DE170085C

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Publication number: DE170085C
Application number: DENDAT170085D
Authority: DE

Description

PATENTAMT.

KLASSE

Die Tatsache, daß manche Metalle durch Abschrecken aus gewissen Temperaturgebieten ihre technologischen Eigenschaften verändern, ist gemeinhin bekannt und findet beispielsweise bei der Stahlhärtung ausgedehnte Anwendung.

Ebenso hat man dieses Verfahren der raschen Abkühlung weiter auch auf das Gießen flüssiger Aluminiumlegierungen und

ίο auf die Behandlung von Aluminiumbronzen — wenn auch ohne erheblichen Erfolg — zu übertragen versucht.

In dieser Hinsicht war es bis zur Zeit lediglich bekannt, daß Aluminiumbronzen mit hohem Kupfergehalt durch Abschrecken weicher werden (siehe J.Richards : Aluminium, Third Edition, London 1896). Man erhitzte zu diesem Zwecke Bronzen dieser Art bis auf helle Rotglut, ließ sie bis auf Rotglut langsam erkalten und schreckte sie sodann in Wasser ab.

Eingehende Versuche haben nun dazu geführt, das Verfahren des Abschreckens zu einem allgemein auf Aluminiumlegierungen anwendbaren auszubilden, derart, daß durch rasches Abkühlen von einer charakteristischen, physikalisch wohldefinierten Temperatur auf eine tiefere eine Erhöhung der Festigkeit und Dehnbarkeit der Legierung erzielt wird.

Bei einer Legierung, der durch starke mechanische Bearbeitung bereits das Höchstmaß der überhaupt erreichbaren Festigkeit erteilt worden ist, hat das vorliegende V.er-

edelungsverfahren eine beträchtliche Erhöhung der Dehnbarkeit zur Folge, ohne daß hierbei eine nennenswerte Verringerung der Festigkeit eintritt.

Die einschlägigen Verhältnisse und der Inhalt des vorliegenden Veredelungsverfahrens mögen an dem Sonderfall klargestellt werden, daß es sich um Aluminiumkupferlegierungen handelt. Selbstverständlich kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung jedoch auch auf andere Aluminiumlegierungen sinngemäß ausgedehnt werden.

Läßt man geschmolzene Aluminiumkupferlegierungen unter zeitweiliger Messung ihrer Temperatur erkalten, so erhält man die typischen Erstarrungskurven, deren Verlauf durch Fig. 1 für eine Aluminiumlegierung mit 10 Prozent Kupfergehalt wiedergegeben wird. Diese Kurve weist zwei Knickpunkte et und β auf.

Der erstere (α = 020° C.) entspricht der durch die Mischungsverhältnisse der Metalle bedingten Erstarrungstemperatur der jeweils verwendeten Legierung; der zweite charakteristische Punkt (ß = 535°C.) kennzeichnet die Temperatur, bei der die Veredelung der Legierung nach dem Inhalte der vorliegenden Erfindung am besten erfolgen kann.

Dehnt man die Ermittlung der ß-Punkte auf Aluminiumlegierungen von verschiedenem Kupfergehalt aus, so erhält man das in Fig. 2 wiedergegebene Schaubild.

In diesem ist neben der Schmelzpunkts-

kurve α und der Erstarrungskurve α die ß-Kurve verzeichnet, die bei der Erkaltung der jeweiligen Legierungen gefunden wurde.

In gleicher und einfacher Weise kann man auch für jede andere Aluminiumlegierung durch Verzeichnung der Erkaltungstemperaturen über einem willkürlichen Zeitmaßstab die charakteristische ß-Temperatur ermitteln, die für das Veredelungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung bestimmend ist.

Ebenso kann man den ß-Punkt auch dadurch ermitteln, daß man die zu untersuchende Legierung gleichmäßig rasch erhitzt. Allerdings sind dann aus äußeren Gründen die experimentellen Schwierigkeiten bedeutend größer (Pyrometeranzeigen zu roh, Wärmezufuhr wenig konstant usw.).

Schließlich ist zu bemerken, daß auch noch andere physikalische Beobachtungsmethoden

ao (etwa Leitfähigkeitsmessungen) geeignet sind, bei Legierungen den charakteristischen ß-Punkt festzustellen. Derselbe macht sich auch hier, ähnlich wie bei den Abkühlungskurven, durch eine Diskontinuität der beobachteten Kurve (Leitfähigkeitskurve oder dergl.) kenntlich.

Die Veredelung erfolgt nun derart, daß man die Legierung — gegebenenfalls längere Zeit — bei einer Temperatur glüht, welche sich aus der ß-Kurve Fig. 2 entnehmen läßt, und sodann rasch durch geeignete Kühlbäder, Kühlvorrichtungen oder dergl. abschreckt. Dieses Verfahren kann gegebenenfalls wiederholt werden.

Selbstverständlich tritt eine Vergütung des Materials insbesondere bei niedrigem Kupfergehalt (3 bis 6 Prozent Cu) im Sinne der vorliegenden Erfindung auch dann noch ein, wenn diese ß-Temperaturen in gewissen, nicht zu weiten Grenzen (etwa 20 bis 30⁰ C.) überschritten werden, oder aber, wenn man die Legierungen etwas unterhalb der ß-Temperatur glüht und die Glühdauer entsprechend verlängert.

Für eine Aluminiumlegierung mit 4 Prozent Kupfergehalt ist also eine Glüh- bezw. Veredelungstemperatur von 525⁰ C. +. 25⁰ C. anzuwenden. Als Temperatur der Kühlflüssigkeit hat sich am günstigsten —■ 5 bis 7⁰ C. erwiesen.

Bei einer Aluminiumkupferlegierung von 4 Prozent Kupfergehalt wird für Schalenguß die Festigkeit von 15,5 kg/qmm auf 22,9kg/qmm, die Dehnung von rund 5 Prozent auf rund 7 Prozent erhöht.

In gleicher Weise wird auch bei Sandguß dieser Zusammensetzung die Festigkeit gesteigert.

Bei gewalztem Gut mit 4 Prozent Kupfergehalt wurde beispielsweise unter Erhöhung der Festigkeit auf 27,9 kg/qmm die Dehnung von rund 2,5 Prozent auf 17,3 Prozent heraufgesetzt.

Durch das sonst (bei Kupfer, Messing usw.) gebräuchliche Ausglühen desselben Walzguts bei 220° C. wurde dagegen bei einer Steigerung der Dehnung von 2,6 auf 7,8 Prozent eine Verringerung der Festigkeit um 3,4 kg/qmm beobachtet.

Im nachstehenden sind die ß-Temperaturen für Aluminiumkupferlegierungen mit verschiedenem Kupfergehalt verzeichnet.

Kupfergehalt	ß-Temperatur
I Prozent	485⁰C,
2	501 -
3 -	512 -
4	524 -
6 -	530 -
IO	535 -
15 -	538 -
33 -	540 - ·

Die Veredelung kann sowohl an fertigen Gußstücken, Werkstücken oder dergl. als auch an Gußknüppeln, Gußblöcken erfolgen, die einer weiteren mechanischen Bearbeitung unterworfen werden. Insbesondere kann auch beim Walzen und Ziehen von Blechen, Drähten und dergl. zweckmäßig zwischen einzelnen Arbeitsstufen die Veredelungsarbeit eingefügt werden.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zum Verbessern von Aluminiumlegierungen durch Glühen und Abschrecken von einer höheren auf eine tief ereTemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen im Bereiche eines Temperaturintervalles erfolgt, das durch den Erstarrungspunkt einerseits und durch eine tiefer gelegene, charakteristische Temperaturgrenze (ß-Temperatur) andererseits begrenzt ist, welch letztere durch die Diskontinuität (Knickpunkt) der Erstarrungskurve oder anderer Temperaturkurven bestimmt wird, worauf die Legierungen innerhalb eines Temperaturintervalles abgeschreckt werden, das etwa zwischen 30⁰ C. oberhalb und 30⁰ C. unterhalb der ß-Temperatur liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.