Kupfer-Chrom-Gusslegierung

Metallurgy
Kupfergusswerkstoff mit einem Chromgehalt von 0,4 bis 1,2 %, vorzugsweise 0,7 bis 1,1 %. Der Werkstoff ist in DIN EN 1982 genormt.

Die Gussstücke werden warm ausgehärtet und erreichen dabei hohe Festigkeit und Leitfähigkeit; sie werden für elektrische Kontakte und Schaltbauteile, Elektrodenhalter, stromführende Teile, Stranggusskokillen, Feuerbuchsteile, Schweißelektroden, Lötkolben und hochfeste, verschleißbeanspruchte Teile wie Zahnräder, Greifhaken, Klemmen unter anderem m. verwendet.

Wie aus dem Zustandsdiagramm hervorgeht, wird diese Legierung bei 1200 bis 1250°C vergossen (Bild 1). Das im Gusszustand ausgeschiedene Chrom (Bild 2) wird durch Glühen bei 980 bis 1020 °C wieder in Lösung gebracht; nach dem Abschrecken folgt eine Warmaushärtung zwischen 450 und 520 °C, wobei eine gesteuerte Wiederausscheidung des Chroms im Gefüge erzielt wird, die dem Werkstoff optimale Festigkeit und Leitfähigkeit verleiht. Nach DIN EN 1982 soll im ausgehärteten Zustand die elektrische Leitfähigkeit 45 MS/m betragen.

Die Verwendung dieser Werkstoffe hat nur Sinn, wenn von der Warmaushärtung Gebrauch gemacht wird. Die Einhaltung des Legierungsbereiches ist nicht leicht, da Guss-Kupfer-Chrom nicht als fertige Legierung bezogen werden kann. Der Grund hierfür ist die sehr hohe Sauerstoffaffinität des Chroms, die sowohl den eigentlichen Legierungsprozess erschwert, als auch einen beachtlichen Chromabbrand zur Folge haben kann. Chrommetall überzieht sich mit einer festhaftenden Oxidschicht und verhindert so eine innige Benetzung mit der Kupferschmelze. Es kommt daher sehr darauf an, eine einwandfreie Chromkupfer-Vorlegierung zu verwenden, die 5 bis 6 % Cr, besser jedoch 9 bis 12 % Cr, Rest Cu, enthalten sollte. Die Kupferaufbauschmelze muss vor dem Zusatz der Chrom-Vorlegierung mit Lithium, Kupfer-Calcium, Calciumborid oder Zink einwandfrei desoxidiert werden, damit sich beim Legierungsprozess kein Chromoxid bilden kann. Meist wird mit 3 g Lithium/100 kg Cu oder 0,2 bis 0,3 % Reinzink desoxidiert, wenn nichtoxidierend unter Holzkohle geschmolzen wurde. Eine Nachdesoxidation mit geringen Phosphorkupferzusätzen scheint zweckmäßig zu sein. Kreislaufmetalle werden meist nur zur Herstellung von normalem Gusskupfer Cu wiederverwendet, da es erfahrungsgemäß schwierig ist, diese nochmals für neue CuCr-Aufbauschmelzen einzusetzen.

Bild 1: Zustandsdiagramm Kupfer-Chrom© GIESSEREI LEXIKON
Gussgefüge einer Kupfer-Chrom-Legierung mit 0,50 % Cr (V = 100 : 1)© GIESSEREI LEXIKON

Taschenbuch der Gießerei-Praxis

Jährlich aktualisierte Ausgabe des Nachschlagewerks für das Gießereiwesen.