2,315
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→Kupfer-Chrom-Legierungen
Temperatur rasch abnehmende Löslichkeit des Berylliums im Kupfer. Wie aus
dem Zustandsschaubild für CuBe ersichtlich, sind bei ca. 780°C 2,4 Massen-%
Be in Kupfer löslich (<xr id="fig:Phase_diagram_of_copperberyllium_with_temperature_ranges_for_brazing_and_annealing_treatments"/><!--(Fig. 5.28)-->). In diesem Temperaturbereich wärmebehandelte
CuBe-Legierungen sind homogen („lösungsglühen“). Der homogene Zustand
kann durch schnelles Abkühlen auf Raumtemperatur eingefroren werden („abschrecken“).
von 325°C wird die gewünschte Ausscheidungshärtung erreicht, die einen
deutlichen Anstieg der Festigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit von CuBe
bewirkt (<xr id="tab:Physical_Properties_of_Selected_Copper_Beryllium_Alloys"/><!--(Tab. 5.17)-->). Die erreichbaren Festigkeits- und Härtewerte sind abhängigvon der Glühtemperatur und Glühdauer sowie vom Umformgrad (Tab. 5.18) und<xr id="tab:Mechanical Properties of Selected Copper-Beryllium Alloys"/><!--(Table 5.18)--> and und [[#figures7|(Figs. 43 2 – 754)]]<!--(Figs. 5.29 - 5.31)-->.
Kupfer-Legierungen ohne toxische bzw. deklarationspfichtige
Elemente z.B. CuNiCoSi zielt in Richtung CuBe-Ersatz.
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Precipitation_hardening_of_CuBe2_(soft)_at_325°C">
[[File:Precipitation hardening of CuBe2 (soft) at 325C.jpg|left|thumb|<caption>Precipitation hardening of Aushärtung von CuBe2 (softweich) at bei 325°C</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Precipitation_hardening_of_CuBe2_(half hard)_at_different_annealing_temperatures">
[[File:Precipitation hardening of CuBe2 half hard.jpg|left|thumb|<caption>Precipitation hardening of Aushärtung von CuBe2 (half hardhalbhart) at different annealing temperaturesbei verschiedenen Anlasstemperaturen</caption>]]
</figure>
</div>
<figtable id="tab:Physical_Properties_of_Selected_Copper_Beryllium_Alloys">
<caption>'''<!--Table 5.17:-->Physical Properties of Selected CopperPhysikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Beryllium Alloys-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Material<br />DesignationWerkstoff Bezeichnung<br />EN UNS !CompositionZusammensetzung<br />[wtMassen-%]!DensityDichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />Conductivity Elektr. Leitfähigkeit!Electrical<br />ResistivityElektr. Widerstand<br />[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]
|-
!
|Be 1.6 - 1.8<br />Co 0.3<br />Ni 0.3<br />Cu Rest
|8.4
|8 - 9[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />12 - 13[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />11[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|14 - 16<br />21 - 22<br />19
|11 - 12.5[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />7.7 - 8.3[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />9.1[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|110
|17
|125[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />135[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]
|ca. 380
|890 - 1000
|Be 1.8 - 2.1<br />Co 0.3<br />Ni 0.3<br />Cu Rest
|8.3
|8 - 9[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />12 - 13[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />11[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|14 - 16<br />21 - 22<br />19
|11 - 12.5[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />7.7 - 8.3[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />9.1[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|110
|17
|125[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />135[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]
|ca. 380
|870 - 980
|Co 2.0 - 2.8<br />Be 0.4 - 0.7<br />Ni 0.3<br />Cu Rest
|8.8
|11 - 14[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />25 - 27[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />27 - 34[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|19 - 24<br />43 - 47<br />47 - 59
|7.1 - 9.1[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />3.7 - 4.0[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />2.9[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|210
|18
|131[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />138[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]
|ca. 450
|1030 - 1070
|Ni 1.4 - 2.2<br />Be 0.2 - 0.6<br />Co 0.3<br />Cu Rest
|8.8
|11 - 14[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />25 - 27[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />27 - 34[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|19 - 24<br />43 - 47<br />47 - 59
|7.1 - 9.1[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />3.7 - 4.0[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]<br />2.9[[#text-reference3|<sup>c</sup>]]
|230
|18
|131[[#text-reference1|<sup>a</sup>]]<br />138[[#text-reference2|<sup>b</sup>]]
|ca. 480
|1060 - 1100
|}
<div id="text-reference1"><sub>a</sub> lösungsgeglüht und kaltumgeformt</div>
<div id="text-reference2"><sub>b</sub> lösungsgeglüht, kaltumgeformt und ausscheidungsgehärtet</div>
<div id="text-reference3"><sub>c</sub> lösungsgeglüht, kaltumgeformt und ausscheidungsgehärtet im Werk (werksvergütet)</div>
</figtable>
<figtable id="tab:Mechanical Properties of Selected Copper-Beryllium Alloys">
<caption>'''<!--Table 5.18:-->Mechanical Properties of Selected CopperMechanische Eigenschaften von Kupfer-Beryllium 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[[#text-reference4|<sup>1)</sup>]]<br />perpendicular tomin senkrecht zur<br />rolling directionWalzrichtung!Bend RadiusBiegeradius[[#text-reference4|<sup>1)</sup>]]<br />min parallel tozur<br />rolling directionWalzrichtung!Spring BendingFederbiegegrenze<br />Limit σ<sub>FB</sub><br />[MPa]!Spring FatigueBiegewechselfestigkeit<br />Limit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
|-
|CuBe1,7
|R 390[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 680[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 1030[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 1240[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 680[[#text-reference7|<sup>c</sup>]]<br />R 1100[[#text-reference7|<sup>c</sup>]]
|380 -520<br />680 - 820<br />1030 - 1240<br />1240 - 1380<br />680 - 750<br />1100 - 1200
|≥ 180<br />≥ 600<br />≥ 900<br />≥ 1070<br />≥ 480<br />≥ 930
|-
|CuBe2
|R 410[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 690[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 1140[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 1310[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 690[[#text-reference7|<sup>c</sup>]]<br />R 1200[[#text-reference7|<sup>c</sup>]]
|410 -540<br />690 - 820<br />1140 - 1310<br />1310 - 1480<br />690 - 760<br />1200 - 1320
|≥ 190<br />≥ 650<br />≥ 1000<br />≥ 1150<br />≥ 480<br />≥ 1030
|-
|CuCo2Be<br />CuNi2Be
|R 250[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 550[[#text-reference5|<sup>a</sup>]]<br />R 650[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 850[[#text-reference6|<sup>b</sup>]]<br />R 520[[#text-reference7|<sup>c</sup>]]
|250 - 380<br />550 - 700<br />650 - 820<br />850 - 1000<br />520 - 620
|≥ 140<br />≥ 450<br />≥ 520<br />≥ 750<br />≥ 340
| <br /> <br />220<br />250<br />210
|}
</figtablediv id="text-reference4"><supsub>1)</supsub> t: Strip thickness Banddicke max. 0.,5 mm<br /div><supdiv id="text-reference5"><sub>a</supsub>solution annealed, and cold rolledlösungsgeglüht und kaltumgeformt<br /div> <supdiv id="text-reference6"><sub>b</supsub>solution annealedlösungsgeglüht, cold rolled, and precipitation hardenedkaltumgeformt und ausscheidungsgehärtet<br /div> <supdiv id="text-reference7"><sub>c</supsub>solution annealed, cold rolledlösungsgeglüht, and precipitation hardened at mill kaltumgeformt und ausscheidungsgehärtet im Werk (mill hardenedwerksvergütet)</div></figtable> ====<!--5.1.6.2--br/>Other Precipitation Hardening Copper Alloys==== =====<!--5.1.6.2.1--br/>Copper-Chromium Alloys=====
Kupfer-Chrom ist, wie das Zustandsdiagramm zeigt, ähnlich wie Kupfer-Beryllium aushärtbar (<div xr id="figures5fig:Copper corner of the copper-chromium phase diagram for up to 0.8 wt% chromium"/><!--(Fig. 5.32)-->). Im ausgehärteten Zustand ist CuCr begrenztkaltumformbar. Es weist gegenüber Kupfer eine stark erhöhte Warmfestigkeitbei hoher elektrischer Leitfähigkeit auf. Härte und elektrische Leitfähigkeit vonKupfer-Chrom in Abhängigkeit von der Kaltumformung und den Aushärtebedingungensind in Figure [[#figures8|6 bis 9]]<!--Figs. 5.33 und 5.35--> dargestellt (<xr id="tab:Physical Properties of Other Precipitation Hardening Copper Alloys"/><!--(Tables 5.19)--> und <xr id="tab:Mechanical Properties of Other Precipitation Hardening Copper Alloys"/><!--(Tab. 5.20)-->).
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Copper corner of the copper-chromium phase diagram for up to 0.8 wt% chromium">
[[File:Copper corner of the copper chromium phase diagram.jpg|left|thumb|<caption>Copper corner of the copperKupferecke des Zustandsdiagramms Kupfer-chromium phase diagram for up to Chrom bis 0.,8 wtMassen-% chromiumChrom</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of precipitation hardened and subsequently cold worked CuCr1">
[[File:Softening of precipitation hardened and subsequently cold worked CuCr1.jpg|left|thumb|<caption>Softening of precipitation-hardened and subsequently cold worked Erweichungsverhalten von warmausgehärtetem und nachverformtem CuCr1 after 4hrs annealing</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Electrical conductivity of precipitation hardened CuCr 0.6">
[[File:Electrical conductivity of precipitation hardened CuCr 0.6.jpg|left|thumb|<caption>Electrical conductivity of precipitation hardened CuCr 0.Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von lösungsgeglühtem CuCr0,6 as a function of annealing conditionsvon der Glühbehandlung</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Hardness of precipitation hardened CuCr 0.6">
[[File:Hardness of precipitation hardened CuCr 0.6.jpg|left|thumb|<caption>Hardness of precipitation hardened Abhängigkeit der Härte von lösungsgeglühtem CuCr 0.,6 as a function of annealing conditionsvon der Glühbehandlung</caption>]]
</figure>
<figure id="fig:Electrical conductivity and hardness of precipitation hardened CuCr 0.6">
[[File:Electrical conductivity and hardness of precipitation hardened CuCr 0.6.jpg|left|thumb|<caption>Electrical conductivity and hardness of precipitation hardened Elektrische Leitfähigkeit und Härte von warmausgehärtetem CuCr 0.,6 after cold workingnach Kaltumformung</caption>]]
</figure>
</div>
<figtable id="tab:Physical Properties of Other Precipitation Hardening Copper Alloys">
<caption>'''<!--Table 5.19:-->Physical Properties of Other Precipitation Hardening Copper AlloysPhysikalische Eigenschaften weiterer aushärtbarer Kupfer-Legierungen'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Material<br />DesignationWerkstoff Bezeichnung<br />EN UNS !CompositionZusammensetzung<br />[wtMassen-%]!DensityDichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />Conductivity Elektr. Leitfähigkeit!Electrical<br />ResistivityElektr. Widerstand<br />[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]
|-
!
|Cr 0.3 - 1.2<br />Cu Rest
|8.89
|26[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />48[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|45[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />83[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|3.8[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />2.1[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|170[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />315[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]
|17
|112
|Zr 0.1 - 0.3<br />Cu Rest
|8.9
|35[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />52[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|60[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />90[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|2.9[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />1.9[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|340[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]
|16
|135
|Cr 0.5 - 1.2<br />Zr 0.03 - 0.3<br />Cu Rest
|8.92
|20[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />43[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|34[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />74[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|5.0[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />2.3[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]|170[[#text-reference8|<sup>a</sup>]]<br />310 - 330[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]
|16
|110<sup>a</sup><br />130[[#text-reference9|<sup>b</sup>]]
|ca. 500
|1070 - 1080
|}
<div id="text-reference8"><sub>a</sub> lösungsgeglüht und kaltumgeformt</div>
<div id="text-reference9"><sub>b</sub> lösungsgeglüht, kaltumgeformt und ausscheidungsgehärtet</div>
</figtable>
<figtable id="tab:Mechanical Properties of Other Precipitation Hardening Copper Alloys">
<caption>'''<!--Table 5.20:-->Mechanical Properties of Other Precipitation Hardening Copper AlloysMechanische Eigenschaften weiterer aushärtbarer Kupfer-Legierungen'''</caption>
<table class="twocolortable">
<tr><th><p class="s16">MaterialWerkstoff</p></th><th><p class="s16">Hardness</p><p class="s16">Condi- tionZustand</p></th><th><p class="s16">TensileZugfestigkeit</p><p class="s16">Strength R<span class="s18">m</span></p><p class="s16">[MPa]</p></th><th><p class="s16">0,2% YieldDehngrenze</p><p class="s16">Strength R<span class="s18">p02</span></p><p class="s16">[MPa]</p></th><th><p class="s16">ElongationBruchdehnung</p><p class="s16">A50</p><p class="s16">[%]</p></th><th><p class="s16">Vickers</p><p class="s16">HardnessVickershärte</p><p class="s16">HV</p></th><th><p class="s16">Spring BendingFederbiegegrenze</p><p class="s16">Limit <span class="s19">F</span><span class="s18">FB </span>[MPa]</p></th></tr><tr><td><p class="s16">CuCr</p></td><td><p class="s16">R 230<span class="s18">a</span></p><p class="s16">R 400<span class="s18">a </span>R 450<span class="s18">b </span>R 550<span class="s18">b</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 230</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 400</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 450</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 550</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 80</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 295</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 325</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 440</span></p></td><td><p class="s16">30</p><p class="s16">10</p><p class="s16">10</p><p class="s16">8</p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 55</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 120</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 130</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 150</span></p></td><td><p class="s16">350</p></td></tr><tr><td><p class="s16">CuZr</p></td><td><p class="s16">R 260<span class="s18">a</span></p><p class="s16">R 370<span class="s18">a </span>R 400<span class="s18">b </span>R 420<span class="s18">b</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 260</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 370</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 400</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 420</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 100</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 270</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 280</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 400</span></p></td><td><p class="s16">35</p><p class="s16">12</p><p class="s16">12</p><p class="s16">10</p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 55</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 100</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 105</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 115</span></p></td><td><p class="s16">280</p></td></tr><tr><td><p class="s16">CuCr1Zr</p></td><td><p class="s16">R 200<span class="s18">a</span></p><p class="s16">R 400<span class="s18">b</span></p><p class="s16">R 450<span class="s18">b</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 200</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 400</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 450</span></p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 60</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 210</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 360</span></p></td><td><p class="s16">30</p><p class="s16">12</p><p class="s16">10</p></td><td><p class="s33">><span class="s16"> 70</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 140</span></p><p class="s33">><span class="s16"> 155</span></p></td><td><p class="s16">420</p></td></tr></table>
</figtable>
=====<!--5.1.6.2.2-->CopperKupfer-Zirconium Alloys===== The solubility of Zirconium in copper is 0.15 wt% Zr at the eutectic temperature of 980°C <xr id="fig:Copper corner of the copper zirconium for up to 0.5Zirkon-wt zirconium"/><!--(Fig. 5.36)-->. Copper-zirconium materials have a similar properties spectrum compared to the one for copper-chromium materials. At room temperature the mechanical properties of copper-zirconium are less suitable than those of copper chromium, its temperature stability is however at least the same. =====<!--5.1.6.2.3-->Copper-Chromium-Zirconium AlloysLegierungen=====
Anstatt der früher üblichen Werkstoffe CuCr und CuZr wird seit einigen Jahren dieaushärtbare Dreistofflegierung CuCr1Zr eingesetzt. Dieser Werkstoff zeichnet sichdurch hohe Festigkeitswerte auch bei erhöhten Temperaturen und eine sehr hoheAnlaufbeständigkeit sowie hohe Erweichungstemperaturen aus. Im ausgehärtetenZustand weist CuCr1Zr eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf (<xr id="fig:Softening of CuCr1Zr after 1hr annealing"/><!--Fig. (Bild 5.37:)--> Softening of CuCr1Zr after 1 hr annealing and after 90% cold working).Neben ihrem Einsatz als mechanisch und thermisch hochbeanspruchbare Teile,z.B. als Kontakttulpen in Hochspannungsschaltern, ist auch ihre Verwendung alsElektrodenwerkstoffe für das Widerstandsschweißen hervorzuheben.
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Copper corner of the copper zirconium for up to 0.5-wt zirconium">
[[File:Copper corner of the copper zirconium for up to 0.5-wt zirconium.jpg|right|thumb|Copper corner of the copperFigure 10: Kupferecke des Zustandsdiagramms Kupfer- zirconium for up to Zirkon bis 0.,5 wtMassen-% zirconiumZirkon]]
</figure>
<figure id="fig:Softening of CuCr1Zr after 1hr annealing">
[[File:Softening of CuCr1Zr after 1hr annealing.jpg|right|thumb|Softening of Figure 11: Erweichungsverhalten von CuCr1Zr after 1 hr annealing and after nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 90% cold working]]
</figure>
</div>