DE1533390B2

DE1533390B2 - Titanhaltige huettenzinkknetlegierung und verfahren zu ihrer weiterverarbeitung

Info

Publication number: DE1533390B2
Application number: DE1966ST026207
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing 5190 Stolberg Pelzel
Original assignee: Stoiberger Zink AG, 5190 Stolberg
Priority date: 1966-12-06
Filing date: 1966-12-06
Publication date: 1977-08-18
Also published as: DE1533390C3; DE1533390A1; NL6708574A; GB1178993A; NL149856B

Description

Die Erfindung betrifft eine dauerstandfeste, bruchfrei um 180° faltbare, titanhaltige Hüttenzinkknetlegierung mit Gehalten an Blei, Kadmium und Aluminium sowie gegebenenfalls an Kupfer und ein Verfahren zu ihrer Weiterverarbeitung.

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 etwa 0,2% Titan ein feinkörniges (lamellares) Eutektikum, das die Zinkkristalle umhüllt und damit das Kriechen bei Einwirken einer Dauerspannung bis 8 kg/mm² 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 Titanid binden. Solche Legierungen mit harten Titaniden werden als Gußlegierungen, besonders als verschleißfeste Legierungen, erwähnt (DT-PS 8 73 446, US-PS 20 13 870, US-PS 28 89 304). 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 (NL-OS 65 12 611, US-PS 31 13 053, DT-AS 12 15 375). 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 schützende Oxidhaut, verhindert die Verkrätzung an der Luft und verbessert das Formfüllungsvermögen. Aluminium-Gehalte verzögern auch den Angriff der Schmelze auf Eisen.

In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf eine Untersuchung mit 5 kg einer titanhaltigen Hüttenzinkknetlegierung hingewiesen, wobei die Legierung aus einem Tiegel in eine stehende Form gegossen und der durch Schaum- und Traßbildung entstandene Gewichtsverlust ermittelt wurde. Er betrug für die Legierung mit 0,5% Blei und 0,1 % Titan 4,5%.

Titanzusätze fördern demnach die Vertrassung, besonders stark bei bleihaltigem Hüttenzink, wo überdies die Gefahr besteht, daß der Traß mit der Schmelze emulgiert 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 das Kriechverhalten, wurde nun ermittelt, welchen Einfluß Aluminium als Spurenelement hat. Es wurde hierzu eine ungünstige bleihaltige Hüttenzinklegierung mit starker Vertrassung gewählt, die an Kupfer 0,80%, Titan 0,12%, Blei 0,35%, Kadmium 0,02% enthielt. Je 50 kg wurden in stehender Blockform vergossen, der Block bei 22O⁰C auf 5 mm Dicke warm vorgewalzt, auf 0,8 mm Band kalt weitergewalzt und dieses 2 h bei 200⁰C getempert.

Gemessen wurden: die Streckgrenze kg/mm² bei 0,2% Dehnung (00,2), die Zerreißfestigkeit kg/mm² (a_b), die Dehnung % (<5), das Verhalten beim Falten des Bandes um 180°, die Traßmenge beim Vergießen und schließlich das Kriechverhalten bei Dauerspannung. Die Dauerstandfestigkeit ist diejenige Spannung (σο), bei der eine bleibende Dehnung von maximal 1 % pro Jahr auftritt. Alle ermittelten Werte zeigt die Tabelle:

AI	^0,2	a_b	_Λ	Faltung	Traß	Dauerstand
						festigkeit
(%)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	(%) '	180°	(%)	(kp/mm²/
						1%/Jahr)
O	10	19	30	Bruch	4,50	8,-
0,003	10	19	35	Anbruch	4,50	8,-
0,005	10	20	45	rauhe Kante	3,60	8,-
0,010	11	22	60	glatte Kante	2,60 ·	7,9
0,020	11	22	75	glatte Kante	1,20	7,8
0,030	10	21	80	glatte Kante	1,10	7,7
0,040	¹ 9	20	90	glatte Kante	1,-	7,5
0,050	8	19	80	glatte Kante	0,90	4,2
0,060	8	18	70	glatte Kante	0,80	2,9
0,080	8	18	70	glatte Kante	0,80	2,5
0,100	8	17	70	glatte Kante	0,80	2,5

Überraschenderweise gibt es demnach bei titanhaltigen Hüttenzinkknetlegierungen 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%, also von 30 bis 500 g pro Tonne.

Demnach ist Gegenstand der Erfindung eine Hüttenzinkknetlegierung mit Gehalten an Blei bis 1%, Kadmium bis 0,05%, Kupfer gegebenenfalls bis 1,2%, Titan von 0,05 bis 0,25%, Aluminium von mehr als 0,003 bis weniger als 0,05%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,03%, Rest Zink, die frei von Magnesium, Lithium, Beryllium und Kalzium ist.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß bevorzugten Aluminium-Gehalte bei den Hüttenzinkknetlegierungen nach der Erfindung noch nicht die Erscheinung der interkristallinen Korrosion zeigen, wenn die Titangehalte im angegebenen Bereich von 0,05 bis 0,25%, vorzugsweise 0,1 bis 0,15% Titan, liegen.

Legierungsbeispiele bis 8 kg/mm²	Ti Cu	für Dauerstandfestigkeit	Cd	Rest
Al	0,10 0,10 0,50	. Pb	0,03 0,03	Hüttenzink Hüttenzink
0,030 0,030	0,35 0,60

Aluminium-Gehalte im angegebenen Bereich sind im Mischkristall vollkommen gelöst, wenn die Legierungen praktisch frei sind von Magnesium, Lithium, Beryllium und Kalzium. Es treten daher keine Gitterspannungen auf, die zur Versprödung führen, man erhält hohe Dauerstandfestigkeit bei guter Faltbarkeit entweder durch Warmwalzen auf Enddicke bei 180 bis 220⁰C bzw. durch Kaltwalzen mit nachfolgender Temperung bei 180 bis 220° C.

Claims

ίο Patentansprüche:

1. Dauerstandfeste, bruchfrei um 180° faltbare, titanhaltige Hüttenzinkknetlegierung mit Gehalten an Blei, Kadmium und Aluminium sowie gegebenenfalls an Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus bis 1% Blei, bis 0,05% Kadmium, 0,05 bis 0,25% Titan, mehr als 0,003 bis weniger als 0,05%, vorzugsweise 0,01 bis 0,03%, Aluminium, gegebenenfalls bis 1,2% Kupfer, Rest ι ο Zink besteht und frei von Magnesium, Lithium, Beryllium und Kalzium ist. " ...'..'.■'.■

2. Verfahren zur Weiterverarbeitung der Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei 180 bis 22O⁰C warmverformt bzw. kaltverformt und im kaltverformten Zustand bei 180 bis 220⁰C getempert wird.