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Es ist bekannt, dass Blei durch Zulegierung von Alkali-und Erdalkalimetallen gehärtet werden kann, so dass dieses an sich weiche Metall in hervorragender Weise die Eigenschaften eines Lagermetalles erhält. Es ist aber gleichzeitig bekannt, dass eine ausreichende Härtung des Metalles durch Hinzufügung einzelner härtend wirkender Alkali-oder Erdalkalimetalle nicht herbeigeführt werden kann, ohne dass die Mengen dieser härtend wirkenden Bestandteile so weit gesteigert werden, dass nach verschiedenen Richtungen ungünstige Einwirkungen auf die Eigenschaften des Lagermetalles in Erscheinung treten.
Es wird durch Anwendung solcher hohen Prozentsätze, wie etwa 1% der einzelnen Legierungsbestandteile, entweder die Leichtflüssigkeit der Legierungen oder ihre Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation ungünstig beeinflusst oder ihre Sprödigkeit in einem solchen Masse erhöht, dass sie für die praktische An-
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Richtungen hin brauchbar erscheinenden Metalle ist bisher nicht über 30 bis höchstens 35 Brinelleinheiten zu steigern möglich gewesen.
Es ist nun im Verlauf langjähriger Arbeiten erkannt worden, dass bei Zulegierung einer grossen Zahl von einzelnen Legierungsbestandteilen in jeweils nur geringen Mengen sich eine Steigerung der Kugeldruckhärte bis auf 38 bis 41 Brinelleinheiten erreichen lässt, wenn man eine grosse Zahl von härtend wirkenden Alkali-oder Erdalkalimetallen in die Legierung einführt, dabei aber die Zusatzmengen des einzelnen Metalles verhältnismässig gering hält, u. zw. sind die nachfolgend aufgeführten Prozentgehalte der einzelnen Legierungsbestandteile anzuwenden :
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<tb>
<tb> 0-5% <SEP> Kalzium
<tb> 0-5% <SEP> Natrium
<tb> 0-1% <SEP> Barium
<tb> 0-1% <SEP> Magnesium
<tb> 0-04% <SEP> Aluminium
<tb> Rest <SEP> Blei.
<tb>
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steigerung, so dass hiedurch die Möglichkeit gewonnen wird, den Legierungsbestandteil Bari' ;])) ginz- lich aus der Verwendung der härtend wirkenden Metalle auszuscheiden, ohne in der Harte unterhalb der in der vorher angegebenen Grenze herunterzusinken.
Eine weitere fabrikatorisch wichtige Erfahrung hat ergeben, dass hinsichtlich der Menge der zu verwendenden Legierungsbestandteile Mg-Ca und Mg-Al bestimmte Regeln einzuhalten sind. um zu einem günstigen Ergebnis zu gelangen. Diese Regeln lauten nach der Erfahrung folgendermassen :
Es soll der Mg-Gehalt etwa 1/4 bis 1/5 des Ca-Gehaltes und es soll der Al-Gehalt etwa die Hälfte des Zig-Gehaltes betragen.
Bei der Verwendung von Legierungen, die nach diesen Regeln hergestellt wurden, ist ferner die
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Legierung mit einem Gehalt von 0-05% AI etwa 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 800"C flussig gehalten werden kann, ohne dass ein praktisch in Betracht kommender Abbrand der härtend wirkenden Legierungsbestandteile erfolgt.
Das Verhalten der Legierung unter diesen scharfen Versuchsbedingungen ergibt das Bild, dass sich auf der Oberfläche des flüssigen Metalles eine dünne, in sich geschlossene (gesinterte) Schlackenhaut bildet, die den weiteren Zutritt des Sauerstoffes der oxydierenden Luft ausschliesst. Erst wenn durch
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bestandteile aus dem Metall herausbrennen.
Je höher der Al-Gehalt innerhalb praktisch erreichbarer Grenzen gewählt wird, um so günstiger gestaltet sich die vorerwähnte Schutzwirkung des Al-Gehaltes, so dass es beispielsweise möglich ist. eine Legierung mit etwa 0-1% AI eine Stunde lang bei ungeschützter Oberfläche der oxydierenden Einwirkung der atmosphärischen Luft bei 800 C auszusetzen, ohne dass eine Verminderung der Kugeldruckhärte der gegossenen Legierung eintritt.
Die weiter oben angeführten Regeln über die einzuhaltenden Verhältniszahlen zwischen den Legierungsbestandteilen AI-Mg und Mg-Ca haben sich aus der Beobachtung ergeben, dass Blei-Magnesium- Legierungen mit höheren Gehalten an Mg zwar kurze Zeit nach dem Erschmelzen und Giessen hohe Härte- zahlen zeigen, dass aber die Legierungen infolge von UmkristaIIisationserscheinungen zum Zerfallen neigen und deshalb auch bei solchen Gehalten an Mg, bei denen ein wirklicher Zerfall der Legierung nicht eintritt, eine Verminderung der Kugeldruekhärte im Laufe der Zeit zu beobachten ist.
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wirkt.
In gleichem Sinne kann bei gleichzeitiger Anwesenheit von Mg und Ca eine ternäre Verbindung zwischen Mg-Ca-Pb gebildet werden, die ebenfalls im überschüssigen Blei löslich ist und härtend wirkt und die bekannten Zerfallserscheinungen, die durch einen Mg-Gehalt allein hervorgerufen werden, nicht zeigt.
Aus allen diesen Erfahrungstatsachen und aus den aus ihnen abgeleiteten Regeln ergibt sich, dass der Al-Gehalt einer solchen Legierung nicht unterhalb der Grenze von 0'1% gewählt werden sollte, und entsprechend wäre dann ein Mg-Gehalt von 0-2% tunlichst nicht zu überschreiten, dem ein Mindest-CaGehalt von 0-7 bis 0-8% entspricht.
Die fabrikatorische Herstellung einer Legierung mit 0-1% Al-Gehalt bereitet erhebliche Schwierigkeiten.
Es ist schon lange bekannt. dass Blei mit einem erheblichen Überschuss von Al zusammengeschmolzen
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Es ist möglich, durch längeres Schmelzen bei hoher Temperatur diesen Legierungsgehalt weiter auf die Grenze von etwa 0-08% zu steigern, wenn das Al in Form einer Vorlegierung von AI-Mg oder
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lich günstiges Ergebnis. Wenn dagegen bei der Ausführung der Legierungsarbeit, d. h. beim Untertauchen von AI in ein grösseres Bleibad, gleichzeitig möglichst innerhalb desselben Apparates mit dem zu legierenden Al metallisches Mg oder metallisches Ca in das Blei eingeführt wird, so ergibt sich eine überraschend
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günstig verlaufende Aufnahmefähigkeit des Bleis für AI.
Es gelingt auf diesem Wege leicht, innerhalb weniger Minuten bei Anwendung mässiger Legierungstemperaturen, beispielsweise 5000 C, zu Al-Gehalten von 0'2% und mehr zu kommen. Die physikalisch-chemische Erklärung für diese auffallende, überraschende Erscheinung kann darin erblickt werden, dass durch die im Augenblick des gleichzeitigen Untertauchens eintretende Erwärmung dieser Metalle eine stark exotherm verlaufende chemische Verbindung Mg-AI oder Al-Ca vor sich geht, durch deren Wirkung die Temperatur der Bleilegierung örtlich so stark erhöht wird, dass hiedurch eine rasche und leichte Aufnahme des Al durch das Bleibad erreicht wird.
Es ergibt sich aus dem Vorhergesagten nunmehr eine Abänderung der Legierungsgehalte in folgen-
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<tb>
<tb> dem <SEP> Sinne, <SEP> dass <SEP> anzuwenden <SEP> sind <SEP> : <SEP> etwa <SEP> 0'60bis0'65% <SEP> Na,
<tb> " <SEP> 0'75 <SEP> bis <SEP> 1% <SEP> Ca,
<tb> " <SEP> 0'20 <SEP> bis <SEP> 0'25% <SEP> Mg
<tb> 0'10% <SEP> Al
<tb>
Eine derartige Legierung hat die vorerwähnten hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation und Festigkeit.
Infolgedessen ist es bei der Herstellung und dem Vergiessen dieser Legierungen weder nötig, bestimmte Temperaturen genau einzuhalten, noch braucht man Sehutzdeeken aus Holzkohle od. dgl. anzuwenden. Die Legierungen können längere Zeit bei Giesstemperatur an der Luft stehen gelassen werden, ohne dass eine Oxydation eintritt. Sie lassen sich beliebig oft ohne Änderung ihrer Eigenschaften umschmelzen und sind selbst gegen Überhitzung unempfindlich.
Infolge des Wegfalles der Oxydation lässt sich bei ihrer Herstellung der Prozentgehalt an Alkaliund Erdalkalimetallen viel genauer bemessen als bisher, da man nur mit einem geringen oder keinem Abbrand zu rechnen hat. Hieraus ergibt sich eine Ersparnis an den härtend wirkenden Metallen und eine viel grössere Treffsicherheit bei der Herstellung der Legierung.
Die bei der Fabrikation und Verwendung bei der Giessarbeit sowie bei Werkstättenarbeiten entstehenden Abfälle lassen sich gegebenenfalls nach Wiederherstellung der richtigen Zusammensetzung stets von neuem wieder verwenden.
Bei den vorbesehriebenen Legierungen ist die Anwendung einer Giesstemperatur von vielleicht 6500 C erforderlich, um diejenige Dünnflüssigkeit der Schmelze zu erzielen, die das Ausgiessen von dünnwandigen Lagereingüssen ermöglicht. Eine weitere praktische Beobachtung hat nun ergeben, dass die Dünnflüssigkeit dieser Legierung durch die Einführung geringer Mengen von Wismut oder Kupfer oder Zinn oder zweier oder mehrerer dieser Metalle so wesentlich erhöht wird, dass die Giesstemperatur bis auf ungefähr 500 C herabgesetzt werden kann.
Diese Wirkung tritt ein bei einem Zusatz von :
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<tb>
<tb> Bi <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 0-1%
<tb> Cru""01%
<tb> Son""0-1%
<tb>
Bei Anwesenheit mehrerer dieser Metalle braucht der Gesamtgehalt die Grenze von 0'1% nicht zu übersteigen, um diese Wirkung eintreten zu lassen.
In der hiedurch gegebenen Vielheit der Legierungsbestandteile ist nun ein Metall geschaffen worden, welches den Grundgedanken zu einem legierungstechnisehen Fortschritt von ganz hervorragender Bedeutung geführt hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Alkali-und Erdalkalimetall, Magnesium und Aluminium enthaltendes Bleilageremetall, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0'5% Kalzium, 0'5% Natrium, 0'1% Barium enthält und der Magnesiumgehalt etwa ein Viertel, der Aluminiumgehalt etwa ein Achtel des Kalziumgehaltes beträgt.