DE2055307C3 - Legierung auf Aluminium-Zink-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren zur Herstellung von aus dieser Legierung bestehenden Formstücken - Google Patents

Legierung auf Aluminium-Zink-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren zur Herstellung von aus dieser Legierung bestehenden Formstücken

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DE2055307C3
DE2055307C3 DE2055307A DE2055307A DE2055307C3 DE 2055307 C3 DE2055307 C3 DE 2055307C3 DE 2055307 A DE2055307 A DE 2055307A DE 2055307 A DE2055307 A DE 2055307A DE 2055307 C3 DE2055307 C3 DE 2055307C3
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent

Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Aluminiuni-Zink-Basis mit einem Aluminiumgehalt von 50 bis 65%, einem Gehalt an Nickel und gegebenenfalls einem Gehalt an Magnesium und Kupfer, Rest Zink, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus dieser Legierung bestehenden Formstücken.
Derartige Legierungen werden vor allem als Werkstoffe für Lagerschalen od. dgl. verwendet, wobei diese Teile durch Gießen hergestellt oder durch entsprechende Formgebung aus gewalzten Platten und Blechen gefertigt werden. In jedem Fall wird zunächst ein Gußstück hergestellt, dessen Gefügeaufbau weitgehend die Eigenschaften des Lagers bestimmt.
Die eingangs bezeichneten Legierungen auf Aluminium-Zink-Basis neigen aufgrund ihres großen Erstarrungsintcrvalls zur umgekehrten Blockseigerung, als deren Folge interkristalline Porosität auftritt. Derartige Poren sind nicht — wie man früher annahm — günstig für das Lagerlaufverhalten. Poröse, mit öl getränkte Lager sind nur dann selbstschmierend, wenn Poren bestimmter Größe regelmäßig über die Lagerlauffläche verteilt sind. Ist dies nicht der Fall, so entziehen die porösen Stellen einer Gleitfläche deren dichten Stellen den Ölfilm, was zum Verreiben des Lagers führen kann.
Es ist bekannt, daß man bei einfach geformten
ίο Gußstücken aus Aluminium-Zink-Legierungen durch sehr schnelle Abkühlung derselben beim Gießen gute mechanische Eigenschaften erzielt. Es war jedorh bisher nicht möglich, die durch eine schnelle Abkühlung des Gußstückes erzielbaren Vorteile auszunützen, da mit
is zunehmender Erstarrungsgeschwindigkeit auch die umgekehrte Blockseigerung zunimmt, und daher in den Gußslücken auch zunehmend Poren auftreten. Die Neigung zur Porenbildung kann zwar durch gießtechnische Maßnahmen, wie vermehrtes Anbringen von
>o Steigern und Angüssen und durch Flüssighallen derselben, vermindert werden. Das in den Steigern und Angüssen erstarrende Metall muß aber vom eigentlichen Guß, beispielsweise durch Brennschneiden, getrennt werden und fällt in den Schrott. Da die in den
r, Steigern und Angüssen erstarrende Metallmenge einen erheblichen Anteil an der gesamten bei der Herstellung eines Gusses zu vergießenden Metallmenge ausmacht, fallen die durch den Schrottanfall verursachten Nachteile und Mehrkosten beim Gießbetrieb stark ins Gewicht.
in Abgesehen von solchen wirtschaftlichen Erwägungen, führen die erwähnten gießtechnischen Maßnahmen außerdem nicht sicher genug zum Erfolg.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und besteht bei einer Legierung der eingangs
ii bezeichneten Art darin, daß der Nickelgehalt mindestens 0,05% beträgt und höchstens dem Verlauf der eutektischen Rinne im System Aluminium-Zink-Nickel entspricht, wobei dieser Maximalgchalt an Nickel bei 50% Aluminium 1,1% und bei 60% Aluminium 1,7%
in beträgt und zwischen den angegebenen Werten stetig verläuft. Der erfindungsgemäße Nickclgchalt bewirkt ein porenfreies und feinkörniges Gefüge des Gusses und steigert dessen Härte.
Die Legierung kann mit Vorteil auch 0,005 bis 0,05%
ti Magnesium enthalten, wodurch eine weitere Kornverfeinerung erzielt wird. Weiteis kann Kupfer in einer Menge von höchstens 6,5% des Aluminiumgehaltes enthalten sein. Dieser zusätzliche Bestandteil wirkt ebenfalls im Sinne einer Härtesteigerung.
.ο Beim Verfahren zur Herstellung der Legierung ist darauf zu achten, daß Ausgangsstoffe mit einer Reinheit von mindestens 99,5% verwendet werden, die frei sind von Elementen, die mit Nickel unlösliche Verbindungen bilden, wie Silizium oder Bor, und frei sind von
V) Elementen, die primär und nadelig auskristallisiercn, wie Eisen, Mangan, Titan, Vanadin, Molybdän, Wolfram und Kohlenstoff.
Das Magnesium wird gegebenenfalls zweckmäßig in Form einer spezifisch schweren Vorlegierung, vorieil-W) haft in Form einer Legierung mit "5% Aluminium, 3% Magnesium und 92% Zink eingebracht.
Beim Verfahren /ur Herstellung von Formstücken aus der erfindungsgcmäßcn Legierung ist darauf zu achten, daß bei ihrer Erstarrung der Wärmeentzug dl geringer gehalten wird als 0,2 Cal/sec/g, vorzugsweise /wischen 0,5 und 0,1 Cal/sec/g. Bei Einhaltung dieser Bedingung beim Erstarren des Gusses werden die Ziele der Erfindung in optimaler Weise erreicht.
Aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellte Formstücke können von Temperaturen über 350° C rasch auf Raumtemperatur abgekühlt und danach während einer Zeit zwischen 0,25 und 8 Stunden bei Temperaturen zwischen 80 und 275°C wärmebehandelt werden. Durch diese Wärmebehandlung wird eine Ausscheidung reiner Zinkkristalle aus der Legierung in feinstverteilter Form bewirkt, wodurch die Notlaufeigenschaften der aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Lagerwerkstücke wesentlich verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Legierung ist bei Temperaturen zwischen 200 und 400°C warmverformbar, ist aber auch kaltverformbar. Es ist also die Herstellung dünnwandiger Lagerschalen durch Verformung kaltgewalzter Bleche möglich.
In den nachstehenden Beispielen sind mechanische Eigenschaften einiger Beispiele von erfindungsgemäßen Legierungen angegeben:
Beispiel 1
Lagerlegierung für mittlere Belastung, geglüht 1 Durch Zusatz von 0,03% Mg steigen die Härten um HbIO.
Beispiel 3
Lagerlegierung, warmgewalzt bei 280° C von 30 mm auf 6 mm, geglüht 3 Stunden bei 1500C.
a) Zusammensetzung Al 60%, Zn 38,3%,
Ni 1,7%
Gußbärte H8: 115
Härte nach dem Glühen HB: 70
b) Zusammensetzung
Gußhärte
Härte nach dem Glühen
Al 60%, Zn 38%, Ni 1,7%, Cu 0,3% H8: 130 Hb: 85
Die Legierungen a) und b) wurden kaltgewalzt und bei 1500C 3 Stunden vergütet. Wo hintereinander zwei Werte angegeben sind, betrifft der erste Wert das Ergebnis bei Messung parallel zur Walzrichtung, der zweite Wert das Ergebnis bei Messung senkrecht zur Walzrichtung.
stunde oei uu «^. A I ^ΠΟΛλ 7n AHk lO/n 2 25 a) Kaltgewalzt 310 Vergütet 180
Zusammensetzung Al jU /0, c.n 4*7,J /0, Belastung, geglüht 1 Streckgrenze (N/mm-) 360 240
Ni 0,7% Bruchgrenze (N/mm2) 15 20
Gußhärte H11: 90 Al 58%, Zn 40%, Dehnung(%)
Härte Hn		 270 180
Härte nach dem Glühen Hb: 65 Ni I %, Cu 1 "/o 340 230
Beispiel Hb: UO b) 10
70		 340 20
55		 2 30
Lagerlegicrung für höhere Hh: 90 Streckgrenze (N/mm-) 440 280
Stunde bei 1500C. Bruchgrenze (N/mm2) 5 20
Zusammensetzung Dehnung(%) 360 220
15 Härte Hn 440 260
Gußhärte 5 15
I !arte nach dem Glühen 95 70

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    L Legierung auf Aluminium-Zink-Basis mit einem Aluminiumgehalt von 50 bis 65%, einem Gehalt an Nickel und gegebenenfalls einem Gehalt an Magnesium und Kupfer, Rest Zink, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt mindestens 0,05% beträgt und höchstens dem Verlauf der eutektischen Rinne im System Aluminium-Zink-Nickel entspricht, wobei dieser Maximalgehalt an Nickel bei 50% Aluminium 1,1% und bei 60% Aluminium 1,7% beträgt und zwischen den angegebenen Werten stetig verläuft.
  2. 2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Magnesiumgehalt von 0,005 bis 0,05%.
  3. 3. Legierung nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch einen Kupfergehalt von höchstens 6,5% des Aluminiumgehaltes.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung von Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsstoffe mit einer Reinheit von mindestens 99,5% verwendet werden, die frei sind von Elementen, die mit Nickel unlösliche Verbindungen bilden, wie Silizium oder Bor, und frei sind von Elementen, die primär und nadelig auskristallisieren, wie Eisen, Mangan, Titan, Vanadin, Molybdän, Wolfram und Kohlenstoff.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium in Form einer spezifisch schweren Vorlegierung, vorteilhaft in Form einer Legieiung mit 5% Aluminium, 3% Magnesium und 92% Zink, eingebracht wird.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung von Formstücken aus Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Erstarrung der Wärmeentzug geringer gehalten wird als 0,2 Cal/sec/g, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,1 Cal/sec/g.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung von Formstücken aus Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke von Temperaturen über 350"C rasch auf Raumtemperatur abgekühlt und danach während einer Zeit zwischen 0,25 und 8 Stunden bei Temperaturen zwischen 80 und 275°C wärmebehandelt werden.
DE2055307A 1970-02-05 1970-11-10 Legierung auf Aluminium-Zink-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren zur Herstellung von aus dieser Legierung bestehenden Formstücken Expired DE2055307C3 (de)

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