Kupfer-Silizium-Gusslegierung

Allgemein
Kupfergusswerkstoff, der früher unter der Bezeichnung „Siliziumbronze“ eine gewisse Bedeutung als Ersatz für Kupfer-Zinn-Gusslegierungen erlangt hatte, heute aber nur noch wenig Verwendung findet. Im Prinzip handelt es sich um eine Kupferlegierung mit rund 4 % Silizium. Mitunter werden auch Zinkgehalte bis max. 5 % vorgesehen. Im Rahmen dieser Zusammensetzung gab es früher zwei bekannte Legierungen, das zinkhaltige „Herculoy“ (92 % Cu, 4 % Si und 4 % Zn) sowie das „Everdur“ (95 % Cu, 4 % Si und 1 % Zn). Typische Verwendungsmöglichkeiten sind Pumpen- und Ventilteile, Lauf- und Zahnräder, Lager, Fittings für den Schiffbau sowie auch Glocken und Kunstguss. Die Legierungen zeichnen sich durch gutes Fließvermögen beim Gießen, hohe Witterungsbeständigkeit und ausgezeichnete Schweißbarkeit aus.

Wie das Zustandsschaubild des binären Systems Cu-Si zeigt, besteht die Gefügegrundmasse in Legierungen bis 4 % Si aus α-Mischkristallen (Bild  1). Die Anwesenheit einiger Begleitelemente, vor allem Eisen und Mangan, verursacht die Ausscheidung intermetallischer Verbindungen an den Korngrenzen oder in feiner Verteilung innerhalb der α-Mischkristalle, die festigkeitssteigernd wirken.

Da die Legierungen zur Kornseigerung neigen, kann die an den Korngrenzen erstarrende Restschmelze an Silizium stark angereichert sein, so dass es zur Ausscheidung der ß-Phase kommt, die bei 555 °C in das (α + δ)-Eutektoid zerfällt, ein Vorgang, der jedoch nur langsam abläuft. In den zinkhaltigen Legierungen tritt neben dem α-Mischkristall ein ternärer Cu-Si-Zn-Mischkristall auf, der als ternäre β-Phase bezeichnet wird, die aber mit jener des binären Systems Cu-Si nicht identisch ist (Bild 2).

Bild 1: Zustandsdiagramm Kupfer-Silizium© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Gefüge einer Kupferlegierung mit 3,7 % Si und 3,8 % Zn; Grundmasse aus α-Mischkristallen mit β-Phase in den interdendritischen Bereichen (V = 100 : 1)© GIESSEREI LEXIKON

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