Aluminium-Silizium-Legierung. Es ist bekannt, dass Aluminium-Silizium- Legierungen mit vorwiegend eutektischem Gefüge, das sind Legierungen, die 8 bis 15 Silizium enthalten, durch Behandlung mit Alkalimetallen, in erster Linie Natrium, in ihrem Gefüge verfeinert werden, wodurch Festigkeit und Dehnung erhöht werden. Diese Behandlung bezeichnet man allgemein als "Modifizierung".
Gelegentlich wurde vorgeschlagen, diesen Legierungen weitere Zusätze zu geben. Es wurde jedoch gefunden; sass hierbei leicht eine Beeinträchtigung der Dehnung erfolgte, so dass, von weiteren Versuchen Abstand genom men und zum Teil sogar vor dem Zusatz wei terer Komponenten. gewarnt wurde. Selbst verständlich sind anderseits die nicht modi fizierten Aluminiumlegierungen mit höheren Siliziumgehalten durch Zusatz von Schwer metallen weiter entwickelt worden.
Hierbei handelt es sich jedoch um einen andern Typus von Legierung mit andern Eigen schaften und andern Verwendungszwecken. Es. wurde nun gefunden, dass im Gegen satz zu den bisherigen Anschauungen solche Aluminiumlegierungen eine bemerkenswerte Verbesserung mechanischer Eigenschaften, und zwar insbesondere der Streckgrenze und der Ermüdungsfestigkeit aufweisen, .die ge kennzeichnet sind durch einen Gehalt von 8 bis<B>15%</B> Silizium, 0,1 bis<B>0,6%</B> Magnesium und ausserdem bis 1 % an mindestens einer, die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit be dingenden. Legierungskomponente.
Der Magnesiumgehalt beträgt zwischen 0,1 bis 0,6 %, wird jedoch vorzugsweise bei 0,3 % liegen, da sich hier die günstigsten Wirkungen auf Streckgrenze und Ermü dungsfestigkeit gezeigt haben, ohne dass Deh nung und Giessfähigkeit bereits in unzuträg lichem Ausmass vermindert wurden. Über steigt der Magnesiumgehalt 1 %, so sinken bereits Festigkeit und Dehnung erheblich.
Als die Erhöhung der Ermüdungsfestig- keit bedingende Legierungskomponente kann Mangan verwendet werden. Der Manganzu- Satz liegt zweckmässig zwischen 0,1 bis 0,8 %, vorzugsweise jedoch bei 0,5 %. An Stelle des Mangans bezw. in Ergänzung dazu können mit annähernd - wenn auch nicht ganz glei chem - Effekt die Metalle Chrom, Nickel, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram oder Vanadium verwendet werden.
In jedem Falle ist jedoch darauf zu achten, dass der Zusatz dieser Metalle, ob er nun einzeln oder kom- biniert erfolgt,<B>1%,</B> der von Molybdän und Vanadium vorzugsweise<B>0,3%</B> nicht über steigt. Die Gesamtsumme der genannten Schwermetallzusätze inklusive Mangan soll also unter 1 % liegen.
Ein Zusatz von Kupfer, Calcium oder Eisen ist zu vermeiden, @da diese Metalle so wohl für sich, wie in Kombinationen mit den andern ungünstige Wirkungen gerade auf die Eigensehaften ausüben, die man von den modifizierten Aluminium-Silizium-Legierun- gen erwartet.
Eine gewisse weitere Verbesserung kön nen die Legierungen noch durch eine Wärme-: behandlung erfahren. Es hat sich hierbei er geben, dass diese auf zweifache Art ausge führt werden kann. Zunächst gelingt es. be reits bei einem einfachen Anlassen auf 140 bis 185 , vorzugsweise 150 , während mehre rer Stunden nach dem Guss Festigkeit und Härte und in kleinem Umfange auch Deh nung zu steigern. Legierungen. dieser Art werden nachfolgend als "getempert" be zeichnet.
Zur Erreichung der höchsten Werte kann eine zweite Art der Wärmebehandlung durchgeführt werden, die in einem Erhitzen .der gegossenen Stücke auf 500 bis 520' C, Abschrecken und Anlassen bei etwa<B>150'</B> be steht. Diese zweite Art der Wärmebehand lung ist .die bei Aluminiumlegierungen viel fach angewendete, während die erste Art bis her nur ausnahmsweise bekannt war.
Im folgenden sei durch einige Beispiele die Erfindung noch weiterhin erläutert. Aluminiumsiliziumlegiernngen mit etwa 12 % Silizium zeigten bisher nach der Modi fizierung etwa folgende Werte: Streckgrenze bei 0,1 % bleiben der Dehnung 5<B>kg/mm'</B> Zugfestigkeit 19 kg/mm2 Dehnung 5 Dauerfestigkeit 6,5 kg/mm' Es wurde nun eine derartige Legierung geschmolzen und mit Zusätzen von 0,3% Magnesium und<B>0,3%</B> Mangan versetzt. Die Legierung zeigte jetzt eine Festigkeit von 21 kg/mm2, eine Dehnung von<I>7</I> %o, eine Streckgrenze von 9,5 kg/mm2 und eine Dauer festigkeit von 7,2 kg/mm'.
Bei einer Wärmebehandlung bestehend aus vierstündigem Glühen bei<B>510,</B> Ab schrecken und zwanzigstündigem Anlassen bei<B>150,'</B> ergaben sich für diese Legierung folgende Werte: Festigkeit Sandguss 25 kg/mm\ Kokillenguss 28 kg/mm2 Dehnung Sandguss 2 Kokillenguss 1 Streckgrenze Sandguss, 21 kg/mm' Kokillenguss 24<B>kg/mm</B> 2 Dauerfestigkeit Sandguss <B>7,
5</B> kg/mm' Kokillenguss 11 kg/mm2 Eine Legierung, die 12/o Silizium, 0,5 Chrom, 0,5% Magnesium, Rest Aluminium enthielt, zeigte als Sandguss folgende Eigen schaften: Festigkeit 16 kg/mm' Streckgrenze 7 kg/mm' Dehnung 2 Dauerfestigkeit 6;8 k,-,/mm' Diese Legierung wurde während 20 Stun den bei<B>150'</B> getempert und hatte jetzt fol gende Werte:
Festigkeit 20 kg/min- Dehnung 1 Streckgrenze 1'3 kg/mm2 Dauerfestigkeit 7-8 kg/mm' Bei einer Wärmebehandlung durch Glü hen, Abschrecken und künstlichem Altern steigerten sich die Werte wie folgt: Festigkeit 30 kg/mm' Dehnung 1 Streckgrenze 24 kg/mm' Ermüdungsgrenze 8,5 kg/mm'
Aluminum-silicon alloy. It is known that aluminum-silicon alloys with a predominantly eutectic structure, that is, alloys that contain 8 to 15 silicon, are refined in their structure by treatment with alkali metals, primarily sodium, whereby strength and elongation are increased. This treatment is commonly referred to as "modification".
Occasionally it has been suggested to add further additives to these alloys. However, it was found; The elongation was slightly impaired here, so that further tests were dispensed with and in some cases even before further components were added. was warned. Of course, on the other hand, the non-modified aluminum alloys with higher silicon contents have been further developed through the addition of heavy metals.
However, this is a different type of alloy with different properties and different uses. It. It has now been found that, in contrast to previous views, such aluminum alloys have a remarkable improvement in mechanical properties, in particular the yield point and fatigue strength, which are characterized by a content of 8 to 15% Silicon, 0.1 to <B> 0.6% </B> magnesium and also up to 1% of at least one that increases the fatigue strength. Alloy component.
The magnesium content is between 0.1 and 0.6%, but is preferably 0.3%, since the most favorable effects on yield point and fatigue strength have been shown here without the elongation and pourability being reduced to an inadmissible extent . If the magnesium content rises above 1%, then the strength and elongation decrease considerably.
Manganese can be used as an alloy component which increases the fatigue strength. The manganese content is expediently between 0.1 and 0.8%, but preferably 0.5%. Instead of manganese respectively. In addition, the metals chromium, nickel, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten or vanadium can be used with approximately - albeit not quite the same chemical - effect.
In any case, however, it must be ensured that the addition of these metals, whether it is made individually or in combination, <B> 1% </B>, that of molybdenum and vanadium preferably <B> 0.3% </ B> not over rises. The total of the heavy metal additives mentioned, including manganese, should therefore be less than 1%.
The addition of copper, calcium or iron is to be avoided, since these metals, both individually and in combination with the others, exert unfavorable effects on the properties expected of the modified aluminum-silicon alloys.
The alloys can be further improved by heat treatment. It has been found here that this can be carried out in two ways. At first it works. already with a simple tempering to 140 to 185, preferably 150, for several hours after casting, strength and hardness and, to a lesser extent, also elongation can be increased. Alloys. of this type are hereinafter referred to as "tempered".
In order to achieve the highest values, a second type of heat treatment can be carried out, which consists of heating the cast pieces to 500 to 520 ° C., quenching and tempering at around <B> 150 '</B>. This second type of heat treatment is often used for aluminum alloys, while the first type was only known in exceptional cases.
In the following, the invention is further illustrated by a few examples. Aluminum-silicon alloys with about 12% silicon have so far shown the following values after the modification: Yield strength at 0.1%, the elongation remains 5 <B> kg / mm '</B> tensile strength 19 kg / mm2 elongation 5 fatigue strength 6.5 kg / mm 'Such an alloy was now melted and admixed with 0.3% magnesium and <B> 0.3% </B> manganese. The alloy now showed a strength of 21 kg / mm2, an elongation of <I> 7 </I>% o, a yield point of 9.5 kg / mm2 and a fatigue strength of 7.2 kg / mm '.
A heat treatment consisting of four hours of annealing at <B> 510, </B> quenching and twenty hours of tempering at <B> 150, '</B> resulted in the following values for this alloy: Strength of sand casting 25 kg / mm \ permanent mold casting 28 kg / mm2 elongation sand casting 2 permanent mold casting 1 yield point sand casting, 21 kg / mm 'permanent mold casting 24 <B> kg / mm </B> 2 fatigue strength sand casting <B> 7,
5 kg / mm 'Chill casting 11 kg / mm2 An alloy containing 12 / o silicon, 0.5 chromium, 0.5% magnesium, the remainder aluminum, showed the following properties as a sand casting: strength 16 kg / mm 'Yield strength 7 kg / mm' Elongation 2 fatigue strength 6; 8 k, - / mm 'This alloy was tempered for 20 hours at <B> 150' </B> and now had the following values:
Strength 20 kg / min- Elongation 1 yield point 1'3 kg / mm2 Fatigue strength 7-8 kg / mm 'During a heat treatment by annealing, quenching and artificial aging, the values increased as follows: Strength 30 kg / mm' Elongation 1 yield point 24 kg / mm 'fatigue limit 8.5 kg / mm'