DE2008525A1

DE2008525A1 - Wrought zinc alloy

Info

Publication number: DE2008525A1
Application number: DE19702008525
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. Dr. mont. 8031 Puchheim Pelzel; Reiner 8000 München Pelzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1970-02-24
Publication date: 1971-09-09
Also published as: FR2080400A5; GB1312737A; DE2008525B2; BE762291A; US3772007A; NL7101619A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zink-Titan-Knetlegierung sowie ein Verfahren zu deren Behandlung.The invention relates to a zinc-titanium wrought alloy and a method for treating it.

Bei einer Zinkknetlegierung für Bleche, Bänder, Rohre, Stangen und Drähte muß in den meisten Fällen neben ausreichenden Festigkeitseigenschaften vor allem eine einwandfreie Kaltformgebung durch Falzen, Biegen, Drücken und Ziehen gewährleistet sein. Diese Werkstoffeigenschaften werden schon von zahlreichen in der Praxis verwendeten Zinkknetlegierungen erreicht.In the case of a zinc wrought alloy for sheet metal, strips, tubes, rods and wires, in addition to sufficient strength properties, above all, proper cold forming by folding, bending, pressing and drawing must be guaranteed in most cases. These material properties are already achieved by numerous zinc wrought alloys used in practice.

So ist es bekannt (METALL 23, 1969, Heft 8, S. 782-785), dass titanhaltige Zinkknetlegierungen mit 0,05 bis 0,5% Titan und 0,05 bis 1,50 % Kupfer ein gutes Dauerstandverhalten besitzen, dessen Höchstwert durch Warmverformung bei Temperaturen von 150 bis 300°C oder durch Kaltverformung mit anschließender Wärmebehandlung bei Temperaturen von 150 bis 300°C erreicht wird. Dabei nimmt mit steigendem Kupfergehalt die Zerreißfestigkeit von ca. 11 kp/mmhoch2 auf 28 kp/mmhoch2, bei gleichzeitigem Anstieg der Dauerstandfestigkeit von 6 kp/mmhoch2 auf 9 kp/mmhoch2 bei einer Begrenzung der bleibenden Dehnung auf 1 % pro Jahr zu. Die Erhöhung der Dauerstandfestigkeit wird im wesentlichen durch eine außerordentliche durch den Titangehalt hervorgerufene Kornverfeinerung bewirkt. Die erzielte Festigkeitszunahme der Zinkknetlegierung ist jedoch in nachteiliger Weise mit einem starken Ansteigen der Elastizität verbunden, so dass die daraus resultierende Rückfederung eine bleibende Verformung der maschinell z.B. zu Rinnen oder Rohren verarbeiteten Bleche oder Bänder verhindert.It is known (METALL 23, 1969, No. 8, pp. 782-785) that titanium-containing zinc wrought alloys with 0.05 to 0.5% titanium and 0.05 to 1.50% copper have a good long-term behavior, its maximum value is achieved by hot forming at temperatures of 150 to 300 ° C or by cold forming with subsequent heat treatment at temperatures of 150 to 300 ° C. With an increasing copper content, the tensile strength increases from approx. 11 kp / mmhigh2 to 28 kp / mmhigh2, with a simultaneous increase in the fatigue strength from 6 kp / mmhigh2 to 9 kp / mmhigh2 with a limitation of the permanent elongation to 1% per year. The increase in creep strength is essentially brought about by an extraordinary grain refinement caused by the titanium content. However, the increase in strength achieved in the wrought zinc alloy is disadvantageously associated with a sharp increase in elasticity, so that the resulting springback prevents permanent deformation of the sheet metal or strips that have been machined into channels or pipes, for example.

Mit steigendem Kupfergehalt nimmt ferner die Kaltsprödigkeit der genannten Zinkknetlegierung nicht unwesentlich zu, so dass die hergestellten Bleche und Bänder ein geringes Formänderungsvermögen, das mit Hilfe der Faltprobe beurteilt wird, besitzen. So weisen die Bleche und Bänder bei einer direkten Faltung um 180° bei Raumtemperatur und darunter Anbrüche auf. Eine bruchfreie Faltung um 180° ist nur dann möglich, wenn die Knetlegierung warmgewalzt wird oder kaltgewalzt und dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird.With an increasing copper content, the cold brittleness of the wrought zinc alloy also increases not insignificantly, so that the sheets and strips produced have a low deformability, which is assessed with the aid of the folding test. For example, if the sheets and strips are folded directly by 180 ° at room temperature and below, there are cracks. Unbreakable folding by 180 ° is only possible if the wrought alloy is hot-rolled or cold-rolled and then subjected to a heat treatment.

Eine Verbesserung des Formänderungsvermögens bei vergleichsweise tiefen Temperaturen wird dann erreicht, wenn der Kupfergehalt auf etwa 0,15 % begrenzt ist. Durch diese Maßnahme muß jedoch ein Abfall der Zerreißfestigkeit auf 15 18 kp/mmhoch2 in Kauf genommen werden.An improvement in the deformability at comparatively low temperatures is achieved if the copper content is limited to about 0.15%. However, as a result of this measure, a drop in tensile strength to 15 18 kp / mmhigh2 must be accepted.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Zinkknetlegierung zu entwickeln, die eine optimale Synthese der Eigenschaften Dauerstandfestigkeit, Formänderungsvermögen sowie Zerreißfestigkeit besitzt.The invention has now set itself the task of eliminating these disadvantages and, in particular, of developing a wrought zinc alloy which has an optimal synthesis of the properties of fatigue strength, ductility and tensile strength.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine titanhaltige Zinkknetlegierung der ZusammensetzungThis object is achieved according to the invention by means of a titanium-containing zinc wrought alloy of the composition

0,01 0,30 % Titan 0,01 2,00 % vorzugsweise 0,04 1,20 % insbesondere 0,10 0,80 % Mangan Rest Zink 99,9 99,990.01 0.30% titanium 0.01 2.00% preferably 0.04 1.20% in particular 0.10 0.80% manganese balance zinc 99.9 99.99

gelöst.solved.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn die Knetlegierung noch 0,005 0,80 % Aluminium enthält.According to a further feature of the invention, it has proven to be useful if the wrought alloy still contains 0.005 0.80% aluminum.

Erfindungsgemäß kann der Titangehalt bis zu 50% durch Chrom ersetzt sein, jedoch sollte der Chromgehalt der Legierung nicht mehr als 0,1 % betragen.According to the invention, up to 50% of the titanium content can be replaced by chromium, but the chromium content of the alloy should not be more than 0.1%.

Um die angestrebten Eigenschaften bei der erfindungsgemäßen Knetlegierung voll zu verwirklichen, sollten in der Knetlegierung als Verunreinigungen nicht mehr als bis zu 25 % des Mangangehaltes, höchstens jedoch insgesamt 0,15 % an Kupfer und/oder nicht mehr als bis zu 10 % des Mangangehaltes, höchstens jedoch 0,03 % an Eisen enthalten sein.In order to fully realize the desired properties in the wrought alloy according to the invention, the impurities in the wrought alloy should not exceed 25% of the manganese content, but not more than a total of 0.15% of copper and / or not more than up to 10% of the manganese content, but not more than 0.03% iron.

Normalerweise reichen die Dauerstandfestigkeitswerte der erfindungsgemäßen Knetlegierung für die von der Praxis gestellten Anforderungen aus. Sollen jedoch Extremwerte erzielt werden, so empfiehlt es sich, die Knetlegierung bei Temperaturen von 120 350°C auf Endmaß warmzuwalzen oder bei Temperaturen von 20 120°C auf Endmaß kaltzuwalzen und anschließend bei Temperaturen von 120 350°C wenigstens eine Stunde auszulagern. Die Wärmebehandlungen beeinflussen in keiner Weise die anderen Eigenschaften der Knetlegierung.The fatigue strength values of the wrought alloy according to the invention are normally sufficient for the requirements made in practice. However, if extreme values are to be achieved, it is advisable to hot-roll the wrought alloy to final dimensions at temperatures of 120 350 ° C or to cold-roll it to final dimensions at temperatures of 20 120 ° C and then to age at temperatures of 120 350 ° C for at least one hour. The heat treatments in no way affect the other properties of the wrought alloy.

Die Erfindung ist in folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die in den Ausführungsbeispielen angeführten erschmolzenen Legierungen wurden bei 450°C zu Blöcken von jeweils einer Stärke von 80 mm vergossen. Nach dem Erstarren wurden die Blöcke zur Herstellung von Blechen und Bändern in mehreren Stichen auf 1 mm Stärke kaltgewalzt und anschließend zur Kennzeichnung der Eigenschaften der hergestellten Bleche oder Bänder jeweils der Dehnungswert, die Zerreißfestigkeit, die Dauerstandfestigkeit und die Faltbarkeit ermittelt.The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments. The molten alloys listed in the exemplary embodiments were cast at 450 ° C. to form blocks, each with a thickness of 80 mm. After solidification, the blocks for the production of sheets and strips were cold-rolled in several passes to a thickness of 1 mm and then the elongation value, tensile strength, creep strength and foldability were determined in each case to identify the properties of the sheets or strips produced.

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Zinkknetlegierung der Zusammensetzung:Zinc wrought alloy of the composition:

Mangan 0,80 % Titan 0,15 % Rest Feinzink 99,99.Manganese 0.80% titanium 0.15% balance fine zinc 99.99.

Die kennzeichnenden Eigenschaften sind die folgenden:The distinguishing features are the following:

Bruchdehnung >40 % Zerreißfestigkeit 25 kp/mmhoch2 Dauerstandfestigkeit 10 kp/mmhoch2 für 1 % Dehnung/Jahr Faltung 180° bruchfrei.Elongation at break> 40% tensile strength 25 kp / mm high2 Endurance strength 10 kp / mm high2 for 1% elongation / year folding 180 ° break-free.

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Zinkknetlegierung der Zusammensetzung:Zinc wrought alloy of the composition:

Mangan 0,40 % Titan 0,10 % Aluminium 0,05 % Rest Feinzink 99,99.Manganese 0.40% titanium 0.10% aluminum 0.05% balance fine zinc 99.99.

Bruchdehnung >60 % Zerreißfestigkeit 20 kp/mmhoch2 Dauerstandfestigkeit 8 kp/mmhoch2 für 1 % Dehnung/Jahr Faltung 180° bruchfrei.Elongation at break> 60% tensile strength 20 kp / mm high2 Endurance strength 8 kp / mm high2 for 1% elongation / year folding 180 ° break-free.

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Zinkknetlegierung der Zusammensetzung:Zinc wrought alloy of the composition:

Mangan 0,30 % Titan 0,03 % Aluminium 0,70 % Rest Feinzink 99,99.Manganese 0.30% titanium 0.03% aluminum 0.70% balance fine zinc 99.99.

Bruchdehnung >100 % Zerreißfestigkeit 20 kp/mmhoch2 Dauerstandfestigkeit 4 kp/mmhoch2 für 1 % Dehnung/Jahr Faltung 180° bruchfrei.Elongation at break> 100% tensile strength 20 kp / mm high2 Endurance strength 4 kp / mm high2 for 1% elongation / year folding 180 ° break-free.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die erfindungsgemäße titanhaltige Zinkknetlegierung neben einer guten Dauerstandfestigkeit eine gute Duktilität sowie gute Zerreißfestigkeit aufweist.The advantages achieved with the invention are in particular that the titanium-containing zinc wrought alloy according to the invention has good ductility and good tensile strength in addition to good fatigue strength.

Claims

1) Wrought zinc-titanium alloy, characterized by its composition

0.01 0.30% titanium 0.01 2.00% preferably 0.04 1.20% in particular 0.10 0.80% manganese balance zinc 99.9 99.99.

2) zinc-titanium wrought alloy according to claim 1, characterized by an aluminum content of 0.005 0.80%.

3) zinc-titanium wrought alloy according to claims 1 and 2, characterized in that up to 50% titanium is replaced by chromium, but no more than 0.1% chromium is contained in the alloy.

4) Zinc-titanium wrought alloy according to claims 1 to 3, characterized in that up to 25% of the manganese content, but at most up to 15% of copper and / or up to 10% of the manganese content, at most up to 0, 03% of iron is contained in the alloy.

5) A method for treating the zinc-titanium wrought alloy according to claims 1 to 4, characterized in that the wrought alloy is hot-rolled at temperatures of 120 350 ° C to final dimensions.

6) A method for treating the zinc-titanium wrought alloy according to claims 1 to 4, characterized in that the wrought alloy is cold-rolled at temperatures of 20 120 ° C to final dimensions and then aged at temperatures of 120 350 ° C for at least one hour.