DE1533245B2

DE1533245B2 - Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE1533245B2
Application number: DE19661533245
Authority: DE
Inventors: Joseph Temple City Cahf Raffln (V St A )
Original assignee: Electronic Specialty Company, Los Angeles, Calif (V St A)
Priority date: 1965-10-18
Filing date: 1966-10-14
Publication date: 1972-12-21
Also published as: DK143112B; DK143112C; NL145906B; BE688346A; ES332393A1; JPS4917925B1; GB1090960A; DE1533245A1; NL6614636A; CH504535A

Description

Die Erfindung betrifft Aluminiumlegierungen, insbesondere Aluminium-Gußlegierungen von hoher Festigkeit, und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es besteht seit langem ein Bedürfnis nach Gußstücken aus Aluminiumlegierungen von hoher Festigkeit, und zwar nicht nur als Ersatz für die teueren Aluminiumteile von hoher Festigkeit, die durch Schmieden, Fließpressen, Kaltwalzen und spangebende Bearbeitung hergestellt werden, sondern auch zur Herstellung von kompliziert geformten Teilen. Es gibt zwar Aluminium-Gußlegierungen, doch haben die Gußstücke eine geringere Festigkeit als spangebend bearbeitete Grobbleche und Knüppel, spangebend bearbeitete Schmiedestücke und durch spanlose Verformung erhaltene Anordnungen.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Aluminiumlegierung, bei der im wesentlichen keine Spannungskorrosionsprobleme auftreten und aus der Gußstücke hergestellt werden können, die eine Zugfestigkeit über 49 kp/mm², eine 0,2-Grenze über 42 kp/mm² und eine Dehnung von 4 bis 10% oder mehr haben. Insbesondere können in technisch hergestellten Gußstücken mit Schreckschichten eine Zugfestigkeit bis zu 45,7 kp/ mm², eine 0,2-Grenze bis zu 38,7 kp/mm² und eine Dehnung bis zu 8% garantiert werden. In Sandgußstücken ohne Schreckschichten können eine Zugfestigkeit von 42 kp/mm², eine 0,2-Grenze von 35 kp/mm² und eine Dehnung von 3% erreicht werden. Diese Kennwerte konnten bisher nur in Schmiedestücken aus Aluminium, aber nicht in Gußstücken aus Aluminium erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Aluminium-Gußlegierung besteht aus 4.2 bis 6,0% Kupfer, 0,05 bis 3,0% Silber, 0,15 bis 0,4% Magnesium, Rest Aluminium mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen. Diese Aluminium-Gußlegierung hat nicht nur bessere Kennwerte als alle anderen bekannten Aluminium-Gußlegierungen, die nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erhaltenen Gußstücke behalten darüber hinaus auch bei erhöhten Temperaturen gute Kennwerte. Gegenüber der durch die französische Patentschrift 463 853 bekanntgewordenen Aluminium-Gußlegierung, die neben Aluminium ebenfalls Kupfer und

ίο Silber enthält, besitzt die erfindungsgemäße Aluminium-Gußlegierung durch den Magnesium-Zusatz eine erhöhte Festigkeit. Die nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erhaltenen Gußstücke besitzen bei 260⁰C eine Zugfestigkeit von mehr als 23 kp/mm², eine 0,2-Grenze von mehr als 22 kp/mm² und eine Dehnung von 14%. Selbst bei 316° C haben die Gußstücke eine Zugfestigkeit von mehr als 13 kp/mm², eine 0,2-Grenze von über 13 kp/mm² und eine Dehnung von etwa 16%. Die Mehrzahl der bisher bekannten Aluminium-Gußlegierungen verlieren ihre Festigkeit bei derart hohen Temperaturen fast vollständig.

Während das Silber, das in der erfindungsgemäßen Legierung zu etwa 0,05 bis 3,0%, vorzugsweise zu etwa 0,40 bis 1,0 % enthalten ist, anscheinend die Verteilung des Kupfers in der Legierung verbessert, wodurch deren Festigkeit erhöht wird und ferner der auf den hohen Kupfergehalt von 4,2 bis 6,0, vorzugsweise 4,7 bis 5,3%, zurückzuführenden Neigung der AIuminium-Gußlegierung zur Spannungskorrosion entgegen wirkt, erhöht der Magnesium-Zusatz von 0,15 bis 0,4%, vorzugsweise 0,2 bis 3,0%, die Festigkeit. Es hat sich gezeigt, daß es wenig sinnvoll ist, einen Silber-Anteil von mehr als 1,0% oder auch nur mehr als 0,7% zu verwenden, da größere Mengen infolge des hohen Silberpreises die Kosten nur unnötig erhöhen würden, ohne daß die physikalischen Eigenschaften beträchtlich geändert oder die Neigung zur Spannungskorrosion weiter herabgesetzt würde.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Legierung ist durch einen zusätzlichen Gehalt von 0,5 bis 4,0%, vorzugsweise 1,0 bis 3,0% Zink gekennzeichnet. Dieser Zinkzusatz bewirkt eine weitere Verbesserung von Zugfestigkeit, 0,2-Grenze und Dehnung.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Legierung besitzt einen zusätzlichen Gehalt von 0,15 bis 0,7%, vorzugsweise 0,2 bis 0,3% Titan. Dieser Titanzusatz gewährleistet in vorteilhafter Weise ein feinkörniges Gefüge der Legierung, was für ein einwandfreies Lösungsglühen wichtig ist. In manchen Fällen wird der Titangehalt an der unteren Grenze gehalten, und es wird mehr hinzugesetzt, wenn die Legierung geschmolzen wird, weil dadurch das Korngefüge verbessert wird.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Legierung enthält diese 0,001 bis 0,01 % Bor. Dieser Bor-Gehalt ist zwar für die Herstellung der Legierung nicht wesentlich. Im allgemeinen empfiehlt sich dieser Zusatz jedoch, wenn die Legierung zur Verbesserung ihres Korngefüges umgeschmolzen wird.

Für manche Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Aluminium-Gußlegierung kann es vorteilhaft sein, wenn diese bis zu 0,3% Mangan, Molybdän und/oder Cer und bis zu 0,5% Chrom enthält.

In der nachstehend angegebenen Tabelle sind breite und enge Bereiche der erfindungsgemäßen Aluminium-Gußlegierung sowie die Legierungsgehalte eines speziellen Ausführungsbeispiels angegeben:

Tabelle

Elemente

Breiter Bereich	Rest	Enger Bereich	Rest	Beispielswert
(Gewichtsprozent)	0,5 bis 4,0	(Gewichtsprozent)	1,0 bis 3,0	(Gewichtsprozent)
4,2 bis 6,0	4,7 bis 5,3	4,9
0,05 bis 3,0	0,40 bis 1,0	0,60
0,15 bis 0,4	0,20 bis 0,30	0,24
0,15 bis 0,7	0,20 bis 0,30	0,25
0,15	0,03	0
0,15	0,03	0
0,001 bis 0,01	0,001 bis 0,01	0,002
0,3	0,3	0
0,3	0,3	0
0,3	0,3	0
0,5	0,3	0
0,05	0,05	0
0,15	0,15	0
Rest
2,0

Kupfer

Silber

Magnesium

Titan (wenn erwünscht)

Silicium (max.)

Eisen (max.)

Bor

Mangan (max.)

Molybdän (max.)

Cer (max.)

Chrom (max.)

andere (Maximum pro Element)
andere (Maximum insgesamt) .

Aluminium

Zink (wenn erwünscht)

Eine Schmelze der Legierung wurde wie folgt hergestellt: Etwa 54 kg umzuschmelzendes Rückgut (Eingüsse und Steiger von früheren Gießvorgängen) werden zusammen mit etwa 22,7 kg Aluminium hoher Reinheit (99,8 bis 99,99%) und etwa 1,8 kg einer Aluminium-Titan-Vorlegierung (5°/₀ Titan, Rest Aluminium) in einem gasbeheizten Ofen in einem Siliciumcarbidtiegel eingeschmolzen. Die Temperatur wurde mit Hilfe eines Chrom-Alumel-Thermoelements und eines Potentiometers geregelt. Nach dem Erreichen einer Temperatur von etwa 704° C wurden 1,25 kg Elektrolytkupfer und 0,15 kg Silber zugesetzt. Wenn ein Zinkgehalt erwünscht ist, wird das Zink zusammen mit dem Kupfer und dem Silber zugesetzt. Nach dem Auflösen der Metalle wurden in den Tiegel weitere 20,4 kg Rückgut von früheren Schmelzen eingebracht, so daß eine Zusammensetzung innerhalb der in der vorstehenden Tabelle angegebenen Bereiche erhalten wurde. Wenn die Temperatur erneut auf 704° C gestiegen war, wurde mit Hilfe eines Graphitrohrs Stickstoff durch die Schmelze geperlt, um schädliche Gase, beispielsweise durch die Zersetzung von Feuchtigkeit erzeugten Wasserstoff, zu entfernen. Die Temperatur wurde auf 760°C ansteigen gelassen. Etwa 0,23 kg einer Aluminium-Titan-Bor-Legierung (5 °/₀ Titan, 1 °/₀ Bor, Rest im wesentlichen vollständig Aluminium) wurde zugesetzt, danach etwa 0,082 kg Reinmagnesium. Es wurde überprüft, ob das Metall noch gelösten Wasserstoff enthielt. Wenn ja, wurde noch mehr Stickstoff durchgeperlt, bis die Prüfung auf Wasserstoff negativ war.

Danach wurde der Schmelze etwa 0,045 kg eines Kornverfeinerungsmittels (Gemisch von zwei Teilen Titan-Kalium-Fluorid mit einem Teil Kaliumborfluorid) zugesetzt. Es wurde mindestens 10 Minuten lang gewartet. Wenn dann die Gießtemperatur von etwa 718 bis 774° C erreicht war (je nach Form und Größe des Gußstücks), wurde die Schmelze in eine Form gegossen, ferner in eine Prüflingsform, und eine Probe für die chemische Analyse entnommen. Eine Gießtemperatur von 746° C ist für die verschiedenartigsten Teile geeignet. Eine zu niedrige Gießtemperatur führt zu schlechteren mechanischen Eigenschaften.

Es wurde auch eine abgeänderte Ausführungsform dieses Einschmelzverfahrens mit Erfolg angewendet.

Dabei wurden etwa 28 g Hexachloräthanpillen pro 68 kg Metall in die Schmelze eingebracht, nachdem diese 704° C erreicht hatte. Auf diese Weise wurden etwa vorhandene Natriumspuren entfernt. Chlorgas kann für denselben Zweck verwendet werden. Danach werden das Magnesium und die Aluminium-Titan-Bor-Legierung zugesetzt. Nach dem Abschlacken der Schmelze wurde das Kornverfeinerungsmittel zugesetzt und wurde Stickstoff durch die Schmelze durchgeperlt, bis eine Prüfung zeigte, daß das Metall gasfrei war. Gleichzeitig wurde die Temperatur auf etwa 746 bis 774⁰C erhöht. Die bevorzugten Gießtemperaturen sind bei beiden Einschmelzverfahren dieselben.

Vorzugsweise verwendet man eine Gießform aus wasserfreiem Sand. Man kann auch gebundenen natürlichen oder synthetischen Sand verwenden, doch findet dann oft eine Gasaufnahme infolge der Reaktion zwischen dem Metall und der Feuchtigkeit des Sandes statt.

Die gegossene Legierung wurde dann in einem Elektroofen mit Abschreck-Tauchbehälter einer Lösungsglühbehandlung unterworfen, indem das Gußstück 3 bis 8 Stunden lang auf 527 bis 538° C gehalten wurde. Danach wurde das Gußstück in Wasser bei einer Temperatur von höchstens 54° C abgeschreckt. Beim Abschrecken wirft sich das Gußstück manchmal und wird dann in einer Presse oder mit einem Fäustel aus Kunststoff oder Holz geradegerichtet. Wenn das Gußstück in den nächsten 3 Stunden in der erforderlichen Weise geradegerichtet worden war, wurde es 8 bis 20 Stunden lang bei 138 bis 171⁰C vergütet.
Das Abschrecken hat den Zweck, den lösungsgeglühten Zustand aufrechtzuerhalten. Das Abschrekken soll so schnell und plötzlich erfolgen, wie dies ohne Bildung von Spannungsrissen möglich ist. Bei einem Abschrecken der Legierung von 543⁰C traten selbst in kleinen Teilen Risse auf. Beim Abschrecken von Prüf stäben aus der Legierung von 538 ⁰C traten bei Prüfstäben keine Risse auf, doch wurden bei komplizierteren Gußstücken in einigen Bereichen einige leichte Oberfiächenrisse festgestellt. Bei einem Abschrecken der Legierung von 535°C traten Risse in komplizierten Gußstücken mit starken Schreckschichten auf, jedoch keine Risse bei denselben Gußstücken ohne Schreckschichten. Bei einem Abschrecken der Legierung von 53O⁰C traten bei Gußstücken in einer Länge von bis

zu 150 cm keine Risse auf. Daher wird die erfindungsgemäße Legierung vorzugsweise von einer Temperatur von 35O°C abgeschreckt, selbst wenn das Lösungsglühen bei 535 oder 538°C erfolgt. In diesem Fall wird die Temperatur vor dem Abschrecken vorzugsweise auf etwa 530° C herabgesetzt. 25 bis 38 cm lange Teile aus der Legierung mit einer Wandstärke von 6 bis 19 mm wurden von 535⁰C ohne Rißbildung abgeschreckt. Die Temperatur des Wassers ist vorzugsweise nicht höher als 49⁰C. Ein Abschrecken in Wasser, das sich auf Zimmertemperatur befindet, verbessert anscheinend die Beständigkeit; gegenüber der Spannungskorrosion.

Das Lösungsglühen dient zum Auflösen der kupferreichen Verbindung, die während des Erstarrens der Legierung um die aluminiumreiche Grundmasse herum abgelagert wird, ohne^! daß eine der Komponenten schmilzt. Unter Berücksichtigung der Größe, Form und Dicke des Gußstücks wird die Temperatur und Dauer des Lösungsglühens so gewählt, daß das Eutekr tikum in der Grundmasse praktisch vollständig aufgelöst wird. Dies wird durch mikroskopische Untersuchung überprüft.

Im allgemeinen genügt ein Lösungsglühen von etwa 5 Stunden für 64 mm dicke Teile. Mit einem Lösungsglühen bei einer Temperatur im Bereich von 530 bis 538⁰C wurden befriedigende Ergebnisse erzielt. Die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn bei 5stündigem Lösungsglühen die Temperatur während 2 bis 3 Stunden 535° C erreichte. In einem Ausführungsbeispiel wurde beim Lösungsglühen die Temperatur 1 Stunde lang auf 530⁰C gehalten, dann 3 Stunden auf 535⁰C und schließlich 1 Stunde wieder auf 530⁰C, so daß die Behandlung insgesamt 5 Stunden dauerte.

Bei Gußstücken mit einer Größe von nicht mehr als 38 · 38 cm und einer Djcke von nicht mehr als 19 mm kann ein einwandfreies Lösungsglühen erfolgen, indem dje Teile 5 Stunden lang bei 535°C erhitzt werden. Kleinere Gußstücke in einer Größenordnung von etwa 203 -25-13 mm können etwa 4 Stunden lang bei 538⁰C behandelt werden.

Die Teile werden zum Ausscheiden der Kupferverbindung ausgelagert, wodurch die Legierung aushärtet. Die Temperatur und Dauer der Auslagerungsbehandlung sind davon abhängig, welche Eigenschaften am meisten erwünscht sind. Bei einer längeren Dauer und höheren Temperatur der Auslagerungsbehandlung wird die 0,2-Grenze erhöht, bei einer kürzeren Dauer und niedrigeren Temperatur dagegen die Dehnung. Eine höhere Kerbschlagzähigkeit erhält man, wenn man während eines längeren Zeitraums bei einer niedrigeren Temperatur auslagert, z. B. mindestens 5 Tage lang bei Zimmertemperatur, doch ist dann die 0,2-Grenze niedriger. Durch ein Auslagern der Legierung bei 16O⁰C während eines Zeitraums von ■ etwa 20 Stunden erhielt man ein sehr beständiges Material, das sich im Laufe der Zeit nicht veränderte und auch gegenüber der Spannungskorrosion sehr beständig war. Bei einer höheren Temperatur von 171⁰C konnte eine einwandfreie Aushärtung in kürzerer Zeit erzielt werden, doch war die Dehnung um einige Prozent geringer. Eine Legierung mit brauchbaren, gut aufeinander abgestimmten physikalischen Kennwerten wird erzielt, wenn man bei 146°C auslagert.

Ein typisches Lösungsglühen eines Gußstücks, beispielsweise einer Strebe für ein Fahrgestell eines Flugzeuges, wurde wie folgt durchgeführt: 1 Stunde bei 53O⁰C, 3 Stunden bei 535°C und 1 Stunde bei 530° C bei einer Gesamtdauer des Lösungsglühens von 5 Stunden. Danach Abschrecken in auf Zimmertemperatur befindlichem Wasser während eines Zeitraums von 5 Sekunden. Das Gußstück wurde dann 24 Stunden lang auf Zimmertemperatur gehalten und danach 20 Stunden lapg bei 160°C ausgelagert.

Von Gußstücken, die nach den obigen Angaben hergestellt worden waren, wobei mit den bekannten Maßnahmen eine fortschreitende, gerichtete Erstarrung

ίο begünstigt wurde, wurden durch spangebende Bea'rbeitung Prüflinge abgenommen, die mechanischen Prüfungen unterworfen wurden. Man erhielt folgende Ergebnisse: Zugfestigkeit 42,9 bis 49,3 kp/mm², 0,2-Grenze 34,8 bis 45,3 kp/mm², Dehnung 6 bis 17%.

Die chemische Analyse der Prüflinge hatte folgendes Ergebnis:

Element Gewichtsprozent

Kupfer 4,74 bis 5,55

Magnesium 0,20 bis 0,31

Titan 0,22 bis 0,28

Silber 0,54 bis 0,61

Silicium-Eisen 0

Aluminium Rest

In der erfindungsgemäßen Legierung wird ein hoher Kupfergehalt verwendet, so daß die Verbindung CuAl₂ in einer größeren Menge vorhanden ist. Dieise Verbindung muß durch das Lösungsglühen aufgelöst werden. Die Löslichkeit der Verbindung nimmt mit der Temperatur zu. Dies ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß das Lösungsglühen im Rahmen der Erfindung bei 530 bis 538⁰C erfolgt.

Die Analyse eines weiteren Prüfstabes ergab folgende Zusammensetzung:

Element Gewichtsprozent

Kupfer 4,73

Silber 0,61

Magnesium 0,21

Eisen 0

Silicium 0

Mangan 0,01

Titan 0,27

Chrom ;... 0

Nickel ; 0,02

Aluminium Rest

Versuche haben gezeigt, daß die besten Eigenschaften mit einem Kupfergehalt von etwa 4,7 bis 5,3 °/o erhalten werden. Beispielsweise hatten Prüfstäbe, die sich in jedem Satz nur durch den Kupfergehalt unterschieden, nach gleicher Wärmebehandlung folgende Zugeigenschaften:

55 Satz Nr.	6o	2	Cu (Gewichts	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Deh nung
		prozent)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(7o)
1	3	4,20	30,2	18,3	13
	4,75	40,8	24,6	14
65 4	4,75	43,6	29,5	7,5
	5,75	• 39,4	23,2	2,0
5	5,25	42,9	30,9	5,5
	5,75	40,8	26,7	4,0
3,2	37,5	33,2	8,0
5,0	47,5	42,6	5,5
5,0	42,0	35,4	4,4
6,0	38,8	37,5	1,2

In Aluminium-Kupfer-Gußlegierungen von hoher Festigkeit wird Magnesium manchmal als unerwünscht angesehen. Im Rahmen der Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß es in den richtigen Mengen verwendet die 0,2-Grenze der erfindungsgemäßen Legierung erhöht. Beispielsweise hatten Prüfstäbe, die sich nur durch den Magnesiumgehalt unterschieden, nach gleicher Wärmebehandlung nachstehende Zugeigenschaften: ι

Mg (Gewichts-	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Dehnung
; prozent)	(kp/mm²) :.	(kp/mm²)	(7o)
0,19	45,4 '	39,4	5,5
0,29	49,6	46,7	3,0
0,38	49,5	47,4	2,0
0,48	21,0	—	0,5

Bei dem Prüfling mit 0,48% Magnesium traten in gewissem Umfang Verbrennungen auf. Der Magnesiumgehalt beträgt vorzugsweise etwa 0,20 bis 0,30%. Wie aus dem vorstehenden Beispiel hervorgeht, wird durch einen Magnesiumgehalt in diesem Bereich die Zugfestigkeit und 0,2-Grenze um etwa 10% erhöht.

Der Zusatz von elementarem Silber zu der Legierung erhöht deren mechanische Festigkeit und ihre Be-

ständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion. Die mechanische Festigkeit der Legierung wird schon durch einen Zusatz von nur 0,2 % Silber verbessert. Mit einem Silbergehalt von 0,4 bis 1,5 % ist die Legierung im wesentlichen frei von Spannungskorrosion. Die mechanische Festigkeit erreicht anscheinend bei einem Silbergehalt von etwa 0,5 % ein Optimum, wird aber bei einem Silbergehalt von bis zu 3,0% nur wenig herabgesetzt. Die Wirkung des Silbers auf die Kenn-

o werte geht aus den nachstehenden Versuchen mit Prüfstäben hervor:

Satz Nr.	15	1	20	Ag (Gewichts	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Deh nung
		prozent)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(7o)
2		0	41,8	31,3	6,0
0,60	48,5	40,2	8,5
0	42,2	35,2	4,4
0,20	47,1	42,9	2,5
0,30	47,1	41,5	5,0
0,70	47,8	42,6	4,6

Ein weiterer Satz enthielt auch unterschiedliche Magnesiummengen, doch hatte auch hier ein hoher Silbergehalt keine nachteilige Wirkung auf die Zugfestigkeit.

Satz	Ag	Mg	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Dehnung
Nr.	(Gewichtsprozent)	(Gewichtsprozent)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(7o)
3	0,60	0,19	45,4	39,4	5,5
	1,1	0,20	44,7	39,7	4,5
	1,6	0,15	43,5	33,8	10,0
	2,1	0,15	43,5	32,8	8,0
	2,6	0,19	44,9	33,8	8,0

Ein Zinkgehalt von etwa 1,0 bis 3,0% führt eben- gehalt führt anscheinend nicht zu einer höheren Festigfalls zu einer beträchtlichen Verbesserung der Festig- 40 keit und setzt die Dehnung herab. Dies geht aus der keit. Dies geht aus den nachstehenden Versuchsergeb- Prüfung der nachstehenden Prüflinge hervor: nissen hervor:

Zn	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Dehnung
(7o)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(7o)
0	45,9	39,7	5,0
1,0	47,8	40,6	9,0
2,0	50,8	44,9	5,0
3,0	51,1	45,1	5,0
4,0	48,5	45,8	2,0

Titan ist ein gutes Kornverfeinerungsmittel. Mit einem Titangehalt von 0,20 bis 0_;30% hat die Legierung ein feines Korn, welches die erforderliche Verteilung des Kupfers in der ganzen Legierung während des Lösungsglühens erleichtert, so daß Gußstücke erhalten werden können, die viel fester sind als Gußstücke, die mit den bekannten Aluminium-Gießlegierungen hergestellt worden sind. Ein höherer Titan-

Ti ( Gewichts-	-Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Dehnung
45 prozent)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(7o)
0,24	42	35,4	4,4
0,39	41,8	35,2	4,2
0,54	42,5	35,9	4,2
⁵⁰ 0,69	42,3	37,5	3,0

Die übrigen in der Legierung enthaltenen Elemente sind Verunreinigungen. Zwei von ihnen, Silicium und Eisen, sind in der Aluminiumgrundmasse übliche Verunreinigungen und für die erfindungsgemäße Legierung schädlich. Im allgemeinen soll der Eisen- und der Siliciumgehalt niedriger sein als 0,15 %, vorzugsweise niedriger als 0,03 %. Mit zwei Sätzen von Prüflingen wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Satz	0:	Ff»	Zugfestigkeit	0,2-Grenze	Dehnung
Nr.			(kp/mm^a)	(kp/mm²)	(7.)
1	0,15	0,16	46,4	36,6	2,5
	0	0	48,5	40,2	8,5
2	0,15	0,16	42,0	35,4	4,4
	0,15	0,65	31,6	24,9	2,0

209 552/153

Die vorstehend angegebenen Ergebnisse wurden mit Prüfstäben erhalten, die ohne Schreckschichten in Sandformen gegossen worden waren und einen Durchmesser von 12,7 mm und einen 57,2 mm langen Teil γοη kleinerem Durchmesser hatten. Die Ergebnisse der einzelnen Sätze sind untereinander nicht vergleichbar, weil sich die Sätze auch in anderen Punkten voneinander unterschieden.

Von den anderen Elementen, die in der Legierung enthalten sein könnten, sind einige sehr schädlich, einige etwas schädlich und haben andere keine oder sogar eine leicht vorteilhafte Wirkung auf die Legierung.

Ein Cadmiumgehalt von 0,30 °/₀ führte während des Lösungsglühens zu starken Verbrennungserscheinungen und Rissen, wobei die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften vollständig verlorengingen.

Ein Natrium-, Calcium- und Lithiumgehalt von 0,02 °/₀ führte zu einer Herabsetzung der Zugfestigkeit um 10 bis 20% und der Dehnung um 30 bis 40% sowie zum Auftreten von Fehlern in den aus der Legierung bestehenden Prüfstäben.

Ein Kobaltgehalt von 0,30% führte zu einer Herabsetzung der Zugfestigkeit um 20% und der Dehnung um 30 % sowie zu einer Kornvergföberung.

Ein Zinngehalt von 0,005% beeinträchtigte die Eigenschaften der Legierung nicht, führte jedoch beim Vorhandensein von 0,005% Wismut während des Lösungsglühens zu starken Verbrennungserscheinungen und Rissen.

Ein Antimongehalt von 0,005% führte zu einer ίο Herabsetzung der Zugfestigkeit um 10 % und zu einer ähnlichen Herabsetzung der Dehnung.

Ein Chromgehalt von 0,25% und ein Molybdängehalt von 0,25 % führte zu einer geringen Erhöhung der Zugfestigkeit. Bei 0,50% Molybdän wurde die Zugfestigkeit etwas herabgesetzt, während ein Chromgehalt von 0,50% keine wesentlichen Änderungen bewirkte. Mangan, Nickel und Cer hatten in Mengen von je 0,30% keine merkliche Wirkung auf die Eigenschaften der Legierung. Ein Zirkongehalt von 0,25% führte zu einer geringen Herabsetzung der Zugfestigkeit.

Claims

I 533 245 Patentansprüche:

1. Aluminium-Gußlegierung, bestehend aus 4,2 bis 6,0%, vorzugsweise 4,7 bis 5,3% Kupfer, 0,05 bis 3,0%, vorzugsweise 0,4 bis 1,0% Silber, 0,15 bis 0,4%, vorzugsweise 0,2 bis 0,3% Magnesium, Rest Aluminium mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen.

2. Legierung nach Anspruch 1 mit einem zusätzlichen Gehalt von 0,5 bis 4,0%, vorzugsweise 1,0 bis 3,0% Zink.

3. Legierung nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit einem zusätzlichen Gehalt von 0,15 bis 0,7%, vorzugsweise 0,2 bis 0,3 % Titan.

4. Legierung nacfr einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem zusätzlichen Gehalt von 0,001 bis 0,01 % Bor.

5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die bis zu 0,3 % Mangan, Molybdän und/oder Cer und bis zu 0,5% Chrom enthält.

6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit maximal 0,15, vorzugsweise maximal 0,03% Silicium, maximal 0,15, vorzugsweise maximal 0,03% Eisen und insgesamt maximal 0,15%, einzeln aber maximal 0,05%, übrige Verunreinigungen.