DE2010870A1 - Cast zinc alloy - Google Patents
Cast zinc alloyInfo
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Description
Dr.mont. Dipl.-Ing. Erich Pelzel Frankfurt/M., 6.3.1970 5190 Stolberg/Rheinland DrQ/GKpDr.mont. Dipl.-Ing. Erich Pelzel Frankfurt / M., March 6, 1970 5190 Stolberg / Rhineland DrQ / GKp
Otto-Lilienthal-Straße 3Otto-Lilienthal-Strasse 3
Prov. Nr. 6461 PZProv. No. 6461 PZ
ZinkgußlegierungCast zinc alloy
Die Erfindung betrifft eine titanhaltige Zinkgußlegierung.The invention relates to a titanium-containing cast zinc alloy.
Unlegiertes Zink eignet sich als Gußprodukt infolge der niedrigen Werte seiner mechanischen Eigenschaften nur für Kunstguß und wird daher in anderen Anwendungsbereichen kaum eingesetzt. Die hauptsächlichen Legierungspartner von Zinkgußlegierungen sind Aluminium und Kupfer. Durch diese Kompo-^ nenten werden die Gießfähigkeit und die Dünnflüssigkeit der Schmelze verbessert, eine Kornverfeinerung erzielt und die mechanischen und technologischen Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf Härte, !Festigkeit und Schlagbiegezähigkeit erhöht. Außerdem verringert der Aluminiumgehalt die Aufnahme von Eigen durch die Legierungsschmelze. Kupfer verfeinert in ähnlicher Weise wie das Aluminium die Gefügebildung und bringt eine wesentliche Härtung der Legierung mit sich. Magnesium erhöht in geringen Gehalten bereits die Festigkeit und kompensiert den Einfluß der Begleitmetalle Zinn, Blei und Cadmium, deren zulässiger Anteil streng limitiert ist.Unalloyed zinc is suitable as a cast product due to the low values of its mechanical properties only for Art cast and is therefore hardly used in other areas of application. The main alloying partners of zinc casting alloys are aluminum and copper. Through this compo- ^ nents, the pourability and the fluidity of the melt are improved, and grain refinement is achieved the mechanical and technological properties, especially with regard to hardness, strength and impact resistance elevated. In addition, the aluminum content reduces the absorption of self by the alloy melt. Refined copper in a similar way to the aluminum the structure formation and brings a substantial hardening of the alloy with it. Even small amounts of magnesium increase the strength and compensate for the influence of the accompanying metals tin and lead and cadmium, the permissible proportion of which is strictly limited.
So sind beispielsweise Zinkgußlegierungen bekannt, die 9 bis 11 # Aluminium, 0,5 bis 0,8 fi Kupfer, 0,02 bis 0,06 f< > Magnesium, Rest Feinzink oder 3»5 bis 5 $ Aluminium, 2,4 bis 4 $> Kupfer eventuell bis 0,06 # Magnesium, Rest Feinzink, enthalten (Zinkberatungsstelle Berlin: Zinktaschenbuch, Halle 1941, Seiten 95/99).Thus Zinkgußlegierungen are known, for example, the # 9 to 11 aluminum, 0.5 to 0.8 fi copper, 0.02 to 0.06 f <> magnesium, remainder fine zinc or 3 "5 to 5 $ aluminum, 2.4 to 4 $> Copper possibly contains up to 0.06 # magnesium, the remainder fine zinc (zinc advice center Berlin: Zinktaschenbuch, Halle 1941, pages 95/99).
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Legierungen derartiger Zusammensetzung besitzen jedoch den Kachteil des Kriechens, das bei Raumtemperatur beginnend, eine zeitabhängige Verformung unter gleichbleibender Belastung ist. Ursache dafür ist die niedrige Kristallerholungstemperatur, bedingt durch den niedrigen Schmelzpunkt. Diejenige Beanspruchung, bei der das Kriechen bei einer bestimmten Temperatur gerade noch zum Stehen kommt, die Spannung also, die die Legierung unendlich lange ohne Bruch ertragen kann, wird als Dauerstandfestigkeit bezeichnet. Für eine bleibende geringe Verformung, von 1 $> pro Jahr liegt der Wert der Dauerstandfestigkeit für derartige Legierungen bei nur 3However, alloys of such a composition have the disadvantage of creep, which, starting at room temperature, is a time-dependent deformation under constant load. The reason for this is the low crystal recovery temperature due to the low melting point. The stress at which the creep just comes to a standstill at a certain temperature, i.e. the stress that the alloy can withstand for an indefinite period of time without breaking, is called the creep strength. For a permanent low deformation of $ 1> per year, the creep strength value for such alloys is only 3
bis 5 kp/mm .up to 5 kp / mm.
Erst in neuerer Zeit ist es gelungen, mit titanhaltigen Zink-Kupfer-Legierungen der ZusammensetzungOnly recently has it been possible to use titanium-containing Zinc-copper alloys of the composition
0,5 bis 1,2 # Kupfer 0,1 bis 0,2 $>
Titan
Rest Peinzink0.5 to 1.2 # copper 0.1 to 0.2 $> titanium
The rest of the zinc
die Werte für die Dauerstandfestigkeit wesentlich, d.h. auf 8 bis 11 kp/mm2, zu erhöhen (Neufert, E.: STZ-Metall im Bauwesen, Berlin-Frankfurt-Wien 1963, Seiten 39/40; Paschen, P.: Erzmetall, J2, (1964), 7, Seiten 362/65). Dieser Effekt wird durch einen Titanzusatz erzielt, der die Glühbeständigkeit der durch das Kupfer gehärteten Legierung auf 3000C verschiebt. Die Härte dieser Legierungen, die bei Raumtemperatur etwa HB 40 bis 65 kp/mm beträgt, kann mit bis auf 4 # steigendem Kupfergehalt auf bis zu 80 kp/mm erhöht werden. Der Nachteil dieser Legierungen, der sie für viele Verwendungszwecke ungeeignet macht, ist ihre auf 25 bis 50 kp/mm abfallende Warmhärte in Temperaturbereichen von 30 bis 2000C insbesondere von 60 bis 1500C. Aus diesem Grunde konnten diese Legierungen als Gußlegierungen beispielsweise für sich im Betrieb erwärmende Form- und Maschinenteile nicht verwendet werden.to increase the values for the creep strength significantly, ie to 8 to 11 kp / mm 2 (Neufert, E .: STZ-Metall im Bauwesen, Berlin-Frankfurt-Wien 1963, pages 39/40; Paschen, P .: Erzmetall, J2, (1964), 7, pages 362/65). This effect is achieved by a titanium additive which shifts the annealing stability of the cured by the copper alloy at 300 0 C. The hardness of these alloys, which is approximately HB 40 to 65 kp / mm at room temperature, can be increased up to 80 kp / mm with increasing copper content up to 4 #. The disadvantage of these alloys, which makes them unsuitable for many uses, their 25 kg to 50 / mm falling hot hardness in temperature ranges from 30 to 200 0 C, in particular from 60 to 150 0 C. Therefore, could these alloys as cast alloys, for example, Mold and machine parts that heat up during operation are not used.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt diese Nach-The invention has now set itself the task of this after-
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teile zu beseitigen und eine Zinkgußlegierung zu entwickeln, deren Warmhärte und Dauerstandfestigkeit gegenüber bekannten Zinkgußlegierungen wesentlich höher liegen.eliminate parts and develop a cast zinc alloy, whose hot hardness and fatigue strength are significantly higher than that of known cast zinc alloys.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine titanhaltige Zinkgußlegierung der ZusammensetzungAccording to the invention, this object is achieved by a titanium-containing one Cast zinc alloy of the composition
0,05 bis 1 $> $ 0.05 to $ 1>
vorzugsweise 0,1 bis 0,5 9& Titanpreferably 0.1-0.59 & titanium
0,1 bis 7,5 $> $ 0.1 to $ 7.5>
vorzugsweise 0,8 bis 7,5 #preferably 0.8 to 7.5 #
insbesondere 3 bis 6 # Hanganespecially 3 to 6 # hangan
Hest Peinzink
gelöst. -Hest Peinzink
solved. -
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, kann die legierung noch 0,01 bis 1,4 vorzugsweise 0,01 bis 0,8 # Aluminium zum Zwecke der gleichmäßigen Gefügeausbildung bei der Erstarrung enthalten.According to a further feature of the invention, the alloy can be 0.01 to 1.4, preferably 0.01 to 0.8 # aluminum for Purpose of uniform structure formation during solidification contain.
Zur Verhütung der interkristalliiteii Korrosion können der Legierung gegebenenfalls noch bis zu 0,08 $ Magnesium zulegiert sein. ■".-." ■;;; :-;:;'Ä^; ' "· λTo prevent intergranular corrosion, up to 0.08 % of magnesium can optionally be added to the alloy. ■ ".-."■;;; : - ;: ; 'Ä ^ ; '"· Λ
Ferner besteht die Möglichkeit * bis :^u 10 $> des Mangangehaltes durch Kupfer zu ersetzen* ν v "'There is also the possibility * up to: ^ u 10 $> to replace the manganese content with copper * ν v "'
Ohne das die guten mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Iiegierung negativ beeinfiuöt werden, kann der Titangehalt teilweise dturch Chrom ersetzt sein, wobei der Chromgehalt der Legierung jedoch nicht mehr als 0,2 i» betragen sollte.Without the good mechanical properties of the invention are negative Iiegierung beeinfiuöt, the titanium content can be partially dturch Chrome be replaced, but the chromium content of the alloy should not exceed 0.2 i ».
Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Daß erste Ausführungsbei-■ spiel bezieht sich auf eine zum Stand der Technik gehörende titanhaltige Zink-Kupfer-Gußlegierung, während die Ausfüh-The invention is illustrated below with the aid of several exemplary embodiments explained in more detail. That the first embodiment example- ■ game refers to a prior art titanium-containing zinc-copper cast alloy, while the execution
109840/0669 - 4 -109840/0669 - 4 -
rungsbeispiele 2 und 5 die erfindungsgemäße Zinkgußlegierung betreffen.tion examples 2 and 5 the cast zinc alloy according to the invention affect.
AusfiUirungsbeispiel 1Example 1
Zinkgußlegierung der Zusammensetzung:Zinc cast alloy of the composition:
1,2 io Kupfer1.2 io copper
0,2 $> Titan $ 0.2> titanium
Rest Feinzink 99,99Remainder fine zinc 99.99
Die mechanischen Eigenschaften sind:The mechanical properties are:
Dauerstandfestigkeit bei 1 $ Dehnung/Jahr 9 kp/mmEndurance strength at 1 $ elongation / year 9 kp / mm
Zugfestigkeit 25 kp/mm2 Tensile strength 25 kp / mm 2
Brinellhärte bei 200C 60 kp/mmBrinell hardness at 20 ° C. 60 kp / mm
Brinellhärte bei 15O0C 35 kp/mm2 Brinell hardness at 15O 0 C 35 kgf / mm 2
1,80 i» Mangan1.80 i » manganese
0,15 i> Titan0.15 i> titanium
4,5 # Mangan 0,4 ί Titan 0,1 i> Aluminium4.5 # manganese 0.4 ί titanium 0.1 i> aluminum
- 5 -109840/0669- 5 -109840/0669
Die mechanischen Eigenschaften sind:The mechanical properties are:
Dauerstandfestigkeit bei 1 $ Dehnung/fahr 12 kp/mmEndurance strength at 1 $ elongation / drive 12 kp / mm
Zugfestigkeit 25 kp/mm2 Tensile strength 25 kp / mm 2
Brinellhärte bei 200C 155 kp/mm2 Brinell hardness at 20 0 C 155 kp / mm 2
Brinellhärte bei 15O0C 110 kp/mm2 Brinell hardness at 15O 0 C 110 kgf / mm 2
Werden die mechanischen Eigenschaften der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen wiedergegebenen Legierungen zueinander in Beziehung gesetzt, so zeigt sich, daß durch die erfindungsgemäße Legierungszusammensetzung nicht nur eine für die Praxis nicht unwesentliche Steigerung der Dauerstandfestigkeit sondern insbesondere auch eine erhebliche Zunahme der Warmhärte gegenüber der im ersten Ausführungsbeispiel genannten titanhaltigen Zink-Kupfer-Gußlegierung erzielt werden. Die verbesserten mechanischen Eigenschaften gestatten insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Zinkgußlegierung für Formund Maschinenteile, die bei Temperaturen von 30 bis 2000C vorzugsweise 60 bis 1500C auf Druck und/oder Reibung beansprucht werden.If the mechanical properties of the alloys shown in the above embodiments are related to one another, it is shown that the alloy composition according to the invention not only increases the fatigue strength, which is not insignificant in practice, but also in particular a considerable increase in hot hardness compared to that mentioned in the first embodiment titanium-containing zinc-copper cast alloy can be achieved. The improved mechanical properties in particular permit the use of the invention for Zinkgußlegierung form and machine parts, preferably at temperatures of 30 to 200 0 C 60 to 150 0 C on pressure and / or friction are claimed.
_ 6 Pat entansprüche_ 6 patent claims
1 0 9 8 4 0 / 0 6 G 91 0 9 8 4 0/0 6 G 9
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