DE1533500A1

DE1533500A1 - Verfahren zur Verguetung von Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE1533500A1
Application number: DE19661533500
Authority: DE
Inventors: Stratford David James
Original assignee: Birmetals Ltd
Current assignee: Birmetals Ltd
Priority date: 1965-05-11
Filing date: 1966-05-11
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1149502A; US3404048A

Description

Verfahren zur Vergütung von Magnesiumlegierungen

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Vergütung ■von Magnesiumlegierungen mit Zink und Mangang als legierungszusätze nach einem Lösungsglühen oder einer Warmbear-"beitung und naoh einem raschen Abkühlen. Solche Legierungen werden weiterhin mit "von der beschriebenen Art" bezeichnet.

Erfindungsgemäss ist das Verfahren gekennzeichnet durch ein Vergüten der Legierung in zwei Verfahrensstufen, wobei die Legierung in der ersten Stufe in einem niedrigen Temperaturbereich und in der zweiten Stufe in einem höheren Temperaturbereich vergütet wird. .

Durch den Vergütungsprozess gemäBs der vorliegenden Erfindung ist es möglioh, bei Legierungen der beschriebenen Art bessere meahanisehe Eigenschaften zu erreichen als dies bei einem üblichen eine einzige Verfahrensstufe aufweisenden Vergütungsprozess möglich ist. Es ist ebenso möglich, gleichwertige und bessere Werte in einer merklich kürzeren Zeit zu erhalten als dies bei der üblichen Vergütung der Fall ist.

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Der Vergütungsprozess ist bei Magnesiumlegierungen ία gegossener oder warmbearbeiteter Form- anwendbar. Wie im Falle eines Einstufenvergütun^sprozesses ist es wesentlich, dass der Warmbehandlung oder dem Lösungsglühen der Legierung untnitbeibar danach ein rasches Abkühlen folgen sollte, da die mechanischen Eigenschaften, welche durch den vorliegenden Vergütungsprozess erreicht werden können, von der Abkühlungsgeschwindigkeit nach der WarmberuLiadlung oder dem Lösungsglühen insofern abhängen, dass die verbesserten Eigenschaften von einer hohen Abkühlungsgeschwindigkeit herrrühren. Die gewünschte schnelle Abkühlung kann durch Absohrecken mittels '.Vassers oder sogar durch Abkühlen in Luft erreicht werden, wobei sie von dem Querschnitt der Legierungsgegenstände abhängt. '

Das Vergüten in der ersten Verfahrensstufe kann durch allmähliche Steigerung der Vergutungstemperktur bei einer kontrollierten Geschwindigkeit be.virkt werden bis der höhere Temperaturbereich der zweiten Verfahrensstufe erreicht ist. Vorzugsweise wird jedoch die Vergütung in jeder Stufe bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur mit einer bestimmten Differenz zwischen der unteren Temperatur der ersten Stufe und der höheren Temperatur der zweiten Stufe durchgeführt, wobei eine Differenz von zumindest 30 ο C und mehr,üblicherweise von zumindest 60° 0 eingehalten wird» Versuche haben gezeigt, dass bei grösserer Differenz zwischen den Vergütungstemperaturen der beiden Stufen, für den lall, dass die Vergütungstemperatur bei einer der Verfahrenstufen, vorzugsweise die Vergütungstemperatur der zweiten Stufe, unverändert ist, die mechanischen Eigenschaften umso besser sind, die erreicht werden können.

Die Vergütungstemperatur kann in der ersten Stufe zwischen de:r Baumtemperatur und 120° G und bei der zweiten Sfeufe zwischen 120° G und 270° G liegen. Es wurde "beobachtet,

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dass die -mechanischen Eigenschaften mit dem Absinken der Vergütungötemperatur in jeder'-.der beiden Stufen sich verbessern. Wie bei dem üblichen Einstufenvergütun-jsprozess besteht auch insofern hier eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Zeit, als die Zeit zuaErreichen der optimalen Eigenschaften zunimmt, während die Vergütungstempera türen abnehmen. Deshalb ist^e,^s obwohl sehr gute mechanische Eigenschaften .durch Vergüten bei Raumtemperaturen in der ersten Stufe erreicht werden können, bei handelsüblichen Produkten geeigneter, den Vergütungsprozess wegen wirtschaftlichen und anderen, herstellungsmässigen Überlegungen dadurch zu beschleunigen, dass der Vergütungsprozess in der ersten Stufe bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur, "vorzugsweise im Bereich zwischen 60° G und 90° C durchgeführt wird. Die Legierungfaösser Zink und Mangan noch andere Legierungszusätze enthalten, jedoch haben Untersuchungen gezeigt, dass die^; Wirksamkeit des hier in Rede stehenden Vergütungsprozesses von der Anwesenheit von Zink und Mangan und deren Verhältnis zueinander in der Legierung abhängt. Es wurde durch theoretische Überlegungen herausgefunden, dass es' erforderlich ist, Zn^ Mg* Mn durch Aushärtung zu bilden, das durch die Anwesentheit von Zink und Mangan in der Legierung herrührt, um optimale mechanische Eigenschaften zu erreichen. Das Verhältnis von Zink und Mangan in Zn4 Mg3 Mn beträgt 4*95 zu 1, Eine«abgeglichene Legierung müsste daher Zink und Mangan in diesem Verhältnis enthalten. Der Vergütungsprözess ist insbesondere bei Magnesiumlegierungen in Verbindung mit dem Patent .».(Patentanmeldung B 84 149 VIa/40b) anwendbar, welche 2.0 bis 30 Gew. $> Zink und 0.2 bis 10.0 Gew. fa Mangan enthalten und bei der das Zink vorzugsweise mit 4.0 bis 10 Gew. $> und Mangan mit 0„8 bis 2.0 Gew.$ vorliegt. Die mechanischen Eigenschaften, welche bei Legierungen der beschriebenen Art durch Behandlung geluäss der vor liegenden Erfindung erreicht wer-ei en können, sollen anhand . von Versuchsergebnissen, welche weiter unten beispielsweise

SAD ORiGIMAL 00981370456

angeführt sind, kurz gewürdigt werden.

In einem Beispiel wurden die Proben A, B, C, D, E und f aus einer warmbehandelten Legierung, welche 6.23 $ Zink, 1.41 $ Mangan und den Heat, Verunreinigungen ausgeschlossen, Magnesium enthalten, einem Versuch unterworfen. Jede Probe wurde zu 50.8 mm starkeit Rundstab aus einem 304.8 mm starken Block bei einer Temperatur von 380⁰C in einem Behälter mit einer Temperatur von 380° C mit einer Geschwindigkeit von 0.609 m/min verpresst, anschliessend einem lösungsglühen über zwei Stunden bei 420° C unterworfen und dann durch Wasser abgeschreckt. Die Proben wurden über sich ändernde Zeiträume bei Baumtemperatur (annähernd 15 ° C) und dann in jedem Falle wieder über einen Zeitraum von 16 Stunden bei 180° C vergütet.

Tabelle 1

Probe Vergütungsbedin- Zugspannung Zugspan- Zerreiß Dehnung

gungen 0.1 # kg/mm² nungO.2$ festigk₀ 'f>

kg/mm2 kg/mm²

A 2 Tage bei Bäum- 31.18 32.6 36.22 10 temperatur plus
16 Std. bei 180⁰C

B 8 Tage bei Baum- 32.75 34.17 37.64 9 temp, plus 16 Std.
bei 180⁰C

C 23 Tage bei Raumtemp.33.22 ^v 34.33 38.11 7 ' ' plus 16 Std. bei 180⁰C

D ■ 30 Tage b.Baumtemp. 34.01 35.11 38,26 6 plus 16 Std. bei 180⁰G

009813/0

P-ortsetzung von Tabelle 1

E 3 Monate bei Raum- 34.64 55.74 38.26 temperatur plus 16
Std. bei 18O⁰C^

F 6 Monate bei Raum- :
temperatur plus 16
Std. bei 180⁰C 33,22 35.74 39.05

Die prozentuale Dehnung, die in diesen und späteren Ergebnissen angegeben ist, liegt bei A^fkl wobei A der Anfangs quer schnitt des Teststückes ist. Die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen, dass nach einer Vergütung über einen Zeitraum von 2 Tagen bei Zimmertemperatur und nach, einer anschlieseenden Vergütung bei 180° G gute mechanische Eigenschaften erreicht werden. Ferner kann man hieraus sehen, dass die Eigenschaften sich mit zunehmender Zeitdauer der Vergütung hei Raumtemperatur vor der Vergütung bei der höheren Temperatur verbessern, obwohl die Zunahme der Verbesserung der Eigenschaften langsam absteigt in dem Masse, wie die Zeitdauer der Vergütung bei Raumtemperatur abnimmt, wobei die mechanischen Eigenschaften der Legierung sich einem optimalen Wert nähern. Im allgemeinen sollt» die legierung in der ersten Stufe des Vergütungsprozesses, für den Pail, dass dieser bei RauEtempeiratur durchgefülirt wird, zumindest über einen ^eitraua von 20 Tagen auf dieser Temperatur gehalten werden, ehe sie der zweiten, eine höhere Temperatur aufweisende Stufe, unterworfen wird>um optimale mechanische Eigenschaften zu erreichen.

Die Wirksamkeit der Legierung in zwei Stufen wird durch die folgende Tabelle von Ergebnissen sichtbar, in der vergleichsweise die Ergebnisse eines Einstufenprozesaes ange-

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geben sind, wobei beide bei Raumtemperatur und bei höherer Temperatur durchgeführt werden. Die Ergebnisse wurden bei Legierungsproben Gv H, J, K erhalten _t welche 6.0 $ Zink und 1.31 f° Mangan sowie als Best Magnesium, abgesehen von Verunreinigungen, enthalten. Jede Probe hatte die Form eines Rundsfcabes von 19 mm Durchmesser, der aus einem 92 mm starken stränggepressten Barren bei 3.80° G durch Strangpressen gewonnen und unmittelbar nach dem Strangpressen in luft abgekühlt wurde. Probe G- wurde einem Yergütungaprozess nicht unterworfen . Probe H wurde einem einzigen bei höherer Temperatur durchgeführten Vergütungsprozess unterworfen. Probe J wurde nach einer Vergütung bei Raumtemperatur (ungefähr 15° G) geprüft. Prooe K wurde sowohl bei Raumtemperatur als auch bei der höheren Temperatur vergütet.

Tabelle IT

Probe Bedingungen ZS 0*1$ ZS 0„2$ ZJ kg/mm² Dehnung

kg/mm kg/'mm ρ

Q- ; nach dem ..-.--. ■ Strangpressen 19.52 20*63 30*7 16

H nach dem - _.■-]■'■'' . ■ - ■ . Strangpressen ^:

■-'..' plus 16 std. -b, - ;■■."" , ■■■" ;■'" ■ ^;

180⁰C 26.45 ~ ;. 34-33 ■'

J n.d.Strangpr. \

plus 7 Monate - -

K . - ja«d.Straagpr₀
plus 7 Mon.bv

plug 16'std.b.

180° G -.35-.U 36*22 39.52 10

.'■- '-. 009813/0.458 _ ■ s .

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen deutlich Verbesserung der meohanischen Eigenschaften, vselche hei einer Legierung der beschriebenen Art erreicht werden, wenn diese gemäss der Erfindung vergütet wird. Selbst die in einer einzigen Stufe vergütete Legierung zeigt hohe mechanische Eigenschaften«

Die Eigenschaften, welche erreicht werden können, werden durch das Verhältnis von Zink zu Mangan in der-'Magnesiumlegierung beeinflusst. Dieses wird durch die Ergebnisse der weiter unten angeführten Tabelle gezeigt, welche durch die Proben L, M und W von verschiedenen Zink-Mangan-Zusammensetzungen erhalten wurden, wobei die Proben über einen Zeitraum von 16 Stunden bei 180° 0 vergütet wurden. Die Proben L, bezw. M enthielten 2.16 Gew. $ Zink und 1.17 Gew. fo Mangan sowie den Hest Magnesium, abgesehen von Verunreinigungen. Diese Proben wurden aus einem 92 mm starken runden Gussblock in der Form eines 12.7 mm starken üundstabes von 380° C in einem Behälter bei 410° G und mit einer Geschwindigkeit von 60 cm pro Minute nach einem Vorheizen über 24 Stunden verpresst. Die Probe l\f enthielt abgesehen von-dem Magnesium und den Verunreinigungen ■6.0 Gew. $ Zink und 1.31 Gew. $ Mangan und wurde aus einem 304 mir starken Gussblock mit einer Temperatur von 380° Q in ein abgeändertes T-Provil verpresst, das die Abmessungen 304 x 100 χ 25.4/12.7 mm aufwies.

	Tabelle	111	Zerreisä-	Dehnung
Probe	Gewichtsverhält- Zu^	^spannung	festigkeit	$
	nis Ton	Zink zu kg/mm	kg/mm²
	Mangan		25.19	13.0
L	1.85 ti	18.	31.65	10
M	3.85 : 1	• 25.	34.64	7
N	4.58 : 1	26.

.89
.98
► 77

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Durch das Vergüten in der untere» Temperaturstufe "bei einer Temperatur öbihalb der Raumtemperatur wurde die Gesamtzeit der Vergütung herabgesetzt.Dies zeigen die Ergebnisse der weiter unten angeführten Tabelle IV, die von Proben 0, P, Q, R, S und T erhalten wurden» welche 6.25 $ Zink, 1.15 $> Mangan, abgesehen von dem Magnesium und den Verunreinigungen, enthielten. Jede Probe wurde aus einem runden, einen Durchmesser von 304 mm aufweisenden Grussblock, in einen 50 mm starken Rundstab mit 380° 0 verpresst, der durch luft auf Raumtemperatur abgekühlt anschlieBsend einem Lösungsglühen bei 420° C über eine Zeitdauer von 1 1/2 Stun-™ den unterworfen und hierauf durch Wasser abgeschreckt wurde. Die Prote 0 wurde unmittelbar nach dem Absohrecken durch Wasser geprüft. Die Probe P wurde· nach einem Vergüten bei 18O⁰C nach dem Abschrecken geprüft. Die Prob» Q bis T wurden unmittelhar nach dem Abschrecken über unterschiedliche Zeiträume bei 90° G und dann über einen Zeitraum von 16 Stunden bei 180° C vergütet.

Tabelle IV

Probe Bedingun- ZS 0.1 fo ZS 0.2 #. ZF Dehnung

gen kg/mm kg/iam^ kg/mm $

Ρ ο Lösungsge- 18.89 20.0 29.45 17

glüht u.mit

Wasser abge- .

schreckt

P wie Probe 0,32.12 33.22 37.32 10

Plus 16 Std.

bei 180° G . ' ■

Q wie Probe 0,33.85 - 39.37 8

plus 4 Std.

.·■■■. bei 9O⁰C plus

16 Std.b.l80°G

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Fortsetzung von Tabelle IV

R wie Probe 0 plus 34.8 35.9 39.52 .8 Std. bei 90° G
plus 16 Std. bei
180° G

S wie Probe 0 plus 34.49 36.22-39.37 24 Std, bei 90° G
plus 16 Std. bei
180° G

T wie Probe O^lus 34.8 36.37-39.68 31 Std* bei 9O⁰C
plus 16 Std. bei
180° G

Die Ergebnisse zeigen wiederum, dass die Zugspannung und die Zerreissfestigkeit der. Proben, welche gemäss der Erfindung behandelt wurden, wesentlich höher liegen als diejenigen Werte, welche durch die übliche Vergütung erreicht werden können. Durch Vergleich der Ergebnisse von Tabelle IV mit denjenigen der Tabelle 11 kann gesehen werden, dass bei einer Vergütung in der unteren Temperaturstufe bei 90° G über einen so kurzen Zeitraum, wie es beispielsweise 8 Stunden sind, die mechanischen .Eigenschaften» welche hierdurch erreicht werden, mit denjenigen vergleichbar sind, welche nach einer Vergütung in der unteren Temperaturstufe bei Raumtemperatur über 7 Monate erreicht wurden. In der Tat erreichte die Zerreissfestiglceit bemerkenswert hohe. Werte nach einer Vergütung von nur 4 Stunden bei 90° C, der eine Vergütung bei der höheren Temperatur folgte.

Kir den FaIl, dass die Temperatur der zweiten Stufe l80° G betrug, wurde die Legierung vorzugsweise bei dieser Temperatur über einen Zeitrau» von annähernd 16 Stunden

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belassenj wie es bei den vorstehenden Beispielen der Fall ist. Jedoch ist es möglich, bemerkenswerte mechanische Eigenschaften nach einer Vergütung über einen Zeitraum von 4 Stunden bei 180° 0 zu erreichen, wie es später gezeigt wird, wenn die Vergütung einer Legierung in der ersten Stufe bei 90°»C und in der zweiten Stufe bei 180© C erfolgt. Bei Magneslumlegierungen gemäss dem Patent ... (Pat.Anm. B 84 149 VIa/40 b) ist es möglich, gute mechanische Eigenschaften dadurch zu erreichen, dass die legierungen einer normalen Einstufenvergütung unterworfen werden, was jedoch eine grössere Zeitdauer in Anspruch nimmt. Solche und bessere mechanische Eigenschaften können in beträchtlich kürzerer, Zeit durch eine Vergütung in zwei Verfahrensstufen erreicht werden. Dies ist in einem Diagram® gemäss 3?igi 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt, welche die Auswirkung der .Vergütungstemperatur der zweiten Stufe in Hinblick auf optimale mechanische Eigenschaften zeigt;, welch© bei einer Magnesiumlegierung der beschriebenen Art durch eine Zweistufenvergütung erreicht" werden können "und als Vergleich hierzu die Auswirkung der Vergütung bei diesen Temperaturen in einem Einstufenvergütungsprozess. Die Kurven des Diagramms wurden aus den Ergebnissen aufgetragen, welche von Proben erhalten wurden, die, abgesehen von dem Magnesium und den Verunreinigungen, 6.2 $ Zink und 1.13 $> Mangan enthielten. Jede Probe hatte die Porm eines 50.8 mm starken Rundstabes, welcher vor der Vergütung einem lösungsglühen über zwei Stunden bei 420° G und einer Absonreokusg durch Wasser unterworfen wurde. In dem Diagramm ist die Kurye der 0.1 $ Zugfestigkeitfür einfach vergütet® Bröben durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Me Kurve der Zerreis^festigkeit ist durch eine punktierte Linie und die Kurven für die O.i-96 Zugfestigkeit und die Zerrelssfestiglceit der Proben, die in zwei Stufen vergütet wurden, sind dureis, eine ausgezogene Linie dargestellt. Biej.enig© Zeit in Stunden, die zum Erreichen der optimalen Werte bei den eiaselßea Üiemperäturen

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notwendig ist, ist an der 0.1 <fo Zugfestigkeitskurve angegeben. Die an den Zweistufen-Vergütungskurven angegebenen Zeiten stellen die Gesamtzeiten der beiden -Stufen dar, wie sie in der folgenden Tabelle V angegeben sind.

Tabelle V ·

Gesamtzeit Vergütung in der 1.Stufe Vergütung i.d.2.Stufe d.Vergütung

86 Std. = 16 Std. bei 60°C + 70 Std. bei 120° C 20 Std. = 4 Std. bei 90° C + 16 Std. bei 150° C

8 Std. ■■=" 4 Std. bei 90° G = 4 Std. bei 180° G

6 Std. = 4 Std. bei 90° 0+ 2 Std. bei 210° G

6 Std.' = 4 Std. bei 90° C + 2 Std. bei 240° G

4 Std. = 3 Std. bei 90° C + 1 Std. bei 270° G

Die Auswirkung der Vergütungstemperatur auf die Dehnung der Legierung bei einer einfachen und einer Zweistufenvergütung ist durch die Kurven Y bezw. Z des Diagramms dargestellt.

Das Diagramm der Figur 1 zeigt, dass während in dem Temperaturbereich, in welchem die Legierungsproben vergütet wurden, es notwendig war, über einen Zeitraum von 142 Stunden zu vergüten, um die möglichen optimalen Werte für die 0.1 i° Zugspannung und Zerreissfestigkeit zu erreichen,wurden im Gegensatz zu dieser linstufenvergütung durch die Zweistu- ■ fenvergütung in weniger als 20 Stunden ähnliche, ja sogar

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~ 12 -

höhere Werte erreicht. Die vorstehende Tabelle V und das Diagramm der ligur 1 zeigen ferner, dass je niedriger die Vergütungstemperatur in jeder der beiden Stufen ist, die mechanischen Eigenschaften umso höher sind,, obgleich die Zeit diese optimalen Werte zu erreichen, zunimmt»

Die mechanischen Eigenschaften werden ebenfalls durch die Differenz zwischen den Vergütungstemperaturen der beiden Stufen insofern beeinflusst, als eine grössere Differenz zwischen den beiden Vergütungstemperaturen, für den Pail, dass eine der Temperaturen konstant bleibt, bessere erreichbare mechanische Eigenschaften zur folge hat. Diese Verbesserung der Eigenschaften zeigt sich am besten, wenn die Temperatur der höheren Vergütungstemperatur konstant gehalten wird und die Vergütungstemperatur in den niedrigen Temperaturbereich dahingehend verändert wird, dass die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Stufen zunimmt. Die Auswirkung der Temperaturdifferenz kann in der weiten unten angeführten Tabelle VI gesehen werden, in welcher die Ergebnisse von Versuchen wiedergegeben sind, die an Proben U, V, W, X, Y und Z durchgeführt wurden, wobei die Proben, abgesehen von dem Magnesium und den Verunreinigungen, 6.23 $ Zink und 1.41 $> Mangan enthielten. Jede Probe wurde vor der Vergütung aus einem runden 304 mm starken Block zu einem 50.8 mm starken Rundstab mit 380° C in einem Behälter mit 380° C verpesst, anschliessend einem Lösungsglühen über 2 Stunden bei 420° 0 und dann einem Abschrecken durch Wasser unterworfen.

Probe	Bedingungen	für .90° G Std.b.	Tabelle VI ZS 0.1 $> kg/mm²	ZS 0.2 io kg/mm*	"ZP kg/mm	Dehnung
ü	vergütet 24 Std.b plus 16	34.80	35.9	39.37	7

180° C

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Fortsetzung von Tabelle VI

V vergütet für 24 Std. 35.43 36.53 40.0 7 bei 6O⁰C plus 16 Std.

bei 180° C

W vergütet für 24 Std. 36.06 37.32 39.37 6 bei 90⁰C plus 32 Std.
bei 120° C

X vergütet für 24 Std. 37.63 38.42 40.94 5

bei 6O⁰C plus 32 Std.
■ bei 120° C

Y .vergütet für 24 Std. 37.48 ■ 38.74 40.63 6

bei 9O⁰C plus 16 Std.
bei 150° C

Z vergütet für 24 Std. 37.79 39.05 41.1 7 bei 6O⁰G plus 16 Std,
bei 150° C

Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften liegt dann vor, wenn das Verhältnis von Zink und Mangan, welches wie theoretisch gefordert, bei 4.95 zu 1 liegt, um die Härteausscheidung von Zn, Mg3 Mn zu bilden, zunimmt. Die lineare Form der Kurve über'die Auswirkung der Vergütungsbehandlung im Verhältnis zu legierungen, welche eine zunehmende Menge von Zink und Mangan in diesem Verhältnis enthalten, ist durch das Diagramm der figur 2 in der beigefügten Zeichnung gezeigt. Die Kurven des Diagramms der Figur 2 wurden nach den Ergebnissen gezeichnet, die bei Proben erzielt wurden, welche nach einem Lösungsglühen bei 420° über einen Zeitraum von 24 Stunden bei 90° C und dann für 16 Stunden bei 180° C vergütet wurden. Die Kurve der

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Zerreissfestigkeit ist in dem Diagramm durch eine ausgezogene linie dargestellt. Die Kurve der 0.1 # Zugspannung ist durch eine strichpunktierte und die Kurve der 0.2 j£ Zugfestigkeit ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.

Die Auswirkung des Vergütungsprozesses gemäss der vorliegenden Erfindung wurde, bisher nur im Hinblick auf warmbehandelte Legierungen der beschriebenen Art erläutert. Es ist jedoch möglich gute mechanische Eigenschaften bei gegossenen Legierungen durch eine Zweistufenvergütungsverfahren zu

h erreichen. Dies ist anhand der Tabelle VII dargestellt, welche aus den Ergebnissen aufgestellt wurde, die von Gussproben Ac und Bc erhalten wurden, die abgesehen von dem Magnesium und den Verunreinigungen, 5.46 Gew. $ Zink und 1.1 Gev».# Mangan enthielten. Die Proben wurden durch die Verwendung von Hexachloräthan im Korn verfeinert, in Sand gegossen und zwar in Form von !¹BrItIsCh DTD Aircraft Standard" Teststäben, aus welchen 16 mm starke Zerreiss-Stäbe hergestellt wurden, die für 12 Stunden bei 34O⁰G lösungsgeglüht, anschliessend 4 Stunden lang bei 37O⁰C und 8 Stunden lang bei 420⁰C gehalten wurden. Hierauf wurde die Probe Ao durch Luft gekühlt und die Probe Bc in kochendem Wasser abgeschreckt. Jede Probe wurde sofort nach der Abkühlung im Anschluss an das Lösungsglühen

W und nach einem Vergütungsprozess,, der sich über 30 Stunden bei 60° C gefolgt von einer Behandlung über 50 Stunden bei 12O⁰C erstreckte, geprüft. -

Tabelle VII

Probe Bedingungen ZS O-.lji ZS 0.2 f ZP Dehnung

kg/mm kg/mm² kg/mm $>

Ac luftgekühlt

nach dem Lösungs-. glühen 6.77-7.24-7.87-8.18-18.11-19.68 6-8

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,153'35QO.

Fortsetzung von Tabelle VII

Ac luftgekühlt nach 12.59-13.54/14.01-1433/17.79-lö.58 2-3 · dem lösungsglühen
plus 30 Std. bei
60⁰C plus 50⁰C
bei 120⁰C

.Bc durch kochendes 6.29-7.08 7.55-7.87 17.32-18.89 6-8 Wasser nach dem
Lösungsglühen
abgeschreckt ' - _ ä

BC durch kochendes 15.74-16.53/17.32-18.1/21.26-22.04 2-3 Wasser nach dem .
Lösungsglühen
abgeschreckt plus
; 30 Std. bei 60° C

plus 50 Std. bei ■

120⁰C

Die Anwesenheit von Zink und Mangan in der Magnesiumlegierung ist für die Wirksamkeit des Vergütungsprozesses wesentlich. Die Legierung kann jedoch weitere Zusatzelemente enthalten, wobei auch hier eine gute Auswirkung der Vergütung ( erzielt werden kann, wenn die Vergütung gemäss der vorliegenden Erfindung vergütet wird. Dies wird durch die Ergebnisse, die in der weiter unten angeführten Tabelle VIII zusammengestellt sind, gezeigt, welche äie Auswirkungen der Vergütung durch die Erhöhung der Werte ausweisen, welche für die 0.1 fo sowie 0.2 $> Zugspannung und die Zerreissfestigkeit erhalten wurden. Die Ergebnisse wurden an den Proben Ca und Da gemessen, welche 6.11 fi Zink, 1.01 $ Mangan und ausser den Verunreinigungen als Rest Magnesium enthalten sowie von, den Proben Ea und Fa, welche 5.72 fo Zink, 82 fS Mangan, 1.04 $ Aluminium enthalten, wobei ausser den Verunreinigungen der

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Rest Magnesium ist. Die Proben hatten die Form eines 50,8 mm starken Rundstabes, welcher aus einem runden 304 mm starken Block durch Pressen erhalten wurde. Diese Proben wurden vor der Vergütung über 2 Stunden bei 420⁰C lösungsgeglüht und mit Wasser abgeschreckt. Die Proben Oa und Ea wurden über 16 Stunden lang bei 18O⁰O und die Proben Da und Pa zuerst 24 Stunden lang bei 9O⁰C und dann 16 Stunden lang bei 180⁰C vergütet.

Tabelle VIII

* V Probe Vergütungs- Zunahme bei Zunahme b. Zunahme bei

bedingungen der Ο'Λ$> ZS der .0.2, ZS der ZF₀

Trg/mm ^ irg/mm ^ Irg/mm ^

Oa	16 Std.bei 180° C .	7	.24
Da	2'4 Std.bei	.15	.9
	90⁰C plus
	16 Std.bei
	180° C
Ea	16 Std.bei	5	.03
	180° C
Fa	24 Std.bei	9	.92
	90⁰C plus
	16 Std.bei 18O⁰C

16.22 9.92

7.24 2.51

10.55 5.35

Obwohl die Auswirkung des Zweistufenvergütungsverfahrens bei der Probe Fa, welche als Zusatz Aluminium in der Legierung enthielt, geringer ist als bei der Probe Da, so ist diese Auswirkung dennoch bemerkenswert wie es dieser Tabelle entnommen werden kann.

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Um die besten mechanischen Eigenschaften zu erhalten, wird vorzugsweise bei den beiden Vergütungsstufen bei einer konstanten Temperatur vergütet wie es in den vorhergehenden Beispielen beschrieben wurde. Die Legierung kann Jedoch gemäss der vorliegenden Erfindung in der ersten Stufe derart vergütet werden, dass die Vergütungstemperatur^allmählich mit einer kontrollierten Geschwindigkeit über den unteren Temperaturbereich anwachsen bis die gewünschte Temperatur für die Vergütung in der zweiten Stufe erreicht ist. Ein Beispiel für die mechanischen Eigenschaften, die durch eine Vergütung in dieser Art erreicht werden können, gibt die Tabelle IX durch die Probe XX an. Die Notwendigkeit, die Vergütungstemperatur allmählich zu steigern, wird durch Vergleich der mechanischen Eigenschaften der Probe XX mit denjenigen der Probe YT erläutert, welche ebenfalls in dieser Tabelle angeführt ist und sehr' rasch bis auf die Temperatur der zweiten Vergütungsstufe erhitzt wurde. Die Eigenschaften der Probe XX können ebenso mit denjenigen der Probe ZZ verglichen werden, die ebenfalls in der Tabelle angeführt sind, wobei diese Probe in der ersten Stufe bei einer konstanten Temperatur, d.h. in der bevorzugten Art, vergütet wurde. Abgesehen von der Art und Weise der Vergütung in der* ersten Stufe des Vergütungsprozesses wurden die Proben XX und ZZ gleichen Behandlungen unterworfen. Alle Proben enthielten 6.23 Gew. $> Zink, 1.14 Gew. $ Mangan und als Rest, abgesehen von den Verunreinigungen, Magnesium und jede Probe hatte die IOrm eines 12,7 Bua starken stranggepressten Rundstabes, welcher vor der Vergütung einem lösungsglühen über einen ^eitraum von 2 Stunden bei 42O⁰C unterworfen und dann nit Wasser abgesohreokt wurde. Die Probe XX wurde von Raumtemperatur mit einer durchschnittlichen Zuwachsrate von 3O⁰G pro Stunde erhitzt bis die konstante Temperatur von 180⁰C der zweiten Stufe erreicht wurde. Die Probe wurde 16 Stunden lang bei 180⁰C vergütet. Die Probe TT wurde mit einer angenäherten Zuwachsrate von 100⁰C pro Minute

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bis auf die konstante Temperatur von 180° C der zweiten Vergütungsstufe erhitzt, bei welcher die Probe 16 Stunden lang vergütet wurde. Die Probe ZZ wurde zuerst 4 Stunden.lang bei 90° 0 und dann 16 Stunden lang bei 180° C vergütet.

Tabelle IX

Probe Vergütungs- ZS 0.1$ ZS 0.2 fo ZP Dehnung bedingungen kg/mm kg/mm kg/mm^ #

XX allmählich er- 33.07 34.8 37.63 11 hitzt bis auf
180° C plus 16
Std. bei 180⁰C

YY rasch erhitzt 30.07 ' 31.02 35.43 10 bis auf 180⁰C
plus 16 Std.bei
180⁰C

ZZ 4 Std. bei 9O⁰C 35.26 36.37 40.0 7

plus 16 Std. bei
* 180⁰C

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Vergütung von Magnesiumlegierungen mit Zink und Mangan als Legierungszusätze nach einem Lösungsglühen oder einer Warmbearbeitun^Pnach einem raschen Abkühlen, gekennzeichnet durch ein Vergüten der legierung in zwei Verfahrensstufen, wobei die Legierung in der ersten Stufe in einem niedrigen Temperaturbereich und in der zweiten Stufe in einem höheren Temperaturbereich vergütet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vergütung in jeder Stuf e "bei einer im wesentlichen kon- -." stanten Temperatur erfolgt.

3i Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ,dass der untere Temperaturbereich der ersten Stufe sich von Raumtemperatur bis 120° C und der höhere Temperaturbereich der zweiten Stufe sich von 120° C bis 270° G erstreckt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3> dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Temperaturbereich der ersten Stufe und demjenigen der zweiten Stufe mindestens ein Temperaturunterschied von 30° C eingehalten wird,

5.-Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest '20 Tage lang bei Raumtemperatur und anschliessend mindestens für 16 Stunden bei 180° C vergütet wird. ■ -

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe die Vergütungstemperatur im Bereich von 60° C bis 90° C und in der zweiten Stufe im Bereich von 120⁰G bis 210° G liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 16 Stunden bei 60° C und dann

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zumindest für 32 Stunden bei 120° C vergütet wird.

8. Verfahren nach'Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung für 16 Stunden bei 60° 0 und für 70 Stunden bei 120° 0 vergütet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 24 Stunden bei 60° C und dann zumindest für 16 Stunden bei 150° C vergütet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 24- Stunden bei 60° C und dann zumindest für 16 Stunden bei 180° C vergütet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 24 Stunden bei 90° C und dann zumindest für 32 Stunden bei 120° C vergütet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 4 Stunden bei 90° C und dann zumindest für 16 Stunden bei 150° 0 vergütet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch.gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 4 Stunden bei 900 C und dann zumindest für 4 Stunden bei 180° C vergütet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 4 Stunden bei 90° C und dann zumindest für 2 Stunden bei 210° C vergütet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zumindest für 4 Stunden bei 90° C und dann zumindest für 2 Stunden bei 240° C vergü/^tet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Legierung zumindest für 3 Stunden bei 90° C und dann zu-

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mindest für 1 Stunde bei 27O⁰O vergütet wird»

17. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in der 1. Stunde durch allmähliches Erhitzen mit einer kontrollierten mittleren Zunahme von 30° C pro Stunde bis auf 180° C und dann für zumindest 16 Stunden bei 180° C vergütet wird.

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