DE2010299A1

DE2010299A1 - Zink Aluminium Legierung und Verfahren zu ihrer Behandlung

Info

Publication number: DE2010299A1
Application number: DE19702010299
Authority: DE
Inventors: Erich Dr 8031 Puchheim M Pelzel
Original assignee: Stolberger Zink AG
Current assignee: Stolberger Zink AG
Priority date: 1970-03-05
Filing date: 1970-03-05
Publication date: 1972-01-13
Also published as: NL7018487A; FR2083826A5; US3754904A; GB1312867A; BE760566A; SU420189A3

Description

STOIiBERGERZIIiK Frankfurt/M., 2. März 1970

Aktiengesellschaft für Bergbau DrQ/GKp r,_n>i

und Hüttenbetrieb 201

51 Aachen, Theaterstraße 37

Prov. Nr. 6452StZ

Zink-Aluminium-Legierung und Verfahren - zu ihrer Behandlung

Die Erfindung betrifft eine Zink-Aluminium-Legierung kit 18 Ms 24 fo vorzugsweise 21 % Aluminium, Rest Feinzink sowie ein Verfahren zu ihrer Behandlung.

Aus Zinkknetlegierungen hergestellte Bleche und Bänder müssen in den meisten Fällen neben guten Festigkeitseigenschaften vor allem ein ausgesprochengutes Formänderungsvermögen "besitzen, sei es für die Bearbeitung durch Falten und Biegen oder bei der Formgebung durch Drücken und Ziehen*

Vorzügliche Knetlegierungen mit hoher Duktilität stellen binäre Ziiik-Aluminium-Legierunge mit etwa 1 bis 63 % Aluminium und 37 bis 9$ i° Zink dar, bei denen durch eine geeignete Wärmebehandlung die Mischkristalle zu einem feinstkörnigen eutektoi den Ge füge a er fall en. Auf diese Weise ,entsteht eine Legierung hoher Duktilität, die die Fähigkeit zu starker plastischer Verformung bei extrem niedrigen mechanischen Beanspruchungen besitzt (DDRP 4822; Sauerwald, F.: Arch. Metallkde.,H. 5, 1949. ,Seite 165 ; Mitbauer, H. u. F. Sauerwäld: Z. Metallkde., 43_, 1952, Seite 244; Schultze W. u. F. Sauerwald: Z. Metallkde., 51, 1962, Seite 660).

Derartige Legierungen erreichen im allgemeinen Zugfestigkeitswerte von 16 bis 20 kp/mm und Bruchdehnungswerte von über-100 f°, so daß die aus ihnen hergestellten Bänder und Bleche bruchfrei um 180° faltbar und für Tiefzieharbeiten sowie

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zur Verarbeitung im Vakuum-Formverfahren bestens geeignet sind. Die Dauerstandfestigkeit dieser legierungen ist jedoch bei nicht mehr als 1 56 Dehnung/Jahr mit 0,4 kp/mm² für die von der Praxis gestellten Anforderungen völlig ungenügend.

Die Dauerstandfestigkeit der Zink-Aluminium-Legierungen kann bekanntlich durch geringe Kickelzusätze, die ein gewisses Lösungsvermögen im festen Aluminium und Zink besitzen, erhöht werden (Wolf, W.: Zink ABO₁ Berlin 1950, Seite 119; Burkhardt, A.: Technologie der Zinklegierungen, Berlin 1940, Seiten 22 bis 24). In anderer Hinsicht wirkt jedoch Nickel versprödend, so daß die ausgesprochen gute Duktilität der genannten Legierunge fast vollständig verloren geht und der Bruchdehnungswert bei einem Zugfestigkeitswert von 40 kp/mm auf unter 10 # absinkt. Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn nach einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag einer Zink-Aluminium-Legierung mit 18 bis 24 % Aluminium Nickel in den Grenzen von 0,1 bis 1,5 i° zulegiert ist und diese legierung längere Zeit bei Temperaturen von 500 bis 380°C homogenisiert wird. Durch eine anschließende Abkühlung auf Temperaturen unterhalb 275 C tritt ein Zerfall der entstandenen Mischkristalle zu einem feinkörnigen eutektoiden Gefüge ein, was eine wesentliche Verbesserung der Duktilität zur Folge hat.

Wenn solchen Zink-Aluminium-Legierungen zur Unterdrückung der interkristallinen Korrosion Magnesium zugesetzt ist, so wird der Zerfall der Mischkristalle bekanntlich stark verzögert, da die Löslichkeit des Magnesiums im festen Zink geringer ist und somit die Zunahme der Festigkeitswerte wieder mit einer Abnahme der Duktilität bezahlt werden muß. Die versprödende Wirkung des Magnesiums kann nur dann vermieden werden, wenn der Magnesiumgehalfc der legierung weniger als 0,0005 fo beträgt. Bei Verwendung höherer Magnesiumgehalte

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muß der feinkristalline Zerfall,der Mischkristalle durch eine zusätzliche Wärme "behandlung hei Temperaturen Ms 275⁰O herbeigeführt werden. Eine derartige Wärmebehandlung führt jedoch zu einer Grobkornbildung, die wiederum eine Abnahme der Duktilität zur Folge hat (Mitbauer, H. u. F. Sauerwald: Z. Metallkde. ,_43, 1952, Seiten 244/249).

Dieser Grobkornbildung kann entgegengewirkt werden, wenn der nickelhaltigen Zink-Aluminium-legierung mehr als 0,05 bis 0,25 fo Magnesium zugesetzt sind, die Legierung auf eine Temperatur im Bereich von 280 bis 380⁰C erhitzt und ansehließ end mit einer bestimmten Geschwindigkeit abgekühlt wird" (Offenlegungsschrift 1 922 213). Durch diese Maßnahme bleibt das für eine geeignete Duktilität erforderliche feinkristalline Gefüge erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei der maschinellen Verarbeitung von aus einer derartigen Zink-Aluminium-legierung gewalzten Bändern, z*B. zu Rinnen und Rohren," das gerollte Band beim Austritt aus der Maschine seine Verformung nur teilweise beibehält, weil es in Folge seiner hohen Elastizität zu einer starken Rückfederung neigt.

Es wurde nun gefundenj daß dieser Nachteil beseitigt werden kann, wenn einer Zink-Aluminium-Legierung mit einem Aluminiumgehalt von 18 bis 24 $> vorzugsweise 21 fa erfindungsgemäß mehr als 0,0005 i° bis weniger als 0,05 i° vorzugsweise 0,001 bis 0,01 tfo Magnesium und mindestens das 5-fache des. jeweiligen Magnesiumgehaltes an Nickel zulegiert sind und die erfindungsigemäße Legierung zur Erzielung optimaler Eigenschaften bei. Temperaturen über 275°C homogenisiert und bei Temperaturen über 80⁰O bis unter 275⁰C vorzugsweise 120 bis 20O⁰C für die Dauer von 0,2 bis 5 Stunden ausgelagert wird,

Diese Verfahrensmaßnahmen in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung führen zur Bildung einer ^v

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NigMg-Phase, die im wesentlichen die Ursache für eine Zunahme der Duktilität bei gleichzeitigem Ansteigen der Dauerstandfestigkeit bildet.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die dort angegebenen Legierungen wurden jeweils bei einer Temperatur von 45O⁰C erschmolzen und zu 4 cm dicken Blöcken vergossen. Nach einer anschließenden bei einer Temperatur von 35O⁰C durchgeführten Homogenisierung, wurde jeder Legierungsblock bei einer Temperatur von 300⁰C auf eine Blechstärke von 1 mm in mehreren Stichen warmgewalzt.

Ausführungsbeispiel 1

Das aus der bekannten Legierung

21 io Aluminium
79 $ Zink

bestehende Blech besaß folgende mechanischen Eigenschaften:

Zugfestigkeit 20 kp/mm

Bruchdehnung 150 %

Dauerstandfestigkeit 0,4 kp/mm

Ausführungsbeispiel 2

Bei dem aus der bekannten Legierung

21 id Aluminium

0,2 io Nickel
Rest Feinzink

bestehenden Blech wurden folgende Eigenschaften ermittelt

Zugfestigkeit	21	kp/mm
Bruchdehnung	130	*
Dauerstandfestigkeit	1	,2 kp/mm

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Aüsführungsbeispiel 3

Das aus der bekannten Legierung

21^o Aluminium

0,04 Ί* Magnesium Rest Peinzink

bestehende Blech hat folgende Eigenschaften:

Zugfestigkeit 30 kp/mm²

Bruchdehnung "".-" 10 $ DauerStandfestigkeit 6,5 kp/mm Nach einer Warmauslagerung von 2 Stunden bei 180⁰O-, konnten die mechanischen Eigenschaften wie folgt verbessert werden:

Zugfestigkeit 33 kp/mm

Bruchdehnung. 15$

DauerStandfestigkeit 7,0 kp/mm Ausführungsbeispiel 4 '

Bei der erfindungsgemäßen Legierung mit der Zusammensetzung

21 fo Aluminium _Λ

0,2 <fo nickel 0,04 ^ Magnesium

wurden für die' mechanischen Eigenschaften die folgenden Werte ermittelt:

Zugfestigkeit " 30 kp/mm Bruchdehnung 15 $>.

Dauerstandfestigkeit 6,5 kp/mm

Nach einer zweistündigen Warmauslagerung bei einer Temperatur von 18O⁰G, hatten sich die vorstehenden mechanischen Eigenschaft swer te wie folgt verändert:

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Zugfestigkeit 33 kp/mm²

Bruchdehnung 80 fo

DauerStandfestigkeit 8,0 kp/mm

Eine vergleichende Gegenüberstellung der Zugfestigkeite-r, der Bruchdehnungs- und der Dauerstandfestigkeitswerte insbesondere für die Ausführungsbeispiele 3 und 4 zeigt, daß die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen Zink-Aluminiumlegierung um mehr als das 5-fache mit Hilfe der erfindungs gemäßen Warmbehandlung bei einem gleichzeitigen Anstieg . der Dauerstandfestigkeit gesteigert werden kann. Die * erreichte Duktilität besitzt zwar nicht die gleiche Größe wie dieses bei den Zink-Aluminium-Legierungen nach den Ausführungsbeispielen 1 und 2 der Pail ist, exe reicht jedoch für das vom Verbraucher für die Praxis geforderte Formänderungsvermögen voll und ganz aus.

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Patentansprüche

Claims

2010293

PATMIAKSPHtGHE

ί) 2in&-Aluminium-Legierung mit 18 Ms 2A-Yo₁ vorzugsweise 21 fa,. Aluminium, Rest. 3?einzink, gekennzeichnet durch einen Magnesiumgehalt von größer 0,0005 Ms weniger als 0,05 $>-., vorzugsweise 0,001 Ms 0,0.1 fo und ein Hickelgehalt der wenigstens das 5-fache des jeweiligen Magnesium gehalt es beträgt.
2) Verfahren zur Behandlung der Iiegierung nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung hei Temperaturen

/über 275⁰C homogenisiert und anschließend "bei Temperaturen von 80 "bis 275⁰G auf eine Dauer von 0,2 Ms 5 Stxinden ^v.. ausgelagert wird. .
3) Verwendung der Legierung nach den. Ansprüchen 1 und 2 als Knetlegierung für Bleche, Bänder, Rohre und Stangen.

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