DE3331654A1

DE3331654A1 - Kupfer-beryllium-legierung und ihre herstellung

Info

Publication number: DE3331654A1
Application number: DE19833331654
Authority: DE
Inventors: Sherwood Skinging Spring Pa. Goldstein; Henry T. Shoemarkersville Pa. McClelland; Paul J. Boyertown Pa. Scherbner
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1984-03-08
Also published as: JPH0713283B2; FR2532662B1; GB2126247B; CA1207166A; FR2532662A1; GB8322584D0; US4425168A; GB2126247A; JPS5959851A

Description

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Kupfer-Beryllium-Legierung und das Verfahren zur Herstellung der Legierung.

Für die Verwendung in Verbindern (connector applications) werden schwierig herstellbare Teile aus Kupfer-Beryllium-Legierungen geformt. Das Material für derartige Anwendungen muß sowohl fest als auch formbar sein.

Der Trend hin zu den miniaturisierten Verbindungen hat einen Bedarf für eine Kupfer-Beryllium-Legierung von verbessertem Formänderungsvermögen mit geringer oder keiner Festigkeitsverminderung hervorgerufen. Eine derartige Legierung und das Herstellungsverfahren dafür werden durch die vorliegende Erfindung geschaffen.

Zwei Abhandlungen, die sich mit einer verbesserten walzgehärteten (mill hardened) Kupfer-Beryllium-Legierung für die Anwendung in Verbindungen beschäftigen, sind mit den Titeln "Improved Mill Hardened Beryllium Copper Strip for Connector Applications" und "Properties of an Advanced Mill Hardened Beryllium Copper Strip for Connector Applications" überschrieben. Die erste Abhandlung wurde beim 13° Annual Connector Symposium 1980 vorgestellt. Die zweite Abhandlung erschien in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Electrical Connector Study Group", die für das 14. Annual Connector Symposium im November 1981 vorbereitet worden war. Ferner offenbaren noch andere Literaturstellen Kupfer-Beryllium-Legierungen und/oder das dafür vorgesehene Verfahren. Diese Literaturstellen bestehen aus den US-Patenten 1 974 839_f 1 975 113,

2 257 708, 2 412 447, 3 138 493, 3 196 006, 3 536 540,

3 753 696, 3 841 922, 3 985 589 und 4 179 314. Obwohl

in keiner dieser Veröffentlichungen die vorliegende Erfindung offenbart wird, erscheint das Patent 1 974 839 als das am nächsten kommende. Es offenbart jedoch nicht ein Verfahren zur Verbesserung des Formänderungsvermögens mit geringer oder keiner Festigkeitsverminderung und somit auch nicht die vorliegende Erfindung.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Eupfer-Beryllium-Legierung und ein Verfahren für die Herstellung der Legierung zu schaffen.

Die vorangegangenen und andere Aufgaben der Erfindung •werden durch die folgende genaue Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Abbildungen, die einen Teil dieser Ausführungen darstellen, beschrieben. Es stellen dar;

Fig. 1 ein Diagramm der Formänderungsfestigkeit (yield strength) als Funktion des Krümmungsradius von 180° zum Dickenverhältnis (R/D) der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellten Proben,

Fig, 2 eine Mikrophotographie mit 500-facher Vergrößerung einer Probe, nachdem sie bei 254⁰C (49O⁰F) 6 Stunden gehärtet wurde, und

5 eine Mikrophotographie mit 500-facher Vergrößerung einer Probe, nachdem sie bei 316⁰C (60O⁰F) entspannungsvergütet wurde.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Das Verfahren mit folgenden Stufen: Vorbereiten einer Kupfer-Beryllium-Schmelze, Gießen der Schmelze, Warmbearbeiten des gegossenen Kupfer-Berylliums, Vergüten (Glühen) (annealing) des Kupfer-Berylliums, Kaltbearbeiten des vergüteten Kupfer-Berylliums und Aushärten des Kupfer-Berylliums ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbesserung folgende Stufen aufweist: Lösungsvergüten (solution annealing) des kaltbearbeiteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 691⁰C (1275°F) bis 746⁰C (1375⁰F), Härten des vergüteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 204⁰C (400°F) bis 304⁰C (58O⁰F), Kaltbearbeiten des gehärteten Kupfer-Berylliums und Entspannungsvergüten des kaltbearbeiteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 204⁰C (400°F) bis 371⁰C (700°F). Warm- bzw. Kaltwalzen stellen die üblichen Mittel des Warm- und Kaltbearbeitens dar.

Das kaltbearbeitete Kupfer-Beryllium wird bei einer Temperatur von 691⁰C (1275⁰F) bis 746°C (1375⁰F) und vorzugsweise bei einer Temperatur von 699⁰C (1290⁰F) bis 732⁰C (1350⁰F) lösungsvergütet. Lösungsvergütungen finden herkömmlicherweise bei einer höheren Temperatur von 788⁰C (145O⁰F) bis 804⁰C (1480⁰F) statt. Höhere Temperaturen kürzen die Periode des Vergütens ab und erhöhen deshalb die Produktionsrate. Niedrige Temperaturen werden durch feinere Körnung begleitet. Obwohl der Grund, warum die niedrige Temperatur der vorliegenden Erfindung nützlich ist, nicht sicher bekannt ist, ist es anzunehmen, daß sie zu einer feineren Körnung und umgekehrt zu einer verbesserten Formbarkeit beiträgt. Material mit feinerer

Körnung ist auch für die Ausbildung der "Orangenschalen"-Ober-

fläehe (orange peel surface) weniger empfänglich. Die Dauer der Temperatur (time at temperature) kann nicht

auf eine bestimmte Art und Weise festgesetzt werden, da sie von verschiedenen bekannten Faktoren abhängig ist.

Im allgemeinen beträgt sie weniger als 12 Minuten und üblicherweise weniger als 5 Minuten.

Das vergütete Kupfer-Beryllium wird bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 304°C (580⁰F) und vorzugsweise bei einer Temperatur von 232⁰C (450°F) bis 266⁰C (510⁰F) (nicht vollständig) ausgehärtet (underaged), um die Entwicklung der gewünschten mechanischen Eigenschaften zu unterstützen. Die Aushärtung findet bei einer Temperatur von 304°C (580⁰F) oder weniger statt, da angenommen wird, daß sich nicht erwünschte Ablagerungen (precipitates) bei höheren Temperaturen bilden. Die Dauer der Temperatur kann nicht auf eine bestimmte Art und Weise festgelegt werden, da sie von verschiedenen bekannten Faktoren abhängt« Sie beträgt im allgemeinen mehr als 2 Stunden und üblicherweise mehr als 3 Stunden.

Das ausgehärtete Material wird kaltbearbeitet, um seine Festigkeit zu erhöhen. Das Kaltbearbeiten führt im allgemeinen zu den Endabmessungen. Es resultiert im allgemeinen in einer Abnahme der Dicke um wenigstens 3 %- Die Reduzierung beträgt im allgemeinen weniger als 10 %.

Das kaltbearbeitete Material wird bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 371⁰C (700⁰F) entspannungsvergütet. Die Temperatur der Entspannungsvergütung beträgt im all-

- ίο -

gemeinen 26O⁰C (500⁰F) bis 343⁰C (65O⁰F) und üblicherweise 304⁰C (580⁰F) bis 327⁰C (620⁰F). Die Entspannungsvergütüng verbessert die Formbarkeit des kaltbearbeiteten Materials ohne wesentliche Beeinträchtigung der Festigkeit. Die Dauer der Temperatur kann nicht auf eine bestimmte Art und Weise festgelegt werden, da sie von verschiedenen bekannten Faktoren abhängt. Sie beträgt im allgemeinen ■weniger als 7 Minuten und üblicherweise weniger als 5 Minuten.

Die Stufen im Oberbegriff sind nicht im einzelnen dargelegt. Sie sind dem Fachmann bekannt und in vielen einschließlich der hierin zitierten Literaturstellen offenbart.

Das Verfahren kann und sollte vorzugsweise eine Überalterungs-Warmbehandlung (overaging heat treatment) bei einem zwischengeschalteten Kaltverformungsschritt (cold working gauge) aufweisen. Die Behandlung findet vor der Lösungsvergütung (solution annealing) bei einer Temperatur von 691⁰C (1275⁰F) bis 746⁰C (1375⁰F) statt. Sie läuft im allgemeinen bei einer Temperatur von wenigstens 482⁰C (900⁰F) für eine Zeitspanne von wenigstens 6 Stunden und üblicherweise bei einer Temperatur von wenigstens 538⁰C (1000⁰F) in einem Zeltraum von wenigstens 8 Stunden ab.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung von einer Anzahl von Kupfer-Beryllium-Legierungen anwendbar. Diese Legierungen werden im allgemeinen 0,4 bis 2,5 % Beryllium, bis zu 3,5 % des Materials aus der Gruppe Kobalt und Nickel, bis zu 0,5 % des Materials aus der Gruppe Titan und Zirkonium und wenigstens 90 % Kupfer enthalten.

Die Legierung der vorliegenden Erfindung enthält im v/es entlichen, in Gewichtsprozent ausgedrückt, 0,4 bis 2,5 % Beryllium, bis zu 3,5 % des Materials aus der Gruppe Kobalt und Nickel, bis zu 0,5 % des Materials aus der Gruppe Titan und Zirkonium, bis zu 0,3 % Eisen, bis zu 0,7 # Silizium, bis zu 0,3 % Aluminium, bis zu 1,0 % Zinn, bis zu 3,0 % Zink, bis zu 1,0 % Blei und als Rest im wesentlichen Kupfer. Die behandelte Legierung ist durch gleichgerichtete äquiaxiale (equiaxed) Körner gekennzeichnet. Die Körner haben eine durchschnittliche Korngröße von weniger als

9 pm. Im wesentlichen (85 % oder mehr) sind ä.le Körner weniger als 12 pn groß. Eine bevorzugte Ausführung besitzt eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 7 pn» wobei im wesentlichen (85 % oder mehr) die Körner weniger als

10 pn groß sind. Der Beryllium-Gehalt der Legierung beträgt Üblicherweise zwischen 1,5 und 2,0 %. Die Korngrenzablagerungen (grain boundary precipitates), die nicht erwünscht sind, sind üblicherweise auf Größenordnungen von weniger als 1 % begrenzt. Die Legierung kann ebenfalls eine Formänderungsfestigkeit und ein Verhältnis des Krümmungsradius von 180° zu Dicke innerhalb der schraffierten Fläche von Fig. 1 besitzen. Fig. 1 wird nachfolgend erörtert. Korngrößenbestimmungen stimmen mit der ASIM-Kennzeichnung: E 112-81 überein.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen verschiedene Aspekte der Erfindung.

Beispiel I

Kupfer-Beryllium wurde geschmolzen, gegossen, auf ein Maß von ungefähr 7,62 mm (0,3 inch) warmgewalzt, bei einer Temperatur von ungefähr 799°C (1470⁰F) ungefähr 3 Stunden vergütet (geglüht), auf ein Maß von ungefähr 2,29 mm (0,09 inch) kaltgewalzt, bei dieser Temperatur von ungefähr 802⁰C (1475⁰F) strangvergütet (strand annealed), auf ein Maß von ungefähr 0,635 mm (0,025 inch) mit zwischengeschalteten Strangvergüten bei einer Temperatur von ungefähr 802°C (1475°F) kaltgewalzt, bei 566⁰C (1050°F) 10 Stunden warmbehandelt, auf eine Abmessung von ungefähr 0,239 mm (0,0094 inch) kaltgewalzt, bei 704⁰C (1300⁰F) strangvergütet, wie unten beschrieben, nicht vollständig gealtert, wie nachfolgend beschrieben, kaltgewalzt und bei 316⁰C (600°F) 2 Minuten in einem Salzbad entspannungsvergütet. Das Strangvergüten bei 704⁰C (1300⁰F) fand in einem Ofen, der eine heiße Zone von ungefähr 6,1 m (20 feet) hat, bei einer Geschwindigkeit von 1,62 m (5,3 feet) pro Minute statt. Das nicht vollständige Altern fand bei drei verschiedenen Temperaturen (243°C (470°F), 249⁰C (480°F) und 254°C (490⁰F)) für drei verschiedene Zeitspannen (4, 5 und 6 Stunden) statt. Das Kaltwalzen erfolgte auf drei verschiedene Zielabmessungen hin (0,213 mm (0,0084 inch), 0,198 mm (0,0078 inch) und 0,193 mm (0,0076 inch)). Die Variablen der nicht vollständigen Alterung (Temperatur und Zeit) ergaben neun Gruppen von Proben. Die kaltgewalzte Variable (Abmessung) erhöhte die Anzahl der Probengruppen auf

Die chemische Zusammensetzung des kaltgewalzten Kupfer-Beryllium-Streifens ist in Tabelle I nachfolgend dargestellt.

Tabelle I Element Gewichts-^

Be 1,91

Pe 0,10

Si 0,14

Al 0,03

Co 0,28

Sn 0,03

Zn <0,01 Ni 0,04

Cr 0,005

Mn~ 0,005

Ag 0,01

Nicht vollständig gealterte Proben wurden parallel zur Walzrichtung auf Reißfestigkeit, 0,2 #ige Formänderungsfestigkeit und Dehnung getestet. Diese Proben wurden nicht auf die Endabmessxmg kaltgewalzt. Die Testergebnisse sind unten in Tabelle II aufgeführt.

	243 243 243	4 5 6	97,3 105,3 106,7	670,9 726,0 735,7	Formänderungsfestigkeit* (ksi) (MPa)	496,4 539,2 575,0	Dehnung* {%)	I -P- I	t « « « 1 ( *
	249 249 249	4 5 6	103,4 112,8 116,5	712,9 777,7 803,2	72,0 78,2 83,4	548,1 606,7 652,9	21,8 22,8 16,0		β C e • < * t < β t « i 4 4 f
	254 254 254	4 5 6	120,0 120,8 131,9	827,4 832,9 909,4	79,5 88,0 94,7	630,9 681,2 715,7	16,0 14,0 10,8		I * t C i C • *
Tabelle II	^Durchschnitt zweier Werte mit vollständigen Altern bei 254⁰C	Ausnahme (490⁰F)	91,5 98,8 103,8	der Dehnung nach dem nicht für 6 Stunden.	20,0 10,0 18,0		3331654
Alterungstemperatur Alterungszeit Reißfestigkeit* (⁰F) (⁰C) (Stunden) (ksi) (MPa)
470 470 470
480 480 480
490 490 490

Die Proben, die nicht vollständig gealtert und bezüglich einer Endabmessung kaltgewalzt wurden, wurden auf Reißfestigkeit, 0,2 &Lge Formänderungsfestigkeit und Dehnung getestet. Die Proben sind nachfolgend in Tabelle III dargelegt.

Tabelle III

Proben Nr.	Alterungstem peratur _A (⁰F) (⁰C)	243 243 243	Alterungs zeit Stunden	Kaltwalzen* (96 Reduktion)
A B C	470 470 470	243 243 243	4 4 4	13,3 19,7 22,6
D E F	470 470 470	243 243 243	5 5 5	13,3 20,0 21,6
G H I	470 470 470	249 249 249	6 6 6	12,0 20,2 21,8
J K L	480 480 480	249 249 249	4 4 4	12,3 18,7 20,9
M N 0	480 480 480	249 249 249	5 5 5	11,2 20,7 21,7
P Q R	480 480 480	254 254 254	6 6 6	12,1 17,0 19,7
S T U	490 490 490	254 254 254	4 4 4	11,3 19,3 19,8
V W X	490 490 490	254 254 254	5 5 5	11,0 16,9 19,8
Y Z AA	490 490 490	6 6 6	12,2 19,6 20,9

*Durchschix .tt zweier Werte

	Tabelle ITi	Reißfestigkeit* (ksi) (MPa)	803,9 879,8 906,7	r	763,9 841,2 868,0	Dehnung
Proben Nr.	116,6 127,6 131,5	845,4 934,2 957,7	Formänderungs festigkeit* (ksi) (MPa)	803,9 885,3 903,9	14,3 5,3 3,0
A B C	122,6 135,5 138,9	899,8 963,9 983,9	110,8 122 125,9	856,3 917,7 933,6	13,8 4^0
D E F	130,5 139,8 142,7	887,4 969,4 994,2	116,6 128,4 131,1	838,4 923,9 939,1	11,0 4,5 3,5
G H I	128,7 140,6 144,2	918,4 995,6 1020,4	124,2 133,1 135,4	852,9 945,3 966,0	12,8 5,8 3,8
J K L	133,2 144,4 148,0	989,4 1054,2 1063,9	121,6 134,0 136,2	932,2 993,5 1001,1	13,5 3,5 3,3
M N 0	143,5 152,9 154,3	959,8 1045,9 1048	123,7 137,1 140,1	883,9 979,7 990,8	*I'⁵* 4,Ό
P Q R	139,2 151,7 152,0	1035,6 1090,1 1098,3	135,2 144,1 145,2	966,0 1015,6 1020,4	7,3 4,5 4,0
S T U	150,2 158,1 159,3	1061,8 1126,6 1132,8	128,2 142,1 143,7	985,3 1043,9 1043,2	8,0 3,3 1,5
V W X	154,0 163,4 164,3	140,2 147,3 148,0		7,5 4,0 3,0
Y Z AA	142,9 151,4 151,3

»Durchschnitt zweier Werte

Die nicht vollständig gealterten, auf Endabmessung hin kaltgewalzten und entspannungsvergüteten Proben wurden auf Reißfestigkeit, 0,2 %ige Formänderungsfestigkeit, Dehnung und bezüglich des Verhältnisses Krümmungsradius von 180° zu Dicke (R/D) getestet. Die Proben sind nachfolgend in Tabelle V aufgeführt. Die Ergebnisse der Tests erscheinen unten in Tabelle VI. Die R/D-Werte in Tabelle VI stellen die besten Werte von verschiedenen Tests dar. Die Proben wurden um 180° und mit einem festgelegten Innenradius der Krümmung gebogen. Die Proben wurden in der Nähe ihrer Enden von abgerundeten Schultern der Testbefestigung gestützt. Es wurde durch einen Dorn eine Last auf den Zwischenraum zwischen den zwei Stützen aufgebracht. Ein BcLterium für das Versagen stellt das Auftreten von Spalten auf der Dehnungsoberfläche der Probe im Anschluß an die Biegung dar.

Proben Nr.	Alterungstem- Oeratur _n (⁰F) (⁰C)	243 243 243
A« Β« C	470 470 470	243 243
D' pt	47P 470	243 243 243
G' H¹ I»	470 470 470	249 249 249
J¹ K' L¹	480 480 480	249 249 249
Μ« Ν» O'	480 480 480	249 249 249
P' R«	480 480 480	254 254 254
S» Τ« U¹	490 490 490	254 254 254
V ¥' Χ«	490 490 490	254 254 254
Υ« Z' AA¹	490 490 490

Tabelle V

Alterungszeit (Stunden)

4 4 4

5 5

6 6 6

4 4 4

5 5 5

6 6 6

4 4 4

5 5 5

6 6 6

Kaltwalzen* (% Reduktion)

12,2 20,0 22,1

13,5 20,4

12,5 18,5 20,9

12,1 20,4 19,6

11,4 19,3 20,7

10,8 19,4 19,1

12,1 17,4 19,6

10,7 18,2 19,3

13,0 19,3 20,9

*Durchschnitt zweier Werte mit Ausnahme der Probe F¹, die den Durchschnitt von drei Werten darstellt.

Proben Nr.	Reißfestig keit* (ksi) (MPa)	817,0 875,6 888,0	Formänderungs festigkeit* (ksi) (14Pa)	719,8 797,7 815,6	Dehnung* (90	Radius/ Dicke
A' Β· C*	118,5 127,0 128,8	862,5 925,3	104,4 115,7 118,3	765,3 854,9	19 16,3 15,0	0,72 0,80 0,81
D¹ F'	125,1 134,2	905,3 961,8 977,0	111,0 124,0	820,5 890,1 915,6	13,5 13,2	1,0 1,3
G¹ H' I'	131,3 139,5 141,7	898,4 941,1 947,3	119,0 129,1 132,8	808,8 872,2 881,8	15,5 14,3 12,8	1,20 1,56 1,60
J' K¹ L'	130,3 136,5 137,4	925,3 989,4 1001,8	117,3 126,5 127,9	837,0 926,0 941,1	17,0 14,5 13,3	1,20 1,57 1,56
Μ» N¹ 0'	134,2 143,5 145,3	982,5 992,2 1032,1	121,4 134,3 136,5	900,5 926,0 974,2	17,0 12,5 11,3	1,20 1,57 1,60
Ρ« Q^f R*	142,5 143,9 149,7	954,2 1024,6 1030,1	130,6 134,3 141,3	892,2 965,3 974,9	14,8 13,3 11,0	1,44 1,87 1,86
S« Τ· U'	138,4 148,6 149,4	1011,5 1068,7 1066,6	129,4 140,0 141,4	936,3 1006,6 1012,2	9,0 11,3 8,0	1,45 1,80 1,85
V» W Χ»	146,7 155,0 154,7	1042,5 1098,3 1047,6	135,8 146,0 146,8	976,3 1030,8 1039,0	13,8 9,5 7,5	1,44 2,10 2,10
Υ· Z¹ AA¹	151,2 159,3 159,2	141,6 149,5 150,7	11,8 8,0 7,0	1,70 2,40 2,40

*Durehschnitt zweier Werte mit Ausnahme der Probe F¹, die den Durchschnitt von drei Werten darstellt.

Ein Diagramm der Formänderungsfestigkeit als Funktion der R/D-Werte der Proben A* bis AA* mit Ausnahme der Proben H, J, K, L und Q ergibt die schraffierte Fläche von Fig. 1. Die schraffierte Fläche stellt einen Bereich der Formänderungsfestigkeiten dar, den man für einen besonderen R/D-Wert zu erzielen erwartet, oder umgekehrt einen Bereich von R/D-Werten für eine besondere Formänderungsfestigkeit, wenn das Material gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Die schraffierte Fläche stellt eine Kombination von Eigenschaften dar, die sich mit typischen früher gezeigten Eigenschaften sehr gut vergleichen lassen. Sie zeigen niedrige R/D-Werte bei gleicher Formänderungsfestigkeit und im Gegensatz dazu höhere Formänderungsfestigkeiten bei gleichen R/D-Werten.

Ein Vergleich der Tabellen II, IV und VI zeigt, wie das Kaltbearbeiten die Festigkeit des nicht vollständig gealterten Materials und wie die Entspannungsvergütung die Formbarkeit des kaltbearbeiteten Materials ohne Festigkeitsverlust wesentlich verbessert. Die vorliegende Erfindung wendet eine nicht vollständige Alterungsbehandlung, eine Kaltbearbeitung des gealterten Materials und eine Entspannungsvergütung an.

Ein Mikrobild mit 500-fächer Vergrößerung von bei 254°C (49O⁰F) für 6 Stunden gehärteten Material zeigt Fig. 2. Das Material zeichnet sich durch gleichgerichtete Körner aus. Die durchschnittliche Korngröße des Materials beträgt 6 pm.

In der Hauptsache (85 % oder mehr) sind alle Körner weniger als 10 pm groß. Die Korngrenzablagerungen liegen "bei weniger als 1 %. Korngrößenmessungen erfolgen in Übereinstimmung mit der ASTM-Kennzeichnung: E 112-81.

Beispiel II

Kupfer-Beryllium wurde geschmolzen, gegossen, auf ein Maß von ungefähr 7,62 mm (0,3 inch) warmgewalzt, bei einer Temperatur von ungefähr 799⁰C (1470⁰F) ungefähr 3 Stunden vergütet, auf eine Abmessung von ungefähr 2,29 mm (0,09 inch) kaltgewalzt, bei einer Temperatur von ungefähr 802⁰C (1475⁰F) strangvergütet, auf ein Maß von ungefähr 1,14 mm (0,045 inch) mit einem zwischengeschalteten Strangvergüten bei einer Temperatur von ungefähr 802⁰C (1475⁰F) kaltgewalzt, bei 566°C (1050⁰F) 10 Stunden warmbehandelt, auf ein Maß von ungefähr 0,41 mm (0,016 inch) kaltgewalzt, bei 704⁰C (1300⁰F) strangvergütet, bei 243⁰C (470⁰F) 5,5 Stunden nicht vollständig gealtert, auf ein Maß von 0,356 mm (0,014 inch) kaltgewalzt und bei 316⁰C (600⁰F) entspannungsvergütet. Das Strangvergüten fand in einem Ofen mit einer heißen Zone von ungefähr 6,1 m (20 feet) bei 704⁰C (1300⁰F) und mit einer Geschwindigkeit von 1,62 m (5,3 feet) pro Minute statt. Das Entspannungsvergüten fand in einem 12,2 m (40 foot)-Ofen bei einer Geschwindigkeit von 2,93 m (9,6 feet) pro Minute statt.

Die chemische Zusammensetzung des kaltgewalzten Kupfer-Beryllium-Streifens ist nachfolgend in Tabelle VII aufgelistet.

Tabelle VII Element Gewichts-^ *

Be 1,94

Fe 0,10

Si 0,14

Al 0,05

Co 0,22

Sn 0,03

Pb 0,002

Zn 0,03

Ni 0,06

Cr 0,005

Mn 0,010

Ag 0,01

* Durchschnitt von zwei Analysen

Die Proben vrarden auf Reißfestigkeit, 0,2 %±ge Formänderungsfestigkeit und Dehnung getestet. Die Ergebrfsse der Tests erscheinen unten in Tabelle VIII.

Tabelle VIII

Reißfestigkeit* Formänderungsfestigkeit* Dehnung* (ksi) (MPa) (ksi) __ (MPa) (%)

129,8 894,9 117,3 808,8 17,7

*Durchschnittvielfacher Proben von beiden Enden einer Rolle (coil)

Die Proben wurden ebenfalls wie die Proben von Beispiel I auf das Verhältnis Krümmungsradius von 180° zu Dicke (R/D) getestet. 85 % der getesteten Proben hatten einen R/D-Wert von ungefähr 1. Über 85 % der getesteten Proben fallen in den schraffierten Bereich von Fig. 1.

Ein Mikrobild mit 500-facher Vergrößerung einer entspannungsvergüteten Probe ist in Fig. 3 gezeigt. Das Material ist durch gleichgerichtete Körner gekennzeichnet. Die durchschnittliche Korngröße des Materials beträgt 6 pn. Im wesentlichen (85 % oder mehr) sind alle Körner weniger als 10 pa groß. .Korngrenzablagerungen liegen uner 1 %. Die Korngrößenmessungen stimmen mit der ASTM-Kennzeichnung: E 112-81 überein.

Es ist für den Fachmann naheliegend, daß die neuen Lehren der hier in Verbindung mit spezifischen Beispielen offenbarten Erfindung verschiedene andere Veränderungen und Anwendungen möglich machen. Zusätzlich ist der Schutzumfang der beigefügten Ansprüche nicht auf die spezifischen Beispiele der hier beschriebenen Erfindung beschränkt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Kupfer-Beryllium-Legierung mit folgenden Stufen: Vorbereiten einer Kupfer-Beryllium-Schmelze, Gießen der Schmelze, Warmbearbeiten des gegossenen Kupfer-Berylliums, Vergüten des Kupfer-Berylliums, Kaltbearbeiten des vergüteten Kupfer-Berylliums und Aushärten des Kupfer-Berylliums, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Stufen aufweist: Lösungsvergüten des kaltbearbeiteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 691⁰C (1275°F) bis 746°C (1375°F), Aushärtung dieses vergüteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 304⁰C (580⁰F), Kaltbearbeitung dieses gehärteten Kupfer-Berylliums und Entspannungsvergüten dieses kaltbearbeiteten Kupfer-Berylliums bei einer Temperatur von 204⁰C (400°F) bis 371⁰C (700⁰F).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltbearbeitete Kupfer-Beryllium bei einer Temperatur von 699⁰C (129O°F) bis 732⁰C (1350⁰F) lösungsvergütet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Lösungsvergüten bei einer Temperatur von 691⁰C (1275⁰F) bis 746⁰C (1375⁰F) weniger als 12 Minuten dauert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das LösungsvergUten bei einer Temperatur von 691⁰C (1275°F) bis 746⁰C (1375°F) weniger als 5 Minuten dauert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vergütete Kupfer-Beryllium bei einer Temperatur von 232°C (450°F) bis 266⁰C (51O⁰F) gehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Aushärtung bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 304⁰C (580⁰F) in einem Zeitraum von \tfenigstens 2 Stunden stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung bei einer Temperatur von 204°C (400⁰F) bis 304⁰C (58O⁰F) wenigstens 3 Stunden dauert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gealterte Kupfer-Beryllium auf die Endabmessungen kaltverformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltbearbeitung eine Reduktion der Dicke um wenigstens 3 % hervorruft.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltbearbeitung eine Reduktion der Dicke um wenigstens 10 % ergibt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltbearbeitete Kupfer-Beryllium bei einer Temperatur von 260⁰C (500⁰F) bis 343⁰C (650⁰F) entspannungsvergütet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltbearbeitete Kupfer-Beryllium bei einer Temperatur von 304°C (580°F) bis 326°C (620⁰F) entspannungsvergütet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Entspannungsvergüten bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 371⁰C (700⁰F) in einem Zeitraum von weniger als 7 Minuten stattfindet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsvergüten bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) bis 371⁰C (70O⁰F) weniger als

5 Minuten dauert.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß es den Warmbehandlungsschritt des Kupfer-Berylliums auf eine zwischengeschaltete Kaltverformungsabmessung vor dieser Lös .angsvergütung bei einer Temperatur

von 691°C (1275⁰F) bis 746⁰C (1375⁰F), bei einer Temperatur von wenigstens 482°C (90O⁰F) in einem Zeitraum von wenigstens 6 Stunden enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer-Beryllium auf eine zwischengeschaltete Warmbearbeitungsabmessung vor diesem Lösungsvergüten bei einer Temperatur von 691⁰C (1275°F) bis 746⁰C (1375⁰F), bei einer Temperatur von wenigstens 538⁰C (100O⁰F) in einem Zeitraum von wenigstens

8 Stunden warmbehandelt wird.

17. Kupfer-Beryllium-Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie, in Gewichtsprozent ausgedrückt, 0,4 % bis 2,5 % Beryllium, bis zu 3,5 % des Materials aus der Gruppe Kobalt und Nickel, bis zu 0,5 % des Materials aus der Gruppe Titan und Zirkonium und wenigstens 90 % Kupfer aufweist.

18. Kupfer-Beryllium-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen, in Gewichtsprozent ausgedrückt, 0,4 bis 2,5 % Beryllium, bis zu 3,5 % des Materials aus der Gruppe Kobalt und Nickel, bis zu 0,5 % des Materials aus der Gruppe Titan und Zirkonium, bis zu 0j3 % Eisen, bis zu 0,7 % Silizium, bis zu 0,5 % Aluminium, bis zu 1,0 % Zinn, bis zu 3,0 % Zink, bis zu 1,0 % Blei, und der Rest im wesentlichen Kupfer enthält, xrobei diese Legierung durch eine gleichgerichtete Körnung gekennzeichnet ist, wobei . diese Körner eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 9 pn haben und alle Körner im wesentlichen weniger als 12 pm groß sind.

19. Kupfer-Beryllium-Legierung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,5 % Ms 2,0 % Beryllium enthält.

20. Kupfer-Beryllium-Legierung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner eine durchschnittliche Größe von weniger als 7 pm haben und daß alle Körner in der Hauptsache weniger als 10 um groß sind.

21. Kupfer-Beryllium-Legierung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß diese Legierung eine Formänderungsfestigkeit von 710,6 MPa (103 ksi) bis 1054,9 MPa (153 ksi) bei einem Verhältnis von Krümmungsradius von 180° zu Dicke von 2,8 bis 0,7 (Bereich innerhalb der schraffierten Fläche von Fig. 1) besitzt.