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Die hochprozentigen Magnesiumlegierungen sind bekanntlich bei Temperaturen oberhalb etwa 3000, und insbesondere auch in geschmolzenem Zustand, leicht oxydierbar, und man hat daher bereits früher empfohlen, zur Verringerung der Oxydation beim Schmelzen von Magnesiumlegierungen den letzteren geringe Mengen Kalzium zuzusetzen. Neuerdings ist darauf hingewiesen worden, dass auch ein Zusatz von Beryllium die Neigung zur Oxydation von geschmolzenen Magnesiumlegierungen verringert, u. zw. in noch stärkerem Masse als dies durch Zusatz von Kalzium in Mengen gleicher Grössenordnung der Fall ist.
Es wurde beobachtet, dass eine Zugabe von Beryllium zu hochprozentigen Magnesiumlegierungen bei der Erstarrung der letzteren zu einem ausserordentlich grobstrahligen Kristallgefüge führt, ein Umstand, der sich in bekannter Weise auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften, insbesondere die Ermüdungsfestigkeit, ausserordentlich ungünstig auswirkt und auch sonst noch Nachteile im Gefolge hat (Verzögerung des Konzentrationsausgleiches bei homogenisierender Wärmebehandlung und ähnlichen).
Erfindungsgemäss werden zur Unterdrückung der groben Kristallisation der berylliumhaltigen Magnesiumlegierungen den letzteren geringe Mengen Zirkon zugesetzt. Durch einen solchen Zusatz von Zirkon wird die Ausbildung eines grobstrahligen Gefüges bei der Kristallisation unterdrückt, d. h. die Kornfeinheit der Legierungen ist nach der Erstarrung etwa die gleiche, die bei Legierungen gleicher Art, die jedoch sowohl von Beryllium als auch von Zirkon frei sind, beobachtet wird, und auch die Festigkeitseigenschaften sind im wesentlichen mindestens die gleichen. Anderseits wirkt aber der Gehalt der Legierungen an Beryllium in an sich bekannter Weise oxydationsverhindernd.
Der Beryllium-sowie der Zirkongehalt kann sich erfindungsgemäss in den Legierungen zwischen je 0'005 und auch 0'5% bewegen. Im allgemeinen genügt bereits ein Zusatz von 0'025% Beryllium, um die Oxydation der geschmolzenen Legierungen weitgehend zu verringern, während bei solchen Legierungen anderseits ein Zirkongehalt von 0-05% genügt, um die Feinkörnigkeit der vergossenen Legierung zu gewährleisten.
Der Zusatz von Zirkon erfolgt zweckmässig im gleichen Arbeitsgang, in dem auch das Beryllium der Legierung zugesetzt wird, d. h. also entweder bei der erstmaligen Herstellung von Legierungen überhaupt oder auch bei der Aufarbeitung von Legierungsabfällen, die an sich berylliumfrei sind und deren Oxydation beim Umschmelzen durch Zugabe von Beryllium entgegengewirkt werden soll.
Die Einführung des Zirkons kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise in Form einer Vorlegierung oder durch Verwendung von Zirkonsalzen, die sich mit dem geschmolzenen Metall unter Reduktion und Bildung einer zirkonhaltigen Legierung umsetzen.
Die Wirkungen der Erfindung sollen nachstehend am Beispiel einer Magnesiumlegierung veranschaulich werden, die 6% Aluminium, 3% Zink und 0'3% Mangan enthält. Diese Legierung zeigt in Form von in Sand gegossenen Prüfstäben folgende Festigkeitswerte :
Zugfestigkeit = 17'7/mm2 ; Dehnung = 4%.
Die gleiche Legierung unter Zusatz von 0'025% Beryllium zwecks Verhinderung der Oxydation geschmolzen und in gleicher Weise vergossen ergibt :
Zugfestigkeit = 15'4 ; Dehnung = 2-9%.
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Bei Zugabe von 0'035% Zirkon zu der letztgenannten Legierung erhält man anderseits Prüf- stäbe, die eine
Zugfestigkeit = 17'6/WM ; Dehnung = 3-5% aufweisen.
Der günstige Einfluss eines gemeinsamen Zusatzes von Beryllium und Zirkon gemäss Erfindung äussert sich bei allen bekannten hochprozentigen Magnesiumlegierungen. Dank der Gegenwart von Beryllium können die Legierungen praktisch ohne Verwendung von Flussmitteln eingeschmolzen werden, ohne dass dabei eine erhebliche Oxydation derselben beobachtet wird. Auch dann, wenn die Legierungen längere Zeit in geschmolzenem Zustand gehalten werden, treten Abbrandverluste durch Oxydation-im Gegensatz zu den entsprechenden berylliumfreien Legierungen-praktisch nicht auf, während anderseits die Möglichkeit, das Einschmelzen ohne Anwendung von Flussmitteln vorzunehmen, auch die Gefahr des sonst häufig beobachteten Einschlusses von Salzresten und der daraus folgenden Korrosion der Legierungen ausschaltet.
Dank der durch den Zirkonzusatz erreichten Kornfeinheit der berylliumhaltige. n Legierungen bleibt auch die Dauer einer etwa vorzunehmenden homogenisierenden Wärmebehandlung unverändert, wobei die Gegenwart des Berylliums in der Legierung ausserdem noch den Vorteil mit sieh bringt, dass die sonst häufig beobachtete, oberflächliche Oxydation der zu vergütenden Werkstücke im Verlauf der Wärmebehandlung unterbleibt.
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The high-percentage magnesium alloys are known to be easily oxidizable at temperatures above about 3000, and in particular also in the molten state, and it has therefore been recommended earlier to add small amounts of calcium to the latter to reduce the oxidation when melting magnesium alloys. It has recently been pointed out that the addition of beryllium also reduces the tendency for molten magnesium alloys to oxidize, u. or to a greater extent than is the case with the addition of calcium in amounts of the same order of magnitude.
It has been observed that adding beryllium to high-percentage magnesium alloys when the latter solidifies leads to an extremely coarse-grained crystal structure, a circumstance which, as is known, has an extremely unfavorable effect on the mechanical strength properties, in particular the fatigue strength, and also has other disadvantages Has the consequence (delay of the concentration equalization in the case of homogenizing heat treatment and the like).
According to the invention, to suppress the coarse crystallization of the beryllium-containing magnesium alloys, small amounts of zirconium are added to the latter. Such an addition of zirconium suppresses the formation of a coarse-grained structure during crystallization; H. the grain fineness of the alloys after solidification is approximately the same as that observed in alloys of the same type but free of both beryllium and zirconium, and the strength properties are also essentially at least the same. On the other hand, however, the beryllium content of the alloys prevents oxidation in a manner known per se.
According to the invention, the beryllium and zirconium content in the alloys can vary between 0'005 and also 0'5%. In general, an addition of 0'025% beryllium is sufficient to largely reduce the oxidation of the molten alloys, while in such alloys, on the other hand, a zirconium content of 0-05% is sufficient to ensure the fine grain of the cast alloy.
The addition of zircon is expediently carried out in the same operation in which the beryllium is added to the alloy, i.e. H. This means either when alloys are manufactured for the first time or when processing alloy waste, which in itself is beryllium-free and whose oxidation should be counteracted by adding beryllium when remelting.
The zirconium can be introduced in any desired manner, for example in the form of a master alloy or by using zirconium salts which react with the molten metal to reduce and form a zirconium-containing alloy.
The effects of the invention will be illustrated below using the example of a magnesium alloy containing 6% aluminum, 3% zinc and 0.3% manganese. This alloy shows the following strength values in the form of test rods cast in sand:
Tensile strength = 17'7 / mm2; Elongation = 4%.
The same alloy with the addition of 0'025% beryllium to prevent oxidation, melted and cast in the same way gives:
Tensile strength = 15'4; Elongation = 2-9%.
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If 0'035% zirconium is added to the last-mentioned alloy, on the other hand, test rods are obtained that have a
Tensile strength = 17'6 / WM; Elongation = 3-5%.
The beneficial influence of a joint addition of beryllium and zircon according to the invention is evident in all known high-percentage magnesium alloys. Thanks to the presence of beryllium, the alloys can be melted down practically without the use of fluxes and without any significant oxidation being observed. Even if the alloys are kept in the molten state for a longer period of time, there is practically no burn-off loss due to oxidation - in contrast to the corresponding beryllium-free alloys - while, on the other hand, the possibility of melting down without the use of fluxes is also the risk of this otherwise frequent observed inclusion of salt residues and the resulting corrosion of the alloys.
Thanks to the grain fineness achieved through the addition of zircon, the beryllium-containing one. In alloys, the duration of any homogenizing heat treatment to be carried out remains unchanged, whereby the presence of beryllium in the alloy also has the advantage that the otherwise frequently observed superficial oxidation of the workpieces to be quenched and tempered does not occur in the course of the heat treatment.