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Naturharte Kupfer-Legierungen

2,558 bytes removed, 08:59, 4 January 2023
Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen (Neusilber)
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Werkstoff<br />Bezeichnung<br />EN UNS
!Zusammensetzung<br />[wt%]
!Dichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]
ausgeprägte Festigkeitszunahme.
<xr id="fig:Phase_diagram_of_copper_zinc_for_the_range_of_0_60_wt_zinc"/><!--Fig. 5.5:--> Zustandsdiagramm Kupfer-Zink für den Bereich 0 bis 60 Massen-% Zink
 
<xr id="fig:Mechanical_properties_of_brass_ depending_on_the_copper_content_after_cold_working_of_0_and_50"/><!--Fig. 5.6:--> Festigkeitseigenschaften von Messing in Abhängigkeit vom Kupfergehalt (Kaltumformung 0 und 50%)
 
<xr id="fig:Strain hardening of CuZn36 by cold forming"/><!--Fig. 5.7:--> Verfestigungsverhalten von CuZn36 durch Kaltumformung
 
<xr id="fig:Softening of CuZn36 after 3 hrs annealing after 25% cold working"/><!--Fig. 5.8:--> Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 25%
<div class="multiple-images">
den USA) sowie die Mehrstoffzinnbronze
CuSn3Zn9.
In (<!--5.10--><xr id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn"/> ) ist die kupferreiche Seite des
Zustandsdiagramms für das System
Kupfer-Zinn dargestellt. Die durch Kaltumformung
erzielbaren Festigkeitswerte sind
denen des Messings überlegen (Bild5.11<xr id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)"/>). Sie steigen mit wachsendem Zinngehalt
deutlich an. Am Beispiel von CuSn8
sind das Verformungs- und Erweichungsverhalten
aufgeführt (<xr id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working"/><!--Figures 5.12--> and und <xr id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.13-->).
Das Relaxationsverhalten der Kupfer-Zinn-
Legierungen ist bis ca. 100°C günstig,
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Werkstoff<br />Bezeichnung<br />EN UNS
!Zusammensetzung<br />[wt%]
!Dichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]
<sup>1)</sup> t: Banddicke max 0,5 mm
<xr id="fig:Softening of CuZn36 50"/><!--Fig. 5.9:--> Softening of CuZn36 after 3 hrs annealing after 50% cold working)
 
<xr id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn"/><!--Fig. 5.10:--> Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn)
 
<xr id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)"/><!--Fig. 5.11:--> Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)
 
<xr id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working"/><!--Fig. 5.12:--> Strain hardening of CuSn8 by cold working
 
<xr id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.13:--> Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Softening of CuZn36 50">
[[File:Softening of CuZn36 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Erweichungsverhalten von CuZn36 after 3 hrs annealing after nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50% cold working</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn">
[[File:Phase diagram of the Cu Sn system.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of the CuZustandsdiagramm Kupfer-Sn system for the range of Zinn für den Bereich 0 bis 30 wtMassen-% SnZinn</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)">
[[File:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content.jpg|left|thumb|<caption>Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content Festigkeitseigenschaften von Zinnbronze in Abhängigkeit vom Zinngehalt(cold working Kaltumformung 0 and und 50%)</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuSn8 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of Verfestigungsverhalten von CuSn8 by cold workingdurch Kaltumformung</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
[[File:Softening of CuSn8 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Erweichungsverhalten von CuSn8 after 3 hrs annealing after nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50% cold working</caption>]]
</figure>
</div>
<div class="clear"></div>
====<!--5.1.4.3-->CopperKupfer-Nickel-Zinc Alloys Zink-Legierungen (German SilverNeusilber)====
Despite its lower electrical conductivityDie günstigen Federeigenschaften, the good spring properties, high corrosion resistance, and the good workability make copperdie hohe Korrosionsbeständigkeit und diegute Verarbeitbarkeit machen Kupfer-Nickel-nickelZink-zinc alloys a frequently used spring contact carrier in switches and relaysLegierungen trotz derniedrigen elektrischen Leitfähigkeit zu einem häufig eingesetzten Federwerkstofffür Schalter und Relais. As illustrated in the phase diagram the most commonly used materials are in the &alpha; Wie dem Zustandsdiagramm zu entnehmen ist,liegen die verwendeten Werkstoffe im "-range which means that they are single-phase alloys Bereich, stellen demnach einphasigeLegierungen dar (<xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--(Fig. 5.14)-->). The formability and strength properties of german silver are comparable to those of the copperDie Umformbarkeit und die Festigkeitseigenschaftenvon Neusilber sind mit denen von Kupfer-Zinn-tin alloysLegierungen vergleichbar. The work hardening and softening behavior is illustrated on the example of CuNi12Zn24 in Das Verfestigungs- und Erweichungsverhalten zeigendie Bilder (<xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Figures 5.15--> and und <xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--5.16-->) am Beispiel von CuNi12Zn24 .
The relaxation behavior of CuHinsichtlich ihres Relaxationsverhaltens sind Kupfer-NiNickel-Zn alloys is superior to the one for the tin bronzesZink-Legierungender Zinnbronze überlegen. Additional advantages are the very good weldability, brazingHervorzuheben sind noch die sehr gute Schweißundproperties, and the high corrosion resistance of these copperLötbarkeit sowie die hohe Korrosionsbeständigkeit der Kupfer-Nickel-nickelZink-zinc alloysLegierungen.
<figtable id="tab:tab5.11">
<caption>'''<!--Table 5.11:-->Physical Properties of CopperPhysikalische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zinc AlloysZink-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!MaterialWerkstoff<br />DesignationBezeichnung<br />EN UNS !CompositionZusammensetzung<br />[wt%]!DensityDichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />ConductivityElektr. Leitfähigkeit!Electrical<br />Resistivity<br />Elektr. Widerstand[μΩ·cm]!Thermal<br />ConductivityWärmeleitfähigkeit<br />[W/(m·K)]!CoeffLin. Ausdehnungskoeff. of Linear<br />Thermal<br />Expansion<br />[10<sup>-6</sup>/K]!Modulus of<br />ElasticityE-Modul<br />[GPa]!Softening TemperatureErweichungstemperatur<br />(approxca. 10% loss in<br />strengthFestigkeitsabfall)<br />[°C]!Melting<br />Temp RangeSchmelzbereich<br />[°C]
|-
!
<figtable id="tab:tab5.12">
<caption>'''<!--Table 5.12:-->Mechanical Properties of CopperMechanische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zinc AlloysZink-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!MaterialWerkstoff!Hardness<br />ConditionZustand!Tensile Strength Zugfestigkeit R<sub>m</sub><br />[MPa]!0,2% Yield StrengthDehngrenze<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]!ElongationBruchdehnung<br />A<sub>50</sub><br />[%]!Vickers<br />HardnessVickershärte<br />HV!Bend RadiusBiegeradius<sup>1)</sup><br />perpendicular tomin senkrecht zur<br />rolling directionWalzrichtung!Bend RadiusBiegeradius<sup>1)</sup><br />min parallel tozur<br />rolling directionWalzrichtung!Spring Bending<br />Limit Federbiegegrenze σ<sub>FB</sub><br />[MPa]!Spring Fatigue<br />Limit Biegewechselfestigkeit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
|-
|CuNi12Zn24
|}
</figtable>
<sup>1)</sup> t: Strip thickness Banddicke max. 0.,5 mm <xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--Fig. 5.14:--> Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials <xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Fig. 5.15:--> Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working <xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.16:--> Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials">
[[File:Copper rich region of the termary copper nickel zinc phase diagram.jpg|right|thumb|Copper rich region of the ternary copperFigure 10: Kupferecke des ternären Zustandsdiagramms Kupfer-nickelNickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materialsZink mit Existenzbereich der handelsüblichen Neusilber-Legierungen]]
</figure>
<figure id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuNi 12Zn24 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of Verfestigungsverhalten von CuNi12Zn24 by cold workingdurch Kaltumformung</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
[[File:Softening of CuNi12Zn24 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Erweichungsverhalten von CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50% cold working</caption>]]
</figure>
</div>
<div class="clear"></div>
====<!--5.1.4.4-->CopperKupfer-SilverSilber-(Cadmium) Alloys -Legierungen (Silver BronzeSilberbronze)====
Besides the low-allowed Neben dem niedriglegierten CuAg0.,1 other copper materials with higher silver contents werden auch Kupfer-Werkstoffe mithöherem Silberanteil (2bis 6 Massen-6 wt%) are also used as contacts carrier materialsals Kontaktträgerwerkstoffe eingesetzt. Some of them contain additionally Sie enthalten teilweise noch 1.,5 wtMassen-% Cd. The phase diagram Wie aus dem Zustandsdiagrammzu erkennen ist, sind Kupfer-Silber-Legierungen prinzipiell aushärtbar,jedoch ist die dadurch erreichbare Festigkeitssteigerung gering (<xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--(Fig. 5.17)--> shows that in principle the CuAg alloys can be precipitation hardened, but the possible increase in mechanical strength is rather small).
CopperKupfer-silver alloys have good spring properties and compared to other spring materials have a high electrical conductivity Silber-Legierungen weisen günstige Federeigenschaften und im Vergleichzu anderen Federwerkstoffen eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeitauf (<xr id="tab:tab5.13"/> <!--(Tab. 5.13)--> and und <xr id="tab:tab5.14"/><!--(Tab. 5.14)-->). The mechanical strength values in the strongly worked condition are comparable to those of the copperDie Festigkeitswerte im stark verformten Zustandkommen denen der Kupfer-tin alloysZinn-Legierungen nahe. Work hardening and softening behavior are shown for the example of Verfestigungs- und Erweichungsverhaltensind am Beispiel von CuAg2 dargestellt [[#figures5|(Figs. 13 – 15)]]<!--(Figs. 5.18 – 5.20)-->. For the relaxation behavior the silver bronzes are superior to German silver and tin bronzeIm Relaxationsverhalten ist die Silberbronze dem Neusilber und derZinnbronze überlegen.
Because of their good spring properties combined with high electrical conductivity silver bronzes are suitable for the use contact springs Wegen der günstigen Federeigenschaften in relaysVerbindung mit der sehr hohenunder higher current loadselektrischen Leitfähigkeit eignen sich Silberbronzen z. Taking advantage of their high temperature stability they are also used as current carrying contacts B. für Kontaktfedern in high voltage switchgear and as electrode material for resistance weldingRelais bei hoher Strombelastung. Daneben werden sie wegen ihrer hohenWarmfestigkeit als Trägerwerkstoffe für stromführende Dauerkontakte in Schaltgerätender Hochspannungstechnik sowie als Elektrodenwerkstoffe für dasWiderstandsschweißen eingesetzt.
<figtable id="tab:tab5.13">
<caption>'''<!--Table 5.13:-->Physical Properties of Selected CopperPhysikalische Eigenschaften einiger Kupfer-SilverSilber-(Cadmium) Alloys-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!MaterialWerkstoff<br />DesignationBezeichnung<br />EN UNS !CompositionZusammensetzung<br />[wt%]!DensityDichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />ConductivityElektr. Leitfähigkeit!Electrical<br />Resistivity<br />Elektr. Widerstand[μΩ·cm]!Thermal<br />ConductivityWärmeleitfähigkeit<br />[W/(m·K)]!CoeffLin. Ausdehnungskoeff. of Linear<br />Thermal<br />Expansion<br />[10<sup>-6</sup>/K]!Modulus of<br />ElasticityE-Modul<br />[GPa]!Softening TemperatureErweichungstemperatur<br />(approxca. 10% loss in<br />strengthFestigkeitsabfall)<br />[°C]!Melting<br />Temp RangeSchmelzbereich<br />[°C]
|-
!
!
|-
|CuAg2<br />not standardizednicht genormt<br />
|Ag 2<br />Cu Rest<br />
|9.0
|1050 - 1075
|-
|CuAg2Cd1,5<br />not standardizednicht genormt<br />
|Ag 2<br />Cd1,5<br />Cu Rest
|9.0
|970 - 1055
|-
|CuAg6<br />not standardizednicht genormt<br />
|Ag 6<br />Cu Rest
|9.2
<figtable id="tab:tab5.14">
<caption>'''<!--Table 5.14:-->Mechanical Properties of Selected CopperMechanische Eigenschaften einiger Kupfer-SilverSilber-(Cadmium) Alloys-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!MaterialWerkstoff!Hardness<br />ConditionZustand!Tensile Strength Zugfestigkeit R<sub>m</sub><br />[MPa]!0,2% Yield StrengthDehngrenze<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]!ElongationBruchdehnung<br />A<sub>50</sub><br />[%]!Vickers<br />HardnessVickershärte<br />HV!Bend RadiusBiegeradius<sup>1)</sup><br />perpendicular tomin senkrecht zur<br />rolling directionWalzrichtung!Bend RadiusBiegeradius<sup>1)</sup><br />min parallel tozur<br />rolling directionWalzrichtung!Spring Bending<br />Limit Federbiegegrenze σ<sub>FB</sub><br />[MPa]!Spring Fatigue<br />Limit Biegewechselfestigkeit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
|-
|CuAg2
|}
</figtable>
<sup>1)</sup> t: Strip thickness Banddicke max. 0.,5 mm <div id="figures5"> <xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--Fig. 5.17:--> Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver <xr id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working"/><!--Fig. 5.18:--> Strain hardening of CuAg2 by cold working
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working"/><!--Fig. 5.19:--> Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working
 
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working"/><!--Fig. 5.20:--> Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working
</div>
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver">
[[File:Phase diagram of copper silver.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of copperZustandsdiag ramm Kupfer-silver for the range of Silber für den Bereich 0 bis 40 wtMassen-% silverSilber</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuAg2 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of Verfestigungsverhalten von CuAg2 by cold workingdurch Kaltumformung</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working">
[[File:Softening of CuAg2 40.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Erweichungsverhalten von CuAg2 after 1 hr annealing after nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40% cold working</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working">
[[File:Softening of CuAg2 80.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Erweichungsverhalten von CuAg2 after 1 hr annealing after nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80% cold working</caption>]]
</figure>
</div>

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