Kupfer-Nickel-Gusslegierung

Metallurgy
Kupfergusswerkstoff mit Nicklegehalten im Bereich von 10 und 30 %, der sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit, besonders gegen Leitungs- und Meerwasser, auszeichnet. Daraus hergestellte Gusserzeugnisse werden im Schiffbau, für Kühlmittelpumpen und in der chemischen Industrie verwendet. Die Legierungen sind in in DIN EN 1982 genormt. Der geringe Siliziumgehalt dient zur Erhöhung der Zugfestigkeit durch Ausscheidung komplexer Ni-Nb-Silizide in der Kupfer-Nickel-Mischkristall-Gefügegrundmasse (Bild 1) und der Niobgehalt zur Erzielung guter Schweißbarkeit ohne Gefahr der Rissbildung.

Im binären System Cu-Ni besteht vollkommene Löslichkeit im festen und im flüssigen Zustand. Außer den Gusswerkstoffen mit 10 und 30 % Ni gibt es auch Sonderlegierungen mit geringen Bleigehalten, die für gleitende Teile, Kolben oder dergleichen in Maschinen und Anlagen der chemischen und der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden (Bilder  2 und 3). Auch Chromzusätze von 1,4 bis 2 % bei Siliziumgehalten von 0,3 bis 0,6 % werden in der Legierung mit 30 % Ni angewandt (Bild 4). Silizium + Chrom wirken ähnlich wie Silizium + Niob. Die Zugfestigkeitseigenschaften sind nur wenig wanddickenabhängig im Gusszustand. Mit zunehmender Summe der (Si + Cr)-Gehalte steigen Dehngrenze und Zugfestigkeit, während die Dehnung fällt und die Schweißbarkeit sich verschlechtert. Für eine gute Schweißbarkeit werden mitunter Zirconiumgehalte von 0,05 bis 0,15 % zusätzlich vorgesehen.

Bild 1: Gefüge der Legierung CuNi10Fe1Mn1-C, bestehend aus Kupfer-Nickel- Mischkristallen und eingelagerten Siliziden (geätzt, V = 200 : 1)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Kokillengussgefüge einer Kupfer-Nickel-Gusslegierung mit 11 % Ni, 2 % Mn, 1 % Fe und 2 % Pb, Rest Cu (V= 100 : 1)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Kokillengussgefüge einer Kupfer-Nickel-Gusslegierung mit 22 % Ni, 2 % Mn, 1 % Fe und 2 % Pb, Rest Cu (V =100: 1)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 4: Sandgussgefüge einer Kupfer-Nickel-Gusslegierung mit 30 % Ni, 1,4 % Cr und 0,26 % Si, Rest Cu (helle nickelreiche Primärdendriten mit feinem Chromsilicid und adernförmigen Nickelsiliciden in den interdendritischen Bereichen, V = 500 : 1)© GIESSEREI LEXIKON