DE2207160A1 - Zinklegierung und Verfahhren zu deren Herstellung - Google Patents
Zinklegierung und Verfahhren zu deren HerstellungInfo
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- C22C—ALLOYS
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Description
CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE
Association sans but lucratif
Vereniging zonder winstoogmerk
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47, rue Montoyer, Brüssel / Belgien
Zinklegierung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Legierungen auf Zinkbasis, die gegenüber reinem Zink aufgrund thermischer oder elektrolytischer
Behandlung verbesserte Eigenschaften besitzen.
Bei den erfindungsgemäss verbesserten Eigenschaften handelt
es sich im einzelnen um die Festigkeit, die Dreh- und Biegefestigkeit, die Dehnbarkeit und die Dauerstandfestigkeit.
Diese Eigenschaften wurden dadurch erreicht, dass die Legierungen mit der chemischen Zusammensetzung gemäss den nachfolgenden
Festlegungen nach einem speziellen Verfahren ausgehend vom geschmolzenen Zustand behandelt wurden.
Die erfindungsgemässen Legierungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Elemente in den angegebenen Anteilen
209836/0840
0.5 # < Cu ^ 7 *
0.005 # «£ Cr ^ 0.3 #
0.05 # ^ Ti ^ 0.45 #
sowie mindestens eines der Elemente Cd-Mg-Al jeweils mit einem Gehalt von 0.001 # bis 0.1 # enthalten, wobei der Rest
aus Zink mit seinen herkömmlichen Begleitelementen (Pb, Sn, Ag, Cd, Fe, In ...) besteht.
Bei diesen Legierungen können die nachfolgend aufgeführten
Bestandteile ganz oder teilweise durch eines oder mehrere der nachstehenden Elemente ersetzt werden:
Yb, Y, Lu,
wobei als vorausgesetzt gilt, dass selbst bei teilweisem Ersatz
jedes ersetzte Element und jedes seiner Ersatzelemente den für das ersetzte Element vorgeschriebenen Mindestgehalt aufweisen
müssen.
Sie vorerwähnten Legierungen werden zweckmässigerweise den
nachfolgenden Behandlungen unterzogen:
- einer Homogenisierungsbehandlung im geschmolzenen Zustand auf die Lauer ungefähr 1 Stunde bei einer Temperatur im
Bereich von 620 - 6500C, wobei das Magnesium der Legierung
jedoch noch nicht zugesetzt ist;
- einer Abkühlung auf etwa 4800C;
- der eventuellen Zugabe von Magnesium;
- einer leichten Nachwärmung und erneuten Homogenisierung auf
die Dauer von etwa l/4 Stunde;
- dem Abguss mit einer Temperatur von 450 bis 55O°C.
- 3 -209836/0840
Je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck wird die Legierung einem Erstarrungs verfahren oder einer anderen thermomechanisch en
Behandlung ausgehend vom geschmolzenen Zustand unterzogen.
Gemäss einer ersten Ausfuhrungsform wird die flüssige Legierung in einer entsprechenden Anlage zu einem kontinuierlichen Strang
vergossen, sodann auf einem ProρerzL-Walzwerk gewalzt und dann
gezogen. Sie dient vor allem zur Herstellung von Haken, Nägeln und Drahtstiften.
Bei den solcherart behandelten Legierungen ergeben sich die folgenden Eigenschaften:
Bruchlast 35-39 kg/mm2
Dehnung 30 - 50 56
Dehnung 30 - 50 56
Biegefestigkeit nach Amsler (Rundprofil 2.5 mm): 7
gutes Verhalten bei Drehbeanspruchung und im Hinblick auf Kerbschlagzähigkeit.
Gemäss einer zweiten Ausführongsform wird die flüssige Legierung
zu Knüppeln vergossen, die zum späteren Strangpressen vorgesehen sind. In dieser Form dienen die erfindungsgemässen Legierungen
in der Hauptsache zur Herstellung von Passondrehteilen.
Nach einer noch anderen Ausführungsform wird die Legierung in Form normaler Blöcke vergossen und sodann mit einer Temperatur
von 1500C und 35O0C und bevorzugt von 18O0C bis 220°C gewalzt.
Diese Methode ist normalerweise der Herstellung von Walzgut geringer Dicke (von zum Beispiel 0.6 bis 1.5 mm) vorbehalten.
Die der letztgenannten Behandlung unterzogenen erfindungsgemässen Legierungsarten weisen die folgenden Pestigkeitseigenschaften
auf:
209836/0840
/ | 45 | 2207160 | |
33 | / | 15 | kg/mm |
27 | / | 1 | |
14 | bis | 90 | |
57 | bis | 10 | |
8 | mm. | ||
Bruchlast
Dehnung
Biegefestigkeit nach Amsler 14 / Vickershärte
Tiefung nach Persoz
Die erste Spalte enthält die Werte der Messungen an einer parallel zur Walzrichtung entnommenen Probe, während in der
zweiten Spalte die Werte für senkrecht zur Walzrichtung entnommene Proben aufgeführt sind; die Werte der Vickershärte
und der Tiefung nach Persoz gelten für beide Probearten gemeinsam.
(Jemäss einer bevorzugten abgewandelten Ausführungsform der
letztgenannten Behandlung der vorbeschriebenen Legierungen
werden diese nach dem Walzen auf die Dauer von 6 bis 1 Stunde(n) bei einer Temperatur zwischen 15O0C und 3000C geglüht, wobei
sich die Glühdauer verringert, wenn die Temperatur zunimmt. Hinsichtlich der Dehnbarkeit wurden sehr gute Ergebnisse erzielt,
wenn die Temperatur 1 Stunde lang auf einem Wert zwischen 2000C und 25O0C gehalten wurde.
Die Festigkeitseigenschaften dieser Legierungen sind somit:
Bruchlast 25 / 39 kg/mm2
Dehnung 43 / 14 5^
Biegefestigkeit nach Amsler 22 / 1
Vickershärte 41 bis 87
Tief ung nach Persoz 7 bis 9 mm.
Die vorliegende Erfindung hat im Rahmen der vorbeschriebenen Zielsetzungen ebenfalls eine Anzahl von Legierungen mit besonderen
chemischen Zusammensetzungen zum Gegenstand, die beim Drahtziehen besonders interessante Festigkeitseigenschaften
ergeben. Diese Legierungen sind durch die nachfolgenden Zusammensetzungen gekenn zeichnet ι
209836/0840
0.08
Gu
Cr
Ti
Cr
Ti
3.2 # 0.2 ί>
0.3 #
0.01
0.Ü03
0.002
Cd
Al
0.03 Io 0.005 5*
O.OO4 #
Von diesen Legierungen ist die Legierung mit der nachfolgenden Zusammensetzung von besonderem Interesse:
Kupfer
Chrom
Titan
Kadmium
Magnesium
Aluminium
0.1
0.25
0.02
0.004
0.003
Rest Zn + übliche Begleitelemente (Pb, Sn, Ag, Cd,
Pe, In ...)
Diese Legierung besitzt die folgenden Pestigkeitseigenschaften:
Bruchlast
Dehnung
Dauerstandfestigkeit
: 38 kg/mm (in Walzrichtung und senkrecht
hierzu) : 24 ?έ
: etwa l04h/# unter 7 kg/mm .
Zu Vergleichszwecken sind in nachfolgender Tabelle die analogen
Festigkeitseigenschaften für reines Zink, thermisch behandeltes Zink und die Legierung Zn-O.5^Cu - 0.15#Ti aufgeführt.
Reines Zn
Thermisch behandeltes
Bruchlast, in kg/mm
- in Längsrichtung
- in Querrichtung
Dauerstandfestigkeit
12 15
14 17
lh/5*
19
25
25
16 22
240h/?i 24000h/*
Patentansprüche t - 6 -
209836/0840
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE:1. Legierung auf Zinkbasis, dadurch gekennzeichnet, dass sie .die folgenden Elemente in den angegebenen Anteilen
O. 5 % < Cu Sr- 7 .3 % 0. 005 % Cr ^- 0 .45 % 0. 05 % Ti ^L. 0 % sowie mindestens eines der Elemente Cd - Hg - Al jev;eils mit einem Gehalt von 0.001 % bis 0.1 % enthält, wobei der Rest aus Zink mit seinem normalen Begleitelementen (Pb, Sn, Ag, Cd, Fe, In ...) besteht.2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie2.8 % £- Cu ^r- 3.2 0.08 % ^ Cr ^r 0.2 0.2 % ^ Ti -ir O.d 0.01 % /_. Cd ^ 0.03 0.003 % 4^ Mg ^ 0.005 0.002 % 4^ Al ^: 0.004 enthält. i. Legierungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die nachfolgend aufgeführten Bestandteile ganz oder teilweise durch eines oder mehrere der nachstehenden Elemente ersetzt werden können:Cr durch: Mn, Ni, V, ZrTi durch: Co, Mo, Ta, V, W, Zr, Cr, Ni, MnCd durch: Mg, Li, BeMg durch: Li, BeAl durch: Ni, Cd, Ag, In, Si, La, Ce, Pr, Nd, Pm,Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Y, Lu,209836/0840wobei selbst bei teilweisem Ersatz jedes ersetzte Element und jedes seiner Ersatzelemente den für das ersetzte Element vorgeschriebenen Mindestgehalt aufweisen.4. Verfahren zur Behandlung der Legierungen gemäss den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet3 dass es umfasst:- eine Homogenisierungsbehandlung im geschmolzenen Zustand auf die Dauer ungefähr 1 Stunde bei einer Temperatur im Bereich von 6 20 bis 6 50 C, wobei das Magnesium der Legierung jedoch noch nicht zugesetzt ist;- eine Abkühlung auf etwa 48 0 C mit der anschliessenden eventuellen Zugabe des Magnesiums;- eine leichte Nachwärmung und erneute Homogenisierung auf die Dauer von etwa 1/4 Stunde:- den Abguss mit einer Temperatur von 450 C bis 550 C.5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet 3 dass nach dem Abguss der Legierung und nach erfolgtem Walzen mit anschliessendem Ziehen oder nach erfolgtem Strangpressen das Material auf die Dauer von 1 bis 6 Stunden auf eine Temperatur von 150°C bis 35O°C erhitzt wird.209836/08/.0
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