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Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Magnesiumknetlegierung,
die Aluminium, Zink, Calcium und Mangan enthält.
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Es ist bekannt, daß bei Zunahme der Konzentration der nicht aus Magnesium
bestehenden Bestandteile einer Magnesiumknetlegierung des Magnesium-Aluminium-Zink-Typs
mit einem Gehalt an Mangan innerhalb gewisser Grenzen sich verbesserte Eigenschaften,
wie z. B. Biegungs-, Zug- und Druckfestigkeit, ergeben.
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Uberraschenderweise wurde nun gefunden, daß durch Verminderung der
Aluminium- und Zink-Konzentration einer Magnesiumknetlegierung des Aluminium-Zink-Typs
mit Mangangehalt unter die üblich angewendeten Konzentrationen und durch Zugabe
geringer Mengen von Calcium Legierungen gewonnen werden, welche sich gut warmverfonnen
lassen und sich besonders für Zwecke eignen, bei denen Schweißbarkeit vorliegen
muß, ohne daß Spannungsfreiglühen erforderlich ist.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Verwendung einer Knetlegierung aus
0,1 bis 1,750/0 Aluminium, 0,05 bis 0,6% Zink, 0,2 bis 1,0% Mangan
und 0,05 bis 0,6% Calcium, wobei die Calciummenge den Wert von 1,4% abzüglich des
zweifachen Prozentgehaltes an Zink nicht überschreiten darf, Rest Magnesium, für
Zwecke, bei denen Schweißbarkeit vorliegen muß, ohne daß Spannungsfreiglühen erforderlich
ist.
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Es war bereits eine Magnesiumlegierung aus 0,3 bis 2,5% Zink,0,05
bis 1% Calcium, 0,1 bis 2,5% Mangan, 0,1 bis 3% Aluminium, Rest Magnesium bekannt,
die walz-, preß- und schmiedbar ist und für weitere spanlose Verformungen geeignet
ist. Es gab jedoch keine Hinweise, daß diese bekannten Legierungen schweißbar sind.
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Obwohl die Aluminiumkonzentration in der Legierung nicht in einem
bestimmten Verhältnis zu den anderen Legierungsbestandteilen zu stehen braucht,
wenn eine hohe Strangpreßgeschwindigkeit erzielt werden soll, z. B. 15,25
bis 30,5 m/min, sollte der Aluminiumgehalt doch in einem umgekehrten - Verhältnis
zum Calciumgehalt stehen. Mit anderen Worten sollte vorteilhaft der Aluminiumgehalt
niedrig sein, wenn der Calciumgehalt hoch ist und umgekehrt. So wurde festgestellt,
daß es zweckmäßig ist, den Alurniniumgehalt etwa auf 0,5% festzusetzen, wenn unter
Erhaltung der hohen Strangpreßflähigkeit der Calciumgehalt etwa 0,3% beträgt. Um
optimale Eigenschaften zu erhalten, d. h. hohe Festigkeit bei hoher Strangpreßgeschwindigkeit,
wird man den Aluminiumgehalt auf 0,2 bis 0,5%, den Zinkgehalt auf etwa 0,2 bis 0,5()/o,
den Calciumgehalt auf 0,2 bis 0,40/0 und den Mangangehalt auf 0,5% festsetzen, wobei
der Rest aus Magnesium besteht.
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Die Menge des Aluminiums in bezug auf die des Calciums hat wenig Einfluß
auf die Heißwalzbarkeit. Eine gute Walzbarkeit liegt vor, wenn die Legierung eine
verhältnismäßig große Menge von Calcium enthält, bei Vorliegen eines Zinkgehaltes,
der etwa 0,3% nicht überschreitet. Sind die Zinkkonzentrationen höher, muß der Calciumgehalt
entsprechend der oben genannten Beziehung zurückgesetzt werden, um Rißbildung während
des Heißwalzens zu vermeiden.
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Eine gute Dauerstandfestigkeit zusammen mit guter Bearbeitbarkeit
liegt vor, wenn eine Legierung folgender Zusammensetzung verwendet wird: 0,4% Aluminium,
0,5% Mangan, 0,3% Zink, 0,3% Calcium. Die Legierung zeigt gute Bearbeitbarkeit und
Duktilität, wenn etwa 1,20/() Aluminium, 0,3()/c) Zink, etwa 0,501() Mangan und
etwa 0,20/() Calcium vorliegen.
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Mangan enthält die erfindungsgemäß verwendete Legierung, um die Festigkeit
zu erhöhen. Das Mangan erhöht aber auch den Korrosionswiderstand.
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Außer einer mäßigen bis hohen Festigkeit zusammen mit Schweißbarkeit,
ohne daß eine Spannungsentlastung, d. h. Spannungsfreiglühen, erforderlich
ist, weist die erfindungsgemäß verwendete Legierung zusätzlich gute Bearbeitbarkeit,
z. B. Strangpreßbarkeit oder Walzbarkeit, auf und enthält die Legierungsbestandteile
in geringerer Konzentration als die üblicherweise verwendeten Legierungen, was wirtschaftlich
vorteilhaft ist.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Eine Anzahl von Rohlingen aus der erfindungsgemäß zu verwendenden
Magnesiumlegierung und von Vergleichsrohlingen anderer Zusammensetzung wurden auf
in Gießereien üblichem Wege hergestellt. Einige der so hergestellten Rohlinge wurden
in Stangen von 7,6 cm gegossen und andere zu Tafeln im Ausmaß von
5 - 10 - 20 cm gewalzt. Die Stangen wurden zu 0,16 - 2,24-cm-Streifen
bei verschiedener Geschwindigkeit aus einem 7,6-cm-Rezipienten bei 370'C
stranggepreßt. Die Strangpreßlinge wurden sowohl nach der Herstellung wie auch nach
einer Lagerung von 24 Stunden bei 175'C getestet. Die Tafeln wurden auf etwa
2,5 mm Stärke bei etwa 455`C in einer Mehrzahl von Stufen gewalzt,
wobei je nach Bedarf ein Wiedererhitzen zum Zwecke der Vermeidung der Rißbildung
erfolgte. Das so gewalzte Blech wurde sodann 1 Stunde lang bei 480'C geglüht,
mit Wasser abgeschreckt und sodann bis nahe an die Rißbildungsgrenze kalt gewalzt.
Sodann wurde das Blech 1 Stunde lang auf 150 und 370'C
erhitzt.
Andere Musterbleche wurden heiß gewalzt und 1 Stunde lang auf 510'C
erhitzt, mit Wasser abgeschreckt und 24 Stunden bei 175'C gealtert.
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Alle Proben wurden auf Bruchdehnung in 0/(), bezeichnet mit dem Buchstaben
»E«, auf Streckgrenze, bezeichnet »TYS«, die Quetschgrenze, ausgedrückt in
»CYS«, und die Zugfestigkeit, ausgedrückt in »TS«, bei Zimmertemperatur geprüft.
Die Werte erscheinen in den nachfolgenden Tafeln
1, 11 und Ill. Zusätzlich
erscheinen in der Tafel IV die Kriechdehnungen einzelner hergestellter Legierungen.
Die Kriechdehnungsversuche wurden durch Druckbelastung der Proben mit
3,5 kg/mm2 bei einer Temperatur von
150"C durchgeführt. Die nach der
Belastung sich ergebende Dehnung (bleibende Verformung) wurde periodisch gemessen.'Die
Werte der Kriechdehnungen gemäß Tafel IV wurden nach einer Zeit von
100 Stunden
bestimmt.
| Tafel 1 |
| Aus einer 7,6-em-Stange bei 370'C mit verschiedenen
Geschwindigkeiten stranggepreßter Streifen |
| von 0,16 2,24 cm Querschnitt, 24 Stunden bei
175'C gealtert (Festigkeiten sind in kg/mm? angegeben). |
| Probe AI Zn Ca Mri E 6 m/Min. E 21 bis
30,5m/Min. |
| 0 1) 0 |
| /0 0/0 TYS 1 CYS 1 TS YS 1 TS |
| 0 |
| Vergleich 0,5 4,0 0,39 0,6 gesprungen
bei 4,5 m/Min. |
| Vergleich 0,5 2,0 0,40 0,6 gesprungen
bei 3 m/Min. |
| 1 ......... 0,5 0,5 0,33 0,6 14 17,5 13,3
26,6 12 18,9 14 27,3 |
| 2 ......... 0,3 0,5 0,34 0,6 14
18,2 14,0 27,3 16 13,3 10,5 24,5 |
| 3 ......... 0,3 0,2 0,29 0,6 12 18,9 14,7
28,0 14 17,5 13,3 26,6 |
| 4 ......... 0,2 0,4 0,20 0,6 13 18,9 12,6
27,3 13 19,6 13,3 1 28,0 |
Aus der Tafel
1, gemäß welcher die Vergleichsproben mit den nachfolgenden
Proben verglichen werden, ergibt sich klar, daß die gemäß der Erfindung verwendete
Legierung gute Strangpreßfähigkeit aufweist, wenn die Menge von Zink innerhalb des
angegebenen Bereiches liegt.
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Die Vergleichsproben zeigen, daß überschüssiges Zink auch bei niedriger
Strangpreßgeschwindigkeit Rißbildung verursacht.
| Tafel 11 |
| Heiß gewalzt bei 455'C, 1 Stunde bei 480#C geglüht,
abgeschreckt, kalt gewalzt, sodann, wie angegeben, |
| erhitzt. (Festigkeiten sind in kg/mM2 angegeben). |
| Probe AI Zu Ca Mn E 150- C 1 Stunde
E 370 C - 1 Stunde |
| 0 0 ' TYS CYS TS TS |
| io - % 0 1 --- |
| Vergleich 0,5 4,0 0,39 0,6 gesprungen
während des Heißwalzens |
| Vergleich 0,5 2,0 0,40 0,6 gesprungen
während des Heißwalzens |
| Vergleich 0,5 1,0 0,31 0,6 gesprungen während
des Heißwalzens |
| 5 ......... 0,3 0,2 0,29 0,6 2
26,6 23,8 30,9 18 15,4 13,3 24,5 |
| 6 ......... 1,0 0,6 0,15 0,6 4 25,9 23,8 30,8
22 16,1 12,6 24,5 |
| 7 ......... 0,5 0,2 0,32 0,6 2
28,7 25,2 32,9 13 16,8 12,6 25,2 |
| 8 ......... 0,5 0,5 0,3i 0,6 4
28,7 25,2 33,6 12 17,5 13,3 25,2 |
| 9 ......... 0,5 0,2 0,56 0,6 2
30,1 28,0 35,0 20 16,8 14,0 25,9 |
Aus der Tafel
11 ergibt sich die Heißwalzbarkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden
Legierung. Legierungen, welche Konzentrationen außerhalb der angegebenen Mengengrenzen
besitzen, zeigen in den ersten Verfahrensschritten während des Walzens starke Rißbildung
im Gegensatz zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen.
| Tafel 111 |
| Fleiß gewalzt bei 455 'C, 1 Stunde lang erwärmt
bei 510' C, abgeschreckt, 24 Stunden bei 175 'C gealtert. |
| Probe AI Zn Ca Mn E TYS CYS TS |
| O#I 0 kg/'niin' kg MM2 kg
mni' |
| 10 .... 0,3 0,2 0,29 0,6 18 16,1 14,0
26,6 |
| 11 .... 0,5 0,2 0,32 0,6 20
18,2 16,1 27,3 |
| 12 .... 0,5 0,2 0,56 0,6 20
19,6 18,2 29,4 |
Die Tafel III zeigt die außerordentlichen Eigenschaften der erfindungsgemäß
verwendeten Legierung, wenn das heiß gewalzte Bldch nachfolgend erwärmt, abgeschreckt
und gealtert wurde. Es ergibt sich die gute Duktilität und Festigkeit.
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Die Tafel IV läßt die gute Dauerstandsfestigkeit erkennen, insbesondere
wenn der Calciumgehalt gegenüber dem Aluminiumgehalt nieder ist.
| Tafel IV |
| Dauerstandsfestigkeit in 100 Stunden bei 150'C, |
| Druck von 3,5 kg/mm2. |
| Bleibende |
| Al Zn Ca Mn Ver- |
| Probe formung |
| 0 /0 0 fi 010 |
| 13 0,3 0,2 0,29 0,6 0,02 |
| 14 015 0,2 0,32 0,6 0,06 |
| 15 0,5 0,2 0,56 0,6 0,47 |