DE2207160A1

DE2207160A1 - Zinklegierung und Verfahhren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2207160A1
Application number: DE19722207160
Authority: DE
Inventors: Jean Oury a Ans Wegria (Belgien)
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1971-02-19
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1972-08-31
Also published as: NL7202127A; GB1336695A; BE763231A; FR2125870A5

Description

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE

Association sans but lucratif
Vereniging zonder winstoogmerk

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

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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:

Cr durch: Mn, Ni, V, Zr Ti durch: Co, Mo, Ta, Y, W, Zr, Cr, Ni, Mn Cd durch: Mg, Li, Be Mg durch: Li, Be Al durch: Ni, Cd, Ag, In, Si, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Sy, Ho, Er, Tm,

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

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:

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	/	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

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0.08

Gu
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

16 22

240h/?i 24000h/*

Patentansprüche t - 6 -

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Claims

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 sie

2.8 % £- 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, Zr

Ti durch: Co, Mo, Ta, V, W, Zr, Cr, Ni, Mn

Cd durch: Mg, Li, Be

Mg durch: Li, Be

Al durch: Ni, Cd, Ag, In, Si, La, Ce, Pr, Nd, Pm,

Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Y, Lu,

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wobei 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.

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