Informationsdruck i. 25 - über Kupfer

1.3.1 Kupfer-Zinn-ZinkZusätze von Zink haben für Kupfer-Zinn-Gusslegierungen eine großeBedeutung. Viele dieser Legierungenenthalten als drittes LegierungselementZink und machen die Gruppeder Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen(Rotguss) aus.Die üblichen Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungenweisen Zinkgehalte bis zu9 % auf. Die Kupferecke des SystemsKupfer-Zinn-Zink wurde ausführlichuntersucht und ist verhältnismäßig gutbekannt.Ein entsprechender Ausschnitt aus demZustandsschaubild Kupfer-Zinn ist inBild 4 wiedergegeben. Es tritt zwischenden gleichartig kristallisierenden festenPhasen in weitem Umfang Mischkristallbildungauf. Die Löslichkeit vonZinn und Zink in Kupfer ist in Bild 4durch die Grenzfläche des ternärenα-Mischkristalls dargestellt, der einehohe Zinklöslichkeit besitzt. Aufgrundvon Seigerungserscheinungen ist beiGusslegierungen schon bei niedrigenZinngehalten mit einem heterogenenGefüge zu rechnen. Zinkzusätze erhöhenim Gussgefüge den (α+δ)-Anteil.Mit einer homogenisierendenGlühung kann aber der α-Phasenraumerweitert werden.Die meisten Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungenenthalten außerdem nochbis zu 7 % Blei, das im festen Zustandin allen diesen Kupferlegierungenunlöslich ist.1.3.2 Kupfer-Zinn-BleiDie Gehalte an Blei liegen in denKupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungen(Guss-Zinn-Bleibronzen) meist weithöher als die von Zinn. Festigkeit undDehnung nehmen durch Bleizusätzeüber 1,5 % geringfügig ab.Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungenenthalten bis zu 26 % Blei, das imfesten Zustand unlöslich ist und imGefüge in Form von feinverteilten Teilchenvorliegt. Die Erstarrungsvorgängewerden durch den Bleigehalt praktischnicht beeinflusst und vollziehen sichwie bei binären Kupfer-Zinn-Legierungen.Einen Ausschnitt aus dem DreistoffsystemKupfer-Zinn-Blei zeigt Bild 5,in das auch genormte Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungen eingezeichnetsind. Demnach wird durch den Zinnzusatzdie im System Kupfer-Blei vorhandeneMischungslücke unterdrückt,die gebräuchlichen Gusslegierungenliegen alle außerhalb des Bereichesder Mischungslücke. Blei trägt in Gussteilenauch zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeitbei, speziell gegenSchwefelsäure. Bleizusätze verbesserndie Notlaufeigenschaften dieser Legierungsgruppe(Gleitwerkstoffe).1.3.3 Kupfer-Zinn-NickelKupfer-Zinn- und Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen enthalten gelegentlichNickel als Legierungsbestandteil.Nickelgehalte bis ca. 2,5 % verbessernbei etwa gleichbleibenden Festigkeitseigenschaftendie Zähigkeit und verminderndie Abhängigkeit der Festigkeitvon der Wanddicke (Wanddickeneinfluss).Außerdem erhöhen sie dieKorrosionsbeständigkeit der Gusslegierungen.Bild 6 gibt den Schnitt durch dasternäre Zustandsschaubild Kupfer-Zinn-Nickel für einen konstantenNickelgehalt von 2% wieder. DurchNickelzusatz werden die Liquidus- undSolidustemperaturen sowie (α+δ)-Anteil des Gefüges erhöht, außerdemdie Grenzen der homogenen festenLösung zu niedrigen Gehalten verschoben.Bild 4: Zustandsschaubild Kupfer-Zinn-Zink; Schnitt durch die Kupferecke bei einem VerhältnisZinn zu Zink 1:1 (DKI 1548)Bemerkenswert ist im Bild 6 das Auftreteneiner neuen Phase ϑ, die Nickelund Zinn etwa im Verhältnis 1:1 enthält.Gusslegierungen mit über 4 %Nickel besitzen eine Ausscheidungsfähigkeit.Gelegentlich wird hiervonGebrauch gemacht, um die günstigenGießeigenschaften der Kupfer-Zinn-Gusslegierungen mit verbesserten6|Deutsches Kupferinstitut