Aluminiumlegierung. Oegenstand der Erfindung ist eine Al-u- miniumle.gierung, welche<B>3</B> bis<B>15%</B> Zink, <B>0,5</B> bis<B>3,5%</B> Magneshim und<B>0,25</B> bis<B>3%</B> Kupfer enthält.
Solehe Legierungen zeichnen sieh durch liervorragende Festigkeitseigensehaften aus. Ehie Reihe solcher Legierungen befindet sieh bereits im Handel; doch besitzen diese alle den Naeliteil, dass sie mehr oder weniger züi Seigerungserseheinungen neigen und dass es schwierig, ist, aus ihnen ein Material zu erhal ten, welches im Gusszustand einen einheitli- ehen Gefü.-eaufbau aufweist.
Ein diesen Nachteil aufweisendes Material lässt sieh nun wälirend der nachträglichen Bearbeitung nicht vollsü#ndig lioniogenisieren, -wodurch dessen Verwendbarkeit zum Masehinenbau und für andere Zwecke, für welche es wegen seiner Festigkeit geeignet erscheint, beeinträchtigt. wird.
Es wird angenommen, dass dieser Man gel an einheitlicher Struktur der Tatsache zuzuschreiben ist, dass sämtliche bisher vor- gesehlageuen, handelsüblichen Legierungen dieser Tvpe einen breiten Erstarrungsbereieli aufweisen, was sieh durch einen ziemlich lang andauernden Stillstand der Temperatur bei etwa 475'<B>C</B> offenbart.
Dieser breite Erstar- run.-sbereieh erhöht die Neigung zu Seige- rungserseheinungen, mit dem Resultat, dass insbesondere grosse Blöcke eine derart unein- heitlielie Struktur aufweisen, dass sie nicht homogenisiert werden können.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Sehaff-ung von Legierungen der besehrie- benen Art, die im Gusszustand einen gleich- mässi,o7.,eii (,'efü,(1,-eaufbaut aufweisen. Es hat sieh gezeigt, dass man den oben erwähnten Nach teil praktisch überwinden kann, indem man den (-uelialt gewisser Bestandteile der Legie rungen genau regelt.
Die erfindungsgemässe Aluminiumlegie- run,--, welche<B>3</B> bis 1.5,lyo Zink,<B>0,5</B> bis 3,5#o' Magnesium und<B>0,25</B> bis 31wo Kupfer enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Maglie- si-Lim-,ehalt und der Kupfergehalt vonein ander und vom Zinkgehalt abhängige Höchst werte nicht übersteigen, so dass eine derart umfan,greiehe Eutektikumsbildung unter bleibt,
welche beim Giessen eine die Homo genisierung des gegossenen Materials verhin dernde Seigerung bewirken würde.
Der Bereich quaternärer Legierungen von erfindungsgemässerZusammensetzunglässtsieh mit Flächen in einem räumlichen quaternären Aluminium<B>-</B> Zink<B>-</B> Magnesium.<B>-</B>Kupfer<B>-</B> Dia- (),ramm festlegen.
In den beiliegenden beispiels weisen Diagrammen zeigen die Fig. <B>1</B> bis<B>3 je</B> eine Ecke der ternären Aluminium-Kupfer- Magnesium <B>-</B> Diagramme, die horizontale Schnitte aus dem quaternären Diagranim mit ei nem Zinkgehalt von 4,7,5 bzw. 12<B>%</B> darstellen. Auf der beiliegenden Zeichnung bzw. den ge zeigten Flächen umfasst die Fläche A auf der linken Seite der gestrichelten Kurve jene Le gierungen, in welchen kein Eutektikum oder bloss Spuren eines Eutektikums auftreten.
Die Fläche B zwischen den gestrichelten und vollen Kurven zeigt jene Legierungen an, in welchen die gebildete Eutektikunismenge nicht genügt, um bei der Bearbeitung der Le gierungen einen ungünstigen Einfluss aus zuüben, während die Fläche C rechts von der ausgezogenen Kurve jene Legierungen an gibt, in welchen eine übermässige Eutekti- kumsbildung eintritt und somit eine wesent liche Seigerungsbildung erfolgt, was die Bil dung von niel-ithomogenen Güssen zur Folge hat.
Die erlindungsgemässen Legierungen lie gen somit auf den Flächen<B>A<I>+</I></B> B in den Fig. <B>1</B> bis<B>3.</B> Entsprechende ternäre Dia gramme können für den verbleibenden Zink gehalt zwischen<B>3</B> und 15,W, errichtet, werden.
Bei der Errichtung eines dreidimensio nalen quaternären Diagranuns durch Über- einanderschichten der ternären Diagramme sind die erlindungsgemässen Legierungen durch den Raum bestimmt, welcher durch die beiden horizontalen, einen Zinkgehalt von<B>3</B> bzw,. <I>15,w,</I> darstellenden Ebenen, ferner durch die vertikalen Ebenen, die den Kupfergehalt von<B>0,25</B> bis<B>3%</B> und den Miagnesiumgehalt von<B>0,5</B> bis 3,5% begrenzen, und endlieli durch die zusammenhängende,
durch die Grenzen zwischen den Flächen B und<B>C</B> gebil dete Fläche gebildet wird.
Die erfindungsgemässen Legierungen kön nen ausserdem verschiedene geeignete Legie rungszusätze, so z. B. Mangan in Mengen bis zu<B>1%,</B> zweckmässig jedoch nicht mehr als <B>0,25 %,</B> und Chrom in Mengen bis zu<B>1. %,</B> zweckmässig jedoch nicht mehr als 0,25%, enthalten. Für bestimmte Zwecke kann man auch einen oder mehrere Zusätze beigeben, wie z.
B.<B>0,05</B> bis<B>3 %</B> Titan, höchstens<B>1 %</B> Nickel,<B>0,05</B> bis<B>3 %</B> Cer, höchstens<B>1 %</B> Kobalt, höchstens<B>1%</B> Beryllium, höchstens 2% Cad mium, höchstens 2<B>%</B> Blei, 0,02 bis 0,2<B>%</B> Bor, <B>0,05</B> bis<B>0,3 %</B> Zirkonium, höchstens 2<B>%</B> Tho- rium, <B>0,05</B> bis<B>0,3 %</B> Vanadium und<B>0,05</B> bis <B>0,3 %</B> Niob. Eisen und Silizium können als Verunreinigungen<B>je</B> bis zu<B>0,5 %</B> vorhanden sein.
Im folgenden sei ein Beispiel einer erfin dungsgemässen Legierung angegeben, die fol gende Zusammensetzung aufweist: 7,5/';Ö Zink,<B>1.,5 %</B> Kupfer,<B>1.,75 %</B> Magne sium,<B>0,25 %</B> Mangan,<B>0,25</B> /601' Chrom, 0,2<B>%</B> Eisen und 0,2<B>%</B> Silizium, während der Rest aus Aluminium besteht. Diese Legierung wurde in bekannter Weise zu einem Bloek gegossen.
Ohne irgendwelche Vorsiehtsmass- nahmen, ausser jenen, welche beim Giessen stets beachtet werden, wurde auf diese Weise ein fester Block erhalten, welcher im wesent- liehen keine Seigerungserseheinungen auf- weist. Anderseits zeigt eine Leo- i erum, der gleichen Zusammensetzung, deren Kupfer gehalt auf 2,
0% und deren Magnesiumgehalt auf<B>2,25 70</B> auf Kosten des Aluminiums er höht wurden, bei gleichen Gussbedingungeii beträchtliche Seigerungserseheinungen.
Aus dem soeben geschilderten Beispiel kann ersehen werden, dass der Grenzwert für das Verhältnis Kupfer:Magnesium sehr scharf ist, und dass eine geringe Veränderung im Magnesium- Lind Kupfergehalt genügt, uii) grosse Veränderungen im Erstarrungsverlauf der Legierung und demzufolge im Cxeffi_--e- aufbau im Gusszustand zu bewirken.
Aluminum alloy. The subject of the invention is an aluminum aluminum alloy which contains <B> 3 </B> to <B> 15% </B> zinc, <B> 0.5 </B> to <B> 3, Contains 5% </B> Magneshim and <B> 0.25 </B> to <B> 3% </B> copper.
Sole alloys are characterized by excellent strength properties. A series of such alloys is already on the market; but these all have the naeli part that they tend to segregate more or less and that it is difficult to obtain from them a material which has a uniform structure in the as-cast state.
A material exhibiting this disadvantage cannot be completely lioniogenized during subsequent processing, thereby impairing its usability for building blocks and for other purposes for which it appears suitable due to its strength. becomes.
It is assumed that this lack of uniform structure is attributable to the fact that all of the commercially available alloys of this type proposed to date have a broad solidification range, which can be seen from a fairly long temperature standstill at around 475 ° C </B> disclosed.
This broad solidification area increases the tendency towards segregation, with the result that large blocks in particular have such a non-uniform structure that they cannot be homogenized.
The present invention now aims to create alloys of the type described which have a uniform structure in the as-cast state., Eii (, 'efü, (1,). It has been shown that the above The disadvantage mentioned can practically be overcome by precisely regulating the (-uelialt of certain components of the alloys.
The aluminum alloy according to the invention, -, which <B> 3 </B> to 1.5, lyo zinc, <B> 0.5 </B> to 3.5% magnesium and <B> 0.25 < / B> up to 31where contains copper, is characterized in that the Maglie- si-Lim-, e-content and the copper content do not exceed maximum values dependent on each other and on the zinc content, so that such extensive eutectic formation does not occur,
which, during casting, would cause segregation which would prevent homogenization of the cast material.
The range of quaternary alloys of the composition according to the invention leaves you with surfaces in a spatial quaternary aluminum <B> - </B> zinc <B> - </B> magnesium. <B> - </B> copper <B> - </B> Dia - (), set ramm.
In the attached example diagrams, FIGS. 1 to 3 each show a corner of the ternary aluminum-copper-magnesium diagrams, the horizontal sections from the quaternary diagranim with a zinc content of 4.7.5 or 12 <B>% </B>. On the accompanying drawing or the areas shown, area A on the left-hand side of the dashed curve comprises those alloys in which no eutectic or only traces of a eutectic occur.
The area B between the dashed and solid curves indicates those alloys in which the amount of eutectic units formed is not sufficient to exert an unfavorable influence on the machining of the alloys, while the area C to the right of the solid curve indicates those alloys in which an excessive eutectic formation occurs and thus a substantial segregation takes place, which results in the formation of niel-ithomogeneous casts.
The alloys according to the invention thus lie on the surfaces <B> A <I> + </I> </B> B in FIGS. <B> 1 </B> to <B> 3. </B> corresponding ternaries Diagrams can be drawn up for the remaining zinc content between <B> 3 </B> and 15, W.
When setting up a three-dimensional quaternary diagram by layering the ternary diagrams on top of one another, the alloys according to the invention are determined by the space which is defined by the two horizontal diagrams, a zinc content of <B> 3 </B> or. <I> 15, w, </I> representing levels, further by the vertical levels, which the copper content of <B> 0.25 </B> to <B> 3% </B> and the magnesium content of <B > 0.5 </B> to 3.5% limit, and finally through the contiguous,
is formed by the boundaries between the surfaces B and <B> C </B> formed area.
The alloys according to the invention can also contain various suitable alloy additives, e.g. B. Manganese in amounts up to <B> 1%, </B> expediently not more than <B> 0.25%, </B> and chromium in amounts up to <B> 1. %, But suitably not more than 0.25%. For certain purposes you can also add one or more additives, such as.
B. <B> 0.05 </B> to <B> 3% </B> titanium, at most <B> 1% </B> nickel, <B> 0.05 </B> to <B> 3% </B> cerium, at most <B> 1% </B> cobalt, at most <B> 1% </B> beryllium, at most 2% cadmium, at most 2 <B>% </B> lead, 0.02 to 0.2 <B>% </B> boron, <B> 0.05 </B> to <B> 0.3% </B> zirconium, at most 2 <B>% </ B > Thorium, <B> 0.05 </B> to <B> 0.3% </B> vanadium and <B> 0.05 </B> to <B> 0.3% </ B > Niobium. Iron and silicon can be present as impurities <B> each </B> up to <B> 0.5% </B>.
The following is an example of an alloy according to the invention which has the following composition: 7.5 / '; Ö zinc, <B> 1., 5% </B> copper, <B> 1., 75% </ B> magnesium, <B> 0.25% </B> manganese, <B> 0.25 </B> / 601 'chromium, 0.2 <B>% </B> iron and 0.2 < B>% </B> silicon, while the rest consists of aluminum. This alloy was cast into a bloek in a known manner.
Without any precautionary measures, apart from those which are always observed when pouring, a solid block was obtained in this way, which essentially shows no signs of segregation. On the other hand, a leoereum, of the same composition, whose copper content is 2,
0% and their magnesium content was increased to <B> 2.25 70 </B> at the expense of the aluminum, with the same casting conditions, there was considerable segregation.
From the example just described it can be seen that the limit value for the ratio copper: magnesium is very sharp, and that a small change in the magnesium and copper content is sufficient, uii) large changes in the solidification process of the alloy and consequently in the Cxeffi _-- e- to effect build-up in the as-cast state.