DE1533390A1

DE1533390A1 - Zink-Knetlegierung

Info

Publication number: DE1533390A1
Application number: DE1966ST026207
Authority: DE
Inventors: Pelzel Dr-Ing Erich
Original assignee: Stolberger Zink AG
Current assignee: Stolberger Zink AG
Priority date: 1966-12-06
Filing date: 1966-12-06
Publication date: 1969-12-18
Also published as: DE1533390C3; DE1533390B2; NL6708574A; GB1178993A; NL149856B

Description

PATENTANWALT

DiPL-lNG. HANS HEINRICH

BONN/RH.

AM NORDBAHNHOF

Aktenz,

BONN, den 1. 12. I966

Zink-Knetlegierung

Die Erfindung betrifft eine dauerstandfeste Zinkknetlegierung mit Gehalten an Blei von 0 bis 1 %, Kadmium von 0 bis 0,05 %» Kupfer von 0 bis 1,2 %.

Bei der Entwicklung titanhaltiger Zinkknetlegierungen, die bekanntlich eine wesentlich höhere Dauerstandfestigkeit besitzen als alle vorher bekannten Zinklegierungen, wurde besonders darauf geachtet, daß der für die Eigenschaften maßgebende Gefügeaufbau nicht durch störende Begleitelemente verändert wird. Zink-Titan bildet bei etwas 0,2 % Titan ein feinkörniges (lamellares) Eutektikum, das die Zinkkristalle umhüllt und damit

das Kriechen bei Einwirken einer Dauerspannung bis 8 kg/mm verhindert.

Bestimmte Zusätze verhindern die Bildung des Eutektikums, Titan wird dann als Verbindungsphase gebunden, die primär kristallisiert, womit die Umhüllung des Zinkkristalls nicht mehr gegeben ist; die Legierung ist nicht mehr kriechfest.

Ein günstiger Zusatz ist neben Titan das Kupfer, während Eisen, Mangan, Chrom, Nickel und Aluminium einen Großteil des Titans als

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Titanid binden. Solche Legierungen mit harten ^Aitaniden werden als Gußlegierungen, besonders als verschleißfeste Legierungen, erwähnt (1* 2, J)). Sind solche Titanide spezifisch leichter oder schwerer als die Zinkschmelze, so kann man durch langsames Abkühlen und Seigern Titan aus der Legierung entfernen.

Alle Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der titanhaltigen Knetlegierungen vermeiden daher vor allem die Bildung primär kristallisierender Titanide durch entsprechende Zusätze, darunter vor allem Aluminium (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10). Aluminium ist aber gerade für Zinklegierungen ein hervorragender Legierungspartner. Es wirkt stark reduzierend, so daß die Schmelzen oxidfrei werden, es bildet auf der Schmelzoberfläche eine schlitzende Oxidhaut, verhindert die Verkrätzung an der Luft und verbessert das Porrafüllungsvermögen. Aluminium-Gehalte verzögern auch den Angriff der Schmelze auf Eisen.

Beispiele: 5 kg Peinzink (Nr. 1 der nachstehenden Tabelle) sowie 5 kg einer Peinzink-Titan- (Nr. 2), einer Hüttenzink-Titan-(Nr. J>) und einer Peinzink-Aluminium-Legierung (Nr. 4) wurden aus einem Tiegel in eine stehende Form gegossen und der Gewichts« verlust durch Schaum- und Traßbildung ermittelt. Er betrug:

Nr.	1	2	3	4
Zusammen setzung	Peinzink	Peinzink 0,10 % Ti	0,5 % Pb 0,1 % Ti Rest Zink	Feinzink 0,2 % Al
Gewichts verlust #	1,5	2,3	4,5	0,3

Titanzusätze fördern demnach die Vertrassung, besonders stark bei bleihaltigem Zink, wo überdies die Gefahr besteht, daß der Traß

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mit der Schmelze eraulgiert und beim Blockguß schließlich in gewalzten Legierungen deren mechanische Eigenschaften stark vermindert.

In einer Untersuchungsreihe, die das Stadium der mechanischen und technologischen Eigenschaften ebenso umfaßte wie die Frage der Vertrassung beim Blockguß und dac Kriechverhalten, wurde nun ermittelt, welchen Einfluß Aluminium als Spurenelement hat. Es wurde hierzu eine ungünstige bleihaltige Legierung mit starker Vertrassung gewählt: Cu = 0,80, Ti = 0,12, Pb = 0,35, Cd = 0,02, Rest Zink. Je 50 kg wurden in stehender Blockform vergossen, der Block bei 220° C auf 5 mm Dicke warm vorgewalzt, auf 0,8 mm Band kalt weitergewalzt und dieses 2 h bei 200° C getempert.

Gemessen wurden: Die Streckgrenze kg/mm bei 0,2 % Dehnung (5~t q\* die Zerreißfestigkeit kg/mm C£T_b), die Dehnung % (^), das Verhalten beim Falten des Bandes um 18O°, die Traßmenge beim Vergießen und schließlich das Kriechverhalten bei Dauerspannung. · Die Duuerstandfestigkeit ist diejenige Spannung (£Ttj), hei der eine bleibende Dehnung von maximal 1 % pro Jahr auftritt. Alle ermittelten Werte zeigt Tabelle I.

Al %	<r"o,2	^b	30	Faltung	Traß	Dauerstand "D/igD/Jahr
O	10	19	35	Bruch	4,50	8,-
0,003	10	19	45	Anbruch	4,50	8,-
0,005	10	20	60	Rauhe Kante	3,60	8,-
0,010	11	22	T5	Glatte Kante	2,60	1,9
0,020	11	22	η	1,20	7,8 .

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0,030	10	21	80	Glatte Kante	1,10	7,7
0,040	9	20	90	η	1,-	7,5
0,050	8	19	80	It	0,90	4,2'
0,060	8	18	70	Il	0,80	2,9
Ο,ΟδΟ	8	18	70	M	0,80	2,5
0,100	8	17	70	It	0,80	2,5

Überraschenderweise gibt es demnach ein Gebiet zulässiger Aluminium-Gehalte, in dem bei noch hoher Dauerstandfestigkeit die oxidhemmende Wirkung des Aluminiums zur Geltung kommt, was sich in guter Faltfähigkeit und guter Festigkeit äußert. Es sind dies die Aluminium-Gehalte von mehr als 0,003 # und weniger als 0,05 %i also von 30 bis 500 g pro Tonne.

Die gleiche Abhängigkeit erhält man mit Feinzinklegierungen mit 0,05 bis 0,25 Titan, Feinzinklegierungen mit 0,05 bis 0,25 Titan und 0,05 bis 1,2 Kupfer und schließlich mit allen genannten Legierungen auf Basis HUttenzink mit Bleigehalten bis 1 #. Zu

Beryllium vermeiden sind Gehalte an Magnesium, Lithium/und Kalzium.

Demnach ist Gegenstand der Erfindung eine dauerstandfeste Zinkknetlegierung mit Gehalten an Blei von 0 bis 1 #, Kadmium von 0 bis 0,05 %, Kupfer von 0 bis 1,2 #, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Titangehalte von 0,05 bis 0,25 %, Aluminium-Gehalte von mehr als 0,003 bis weniger als 0,05 %, vorzugsweise von 0,01 bis 0,03 %, Rest Feinzink und/oder Hüttenzink, aufweist

Beryllium
und frei von Magnesium, Lithium/und Kalzium ist.

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Vorzugswelse wählt man bei Peinzinklegierungen Aluminium-Gehalte von '0,005 bis 0,015 %, bei Htittenzinklegierungen Aluminium-Gehalte von 0,01 bis 0,05 #· Es wurde gefunden, daß diese Aluminium-Gehalte bei Blei (Kadmium)-haltigen Hüttenzinklegierungen nooh nicht die Erscheinung der interkristallinen Korrosion zeigen, wenn die Titangehalte im angegebenen Bereioh von 0,05 bis 0,25 #, vorzugsweise 0,1 bis 0,15 # Titan, liegen.

Legierungsbeispiele für Dauerstandfestigkeit bis 8 kg/mm

Al	Ti	Cu	Pb	Cd	Rest
0,010	0,20		-		Peinzink
0,015	0,10	0,80	-	-	Feinzink
0,050	0,10	-	0,55	0,05	Hüttenzink
0,050	0,10	0,50	0,60	0,05	Hüttenzink

Aluminiumgehalte im angegebenen Bereich sind im Mischkristall vollkommen gelöst, wenn die Legierungen praktisch frei sind von

Beryllium

Magnesium, Lithium/und Kalzium. Es treten daher keine Gitterspannungen auf, die zur Versprödung führen, man erhält hohe Dauerstandf»estigkeit bei guter Duktilität entweder durch Warmwalzen auf Endstärke nicht unttr 18O°, vorzugsweise I80 220°, oder durch Kaltwalzen mit nachfolgender Temperung nicht unter 18O°, vorzugsweise I80 - 220°.

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Claims

Patentansprüche

1. Dauerstandfeste Zinkknetlegierung mit Gehalten an Blei von 0 bis 1 %_$ Kadmium von O bis 0,05 %» Kupfer von 0 bis 1,2 ^, dadurch gekennzeichnet, daß sie Titangehalte von 0,05 bis 0,25 %i Aluminium-Gehalte von mehr als 0,003 bis weniger als 0,05 %» vorzugsweise von 0,01 bis 0,03 %» Rest Feinzink und/oder Hüttenzink, aufweist

Beryllium und frei von Magnesium, Lithiumyimd Kalzium ist.

2· Verfahren zur Weiterverarbeitung der Legierung - nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Temperaturen nicht unter 18O° C, vorzugsweise 18O - 220° C, warmverformt ader kaltverformt und in diesem Zustand nicht unter 18O° C, vorzugsweise bei 18O - 220° C, getempert wird.

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