außerhalb der Erfindung liegen. In der nachfolgenden Tabelle IV sind die Gefüge der Legierungen 1 bis 3 unter Berücksichtigung unterschiedlicher Querschnittsabnahmen beim Kaltwalzen und unterschiedlicher Glühtemperaturen und -zeiten beim Rekristallisationsglühen gekennzeichnet.The structures according to A to D can be considered satisfactory, so that all alloys with such structures fall under the invention, while alloys with structures according to E to G are outside the invention. In Table IV below, the structures of alloys 1 to 3 are different, taking into account different ones Reductions in cross-section during cold rolling and different annealing temperatures and times during recrystallization annealing marked.

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Legierungalloy 96 KW96 KW TabelleTabel 66th IVIV 22 425425 0C 0 C 22 4800C480 0 C 2424 Glüht enroe raturGlows enroe rature GG 37O0C37O 0 C GG 66th 2424 CC. 66th AA. 11 7272 Glühzeit 2Glow time 2 AA. 2424 AA. CC. CC. AA. AA. AA. 11 85'85 ' GG AA. GG AA. AA. AA. AA. AA. AA. 11 9696 AA. -- AA. - AA. AA. EE. AA. BB. 22 7272 AA. GG AA. EE. FF. DD. EE. -- AA. OO 22 8585 -- GG - AA. AA. AA. AA. BB. AA. CDCD 22 9696 FF. -- EE. -- AA. AA. EE. AA. DD. 33 7272 FF. . F. F. AA. FF. -- EE. DD. -- AA. 33 8585 -- .Ot..Ot. -- EE. EE. AA. AA. BB. AA. *·*
cn
* · *
cn
33 9696 FF. GG AA. AA. AA.
FF. EE.

O CD OO CD O CD OO CD

Die vorstehende Tabelle zeigt die Bedeutung des Verformungsgrades. Gute Ergebnisse zeigen sich nämlich bei einem Verformungsgrad von mindestens 8596 und einem 24-stündigen Glühen bei mindestens 4250C. Außerdem zeigt Tabelle IV, daß mit steigendem Nickelgehalt auch der Verformungsgrad sowie die Glühtemperatur und/oder -zeit steigen sollten.The table above shows the significance of the degree of deformation. Good results show in fact with a deformation rate of at least 8596 and a 24-hour annealing at least 425 0 C. In addition, Table IV shows that also the degree of deformation as well as the annealing temperature and / or time should increase with increasing nickel content.

Aus der erfindungsgemäßen Legierung können Bleche, Bänder, Platinen, Stäbe, Knüppel, Draht und andere Walz- sowie Strangpreßprodukte hergestellt werden; sie eignet sich insbesondere als Werkstoff für Tafelgeschirr, beispielsweise Bestecke bzw. Gabeln, Löffeln, Buttermesser, Schüsseln, Töpfe, Schalen und andere üblicherweise als Geschirre bezeichnete Gegenstände, sowie für Federn, beispielsweise Barometerfedern, Diaphragmafedern und elektrische Kontaktfedern, Schlüssel für Musikinstrumente, chirurgische und medizinische Instrumente und unechten Schmuck. Außerdem kann die Legierung auch als Träger zum plattieren mit Silber dienen.From the alloy according to the invention, sheets, strips, blanks, rods, billets, wire and other rolled as well as Extrusion products are produced; it is particularly suitable as a material for tableware, for example Cutlery or forks, spoons, butter knives, bowls, pots, bowls and others commonly called Items designated as harnesses, as well as for springs, for example barometer springs, diaphragm springs and electric contact springs, keys for musical instruments, surgical and medical instruments and spurious Jewellery. In addition, the alloy can also serve as a carrier for plating with silver.

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Claims (9)

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London. S.W. 1, Großbritannien Patentansprüche:International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London. S.W. 1, Great Britain claims: 1. Verformbare Nickel-Zink-Legierung, bestehend aus 4 bis1. Deformable nickel-zinc alloy, consisting of 4 to ^ 71% Nickel, 29 bis 40% Zink und O bis 2% Blei, Rest ein-^ 71% nickel, 29 to 40% zinc and O to 2% lead, the remainder Ψ schließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer Ψ Finally, copper impurities caused by the smelting process mit einer Umwandlungstemperatur deroC/cC -Umwandlung von 427 bis 649°C, gekennzeichnet durch ein feinkörniges, im wesentlichen aus feindispers und interkristallin in einem cC-Grundgefüge ausgeschiedener β-Phase bestehendes Zweiphasen-Gefüge.with a conversion temperature of theoC / cC + ß- conversion of 427 to 649 ° C, characterized by a fine-grained two-phase structure consisting essentially of finely dispersed and intercrystalline β-phase precipitated in a cC basic structure. 2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf oder innerhalb des Kurvenzuges BCFGB liegende Zusammensetzung.2. Alloy according to claim 1, characterized by one on or within the curve BCFGB lying composition. 3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des <A- und des β -Korns unter 5 Mikron liegt.3. Alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the grain size of the <A and the β grain is below 5 microns. 4. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Nickelgehalt von 10 bis 20%.4. Alloy according to one or more of claims 1 to 3, characterized by a nickel content of 10 to 20%. 5. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, ge kennzeichnet durch einen Nickelgehalt von 33 bis 40%.5. Alloy according to one or more of claims 1 to 3, characterized by a nickel content from 33 to 40%. 6(jl Verfahren zur Wärmebehandlung einer Legierung nach den6 (jl Process for the heat treatment of an alloy according to the Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnetClaims 1 to 5, characterized 109817/ 1 453109817/1 453 durch eine Kaltverformung des einphasigen <C-GefÜges sowie ein anschließendes Rekristallisations- und Ausscheidungsglühen· by cold deformation of the single-phase <C structure as well as a subsequent recrystallization and precipitation annealing 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rekristallisations- und Ausscheidungsglühen 30 bi
der Legierung erfolgt.
7. The method according to claim 6, characterized in that the recrystallization and precipitation annealing 30 bi
the alloy takes place.
scheidungsglühen 30 bis 110° unter der UmwandlungstemperaturDivisional annealing 30 to 110 ° below the transformation temperature
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung vor der Kaltverformung lösungsgeglüht wird.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that that the alloy is solution annealed before cold working. 9. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 8 als Werkstoff für Gegenstände, die wie Tafelgeschirr, Bestecke, Federn, medizinische Instrumente, Schmuck eine hohe Festigkeit und Duktilität besitzen müssen.9. Use of an alloy according to claims 1 to 8 as a material for objects such as tableware, Cutlery, feathers, medical instruments, jewelry must have high strength and ductility. 109817/U53109817 / U53 LeerseiteBlank page
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