DE2235699A1

DE2235699A1 - Verfahren zur waermebehandlung von zink-aluminium-knetlegierungen

Info

Publication number: DE2235699A1
Application number: DE2235699A
Authority: DE
Inventors: Pierre Chollet; Edouard Gervais
Original assignee: Noranda Inc
Current assignee: Noranda Inc
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1973-01-25
Also published as: US3862863A; NL7209089A; SE383000B; AU4418572A; NL149231B; FR2153877A5; AU447213B2; CA936453A; BE786014A; GB1389034A; DE2235699B2

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL * -DIPL.-ING. FJNSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

Lo/th - N 1073

HOEANDA MINES LIMITED 44- King Street West, ü?oronto 105, Ontario, Kanada

Verfahren zur Wärmebehandlung von Z ink-Aluminium-Knetl egi erungen

Priorität: Kanada vom 21. Juli 1971
. 118 721

Die Erfindung betrifft die Wärmebehandlung von Zink-Aluminium-Knetl egi erungen und insbesondere ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Zink-Aluminiiim-Knetlegierungen, welche eine eutektoide Umwandlung aufweisen und die gegebenenfalls Kupfer, Magnesium oder Wismut enthalten, um die Kriechfestigke.it und die absolute Zugfestigkeit der Legierungen zu verbessern.

Die Wärmebehandlung gemäß der Erfindung ist insbesondere auf Zink-Aluminium-Legierungen anwendbar, welche etwa 12 bis 30 % und vorzugsweise etwa 18 bis 30 % Aluminium, 0 bis etwa 10 % Kupfer, O.bis etwa 1 % Magnesium, 0 bis etwa, 3 % Wismut und als Rest Zink mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen enthalten.

20 9 8 84/1070'

Dr. Müller-Bord Or. Manitz · Or. Deufal · ΩίρΙ.-lsig. Finsterwald Dipl.-lng. Grämkov; Braunschweig, Am Burgerpark B a München 22, Ftobart-Kodi-StreSa» 1 7 Stutlgart-Bseä Cennsiatt. MaffitetriSe 3 TaMon. (OUI) 73887 Teiebn {1MUJ ^3β·ί5. ToIsk S-220S0 mbp« . TofefOB .{07«) SBHOi Bank. Zenlr iidasse Bayer. VrMibznium. KOundhen. Kto Mr. 3322 Föilscfiedt: ROütldisn CSiES

An Zink-Aluminium-Legierungen mit beinahe eutektoider Zusammensetzung wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, seit es bekannt ist, daß solche Legierungen eine Vielzahl von wirtschaftlichen Anwendungen besitzen. In der kanadischen Patentanmeldung 030 768 vom 24. 9. 1968 der Anmelderin ist eine Wärmebehandlung für Zink-Aluminium-Knetlegierungen beschrieben, welche 18 bis 30 % Aluminium, bis zu 3 % Kupfer, bis zu 0,1 % Magnesium, bis zu 0,1 % Lithium und als liest Zink abgesehen von zufälligen Verunreinigungen enthalten, wobei die physikalischen Eigenschaften der Legierung durch langsames Abkühlen der Legierung auf Umgebungs- oder Zimmertemperatur von einer Temperatur oberhalb der eutektoiden !Temperatur und unterhalb der Solidustemperatur verbessert wurden. Eine bevorzugte Auaführungsform dieser Erfindung umfaßt das langsame Abkühlen der Legierung von etwa 380 ⁰C auf Zimmertemperatur.

Infolge der hohen Kriechraten von Zink-Aluminium-Legierungen sind oft Schwierigkeiten bei solchen legierungen aufgetreten. Ein prinziyieller Vorteil der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung fet· steht darin j daß die Kriechfestigkeit solcher Legierungen im Vergleich zu Legierungen, welche nach der Arbeitsweise der kanadischen Patentanmeldung 030 768 wärmebehandelt wurden, verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß gemäß der vorliegenden Erfindung wärmebehandelte Legierungen eine höhere absolute Zugfestigkeit und Härte als Legierungen besitzen, welche nach der Arbeitsweise der kanadischen Patentanmeldung 030 768 wärmebehandelt wurden.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung umfaßt das Homogenisieren und langsame Abkühlung von Zink-Aluminium-Knetlegierungeii,

?0S884/1Q70

welche eine eutektoide Zink-Aluminium-Umwandlung aufweisen, von oberhalb der eutektoiden Temperatur und unterhalb der Solidustemperatur oder eutektischen Temperatur bis auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur, wo der eutektoide "Zerfall praktisch abgeschlossen ist und dann das rasche Abkühlen der Legierung auf Zimmertemperatur. Durch Unterbrechung des in der kanadischen Patentanmeldung 030 768 beschriebenen Wärmebehandlungsprozesses mit langsamem Abkühlen bei einer Temperatur von etwa 250 ⁰C und dann die rasche Luftabkühlung der Legierung auf Zimmertemperatur werden beträchtliche Verbesserungen der Kriechfestigkeitseigenschaften im Vergleich zu einer Legierung erreicht, welche langsam durch Ofenabkühlung auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.

Mit Bezug auf die bevorzugten Bereiche der Legierungsbestandteile, die für eine erfindungsgemäße Behandlung vorgesehen sind, sei darauf hingewiesen, daß diese Wärmebehandlung für eine Zink-Aluminium-Eentlegierung , welche 12 bis 30 % Aluminium, 0 bis 10 % Kupfer, 0 bis 1 % Magnesium, 0 bis 3 % Wismut enthält, wobei der Rest mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen Zink ist, die Stufen der Homogenisierung und des langsamen Abkühlens der Legierung von einer Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur oder eutektischen Temperatur auf eine Temperatur unterhalb ihrer eutektoiden Temperatur, auf welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, und das rasche Abkühlen der Legierung umfaßt.

Die Wärmebehandlung gemäß der Erfindung ergibt ferner eine Steigerung der Härte und der absoluten Zugfestigkeit im Vergleich zu Legierungen derselben Zusammensetzung, die langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt wurden. Wie sich

"2098847 1 070

jedoch aus den Tabellenwerten der folgenden Beschreibung ergibt, ist die Verbesserung der Kriechfestigkeit ein wesentlicheres Merkmal der Erfindung.

In der Fig-„1 ist eine Reihe von Abkühlungskurven von 380 ⁰C für eine Zink-Aluminium-Legierung aufgetragen.

Die Fig. 2 stellt eine Kriechdeformationskurve für eine typische Zink-Aluminium-Legierung dar.

Die Fig. 3 ist ein Diagramm, welches den Einfluß des Kupfergehaltes und von Magnesiumzusätzen auf die absolute Zugfestigkeit von Zink - 25 % Aluminiumlegierungen zeigt, welche gemäß der Erfindung und gemäß der in der kanadischen Patentanmeldung 030 768 beschriebenen Arbeitsweise wärmebehandelt wurden.

Erfindungsgemäß wird eine Wärmebehandlung für Zink-Aluminium-Knetlegierungen, welche eine autektoide Zink-Aluminium-Umwandlung aufweisen, geschaffen, welche das langsame Abkühlen der Legierung von einer Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur, bei welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, und danach das rasche Abkühlen dieser Legierung umfaßt.

Die untersuchten Legierungen wurden durch Schmelzen der Elemente in den gewünschten Anteilen in einem Induktionsofen und durch halbkontinuierliches Gießen unter Verwendung der Methode der kontrollierten Abkühlung hergestellt. Die gegossenen Knüppel wurden unter Schmierung bei einer Temperatur von 250 ⁰C stranggepreßt und das Strangpreßprodukt wurde dann kaltgezogen.

209884/1070

Der Vorgang der Wärmebehandlung bestand aus zwei Stufen:

Stufe I - Die Legierung wurde langsam von-einer Temperatur oberhalb der eutektoiden Temperatur und unterhalb der Solidustemperatur oder eutektisehen Temperatur nach einer kurzen Homogenisierungsperiode abgekühlt. Die Homogenisierungstemperatur war dieselbe Temperatur, von welcher das langsame Abkühlen beginnen soll. Die durchschnittliche Abkühlrate betrug bevorzugt weniger als etwa 2,0 °C/min. Es sei darauf hingewiesen, daß die Solidustemperatur bei Legierungen mit weniger als 18 % Aluminium die eutektische Temperatur wird*

Stufe II - Der Prozeß der langsamen Abkühlung von Stufe I wurde unterhalb der eutektoiden Temperatur unterbrochen, wo der eutektoide Zerfall im wesentlichen abgeschlossen war und die Probe wurde rasch abgekühlt, für gewöhnlich in Luft. -■-"..

In der Fig. 1 zeigt die Kurve 2 die Abkühlrate einer Probe innerhalb des Bereiches, der in der zuvor genannten kanadischen Patentanmeldung beschrieben ist. Die anderen Kurven zeigen verschiedene Abkühlungsraten, die während der Untersuchung angewandt wurden. Das in den Kurven sichtbare Plateau entspricht der eutektoiden Umwandlung; die eutektoide Umwandlung beginnt am Anfang des Temperaturhaltes und ist weitgehend abgeschlossen, wenn die Temperatur erneut absinkt. Damit die Wärmebehandlung vollständig wirksam ist, sollte die Probe aus dem Ofen nicht vor dem Ende des Plateaus entfernt werden.

Ein Beispiel einer Abkühlungskurve der Stufe II gemäß der Erfindung ist in der Fig. 1 durch die gestrichelte, mit 2A

2 0 9 8.8 4/1070

bezeichnete Kurve angegeben. Die Kurve 2A gibt schematisch die Luftkühlung von 250 ⁰C auf Zimmertemperatur wieder.

Die Stufe I der zwei Wärmebehandlungen ist die gleiche j beispielsweise werden die Proben langsam -von etwa 380 ° auf 250 ⁰C abgekühlt. Die erfindungsgemäße Verbesserung ergibt sich aus der Stufe II.

Die exotherme, eutektoide Umwandlung ergibt ein Plateau oder eine Abflachung der Abkühlungskurve. Das Wiedererreichen der normalen Abkühlungsrate zeigt an, daß die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist.

Die Zuguntersuchungen wurden auf einem Tinius-Olsen-Zugmesser unter Verwendung von Proben mit einem Durchmesser von 0,375 " (9,5 nun) bei einer Querkopftrennrate von 0,25 in./min.(6,35 mm/min) durchgeführt. Die prozentuale Dehnung wurde über eine Meßlänge von 50,8 mm (2 in.) bestimmt, und die prozentuale Flächenverminderung wurde aus dem minimalen. Durchmesser der Probe beim Bruch ν βstimmt.

Die Härte jeder Probe wurde mit einem Vickers-Härtemesser

,messung en
bestimmt, alle Proben/wurden unter Verwendung einer 5 kg

Last durchgeführt.

Die Proben für die Kriechuntersuchungen wurden in Übereinstimmung mit der Norm ASTM E.139-58T vorbereitet. Alle Kriechunfcersuchungen wurden unber einer konstanten Belastung von

ρ p

1410 kg/cm (20 000 Ib./in. ) und bei einer Temperatur von 20,0 ° t 0,5 ⁰C (68° ± 1⁰F) durchgeführt; die Probendeformation über eine ließlänge von 50,8 mm (2 in.) wurde unter Verwendung eines optischen Systems aufgezeichnet. Die Fig. 2 zeigt eine

2 Π Π H 8 h I 1 0 7 0

typische Kriechkurve und bestimmt die zwei Kriterien, welche zur Einstufung der Ergebnisse verwendet wurden. Das erste Kriterium entspricht der gut bekannten,, umgekehrten Kriechrate, welche als Umkehrung der Feigung des geraden Abschnittes (sekundäre Kriechen) definiert ist§ die Einheiten sind: Tag/%. Das zweite Kriterium entspricht der zum Erreichen von 1 % plastischer Deformation erforderlichen Zeit«,

Die Tabelle I zeigt den Einfluß verschiedener Wärmebehandlungsarbeitsweisen auf die mechanischen Eigenschaften einer Legierung auf Basis von Zink, welche 25 % Al₅ 1 % Cu und 0,05 % Mg enthält. . ·

Ein Vergleich der Beispiele 1 und'2 zeigt, daß eine von 380 ⁰C öfengekühlte Probe eine stark verbesserte Kriechfestigkeit von 78 Tagen/% im Vergleich zu einer Probe im stranggepreßten und gezogenen Zustand von 2,5 Tagen/% besitzt. Die langsam von 380 ⁰C abgekühlte Probe zeigt die geringeren Zugfestigkeiten und Härten. .

Ein Vergleich zwischen den Beispielen 2 und 3 zeigt, daß eine Probe, welche vo.n 380 ⁰C auf 250 ⁰C langsam abgekühlt wurde und dann in Luft gekühlt wurde, eine weitere Steigerung der Kriechfestigkeit auf 226 Tage/% im Vergleich zu einer Probezeigt, welche von 380 ⁰G ohne irgendwelche Unterbrechung in dem langsamen Abkühlen gekühlt wurde. Die Probe 3 mit unterbrochener Kühlung zeigt ferner eine gewisse Verbesserung der absoluten Zugfestigkeit und der Härte gegenüber der langsam abgekühlten Probe 2. ,

Das Beispiel 4- zeigt das langsame Abkühlen von 290 ⁰C, bei welchem die Verbesserung der Kriechfestigkeit (3,6 Tage/%),

88^/1070

im Vergleich zu der unberhandelten Probe 1 nur schwach ist.

Das Beispiel 5 zeigt das langsame Abkühlen von 290 ⁰C auf 225 ⁰C, gefolgt von Luftkühlung sowie eine weitere Verbesserung der Kriechfestigkeit (17,9 Tage/%), im Vergleich zu dem langsamen Abkühlen in Beispiel 4-.

Der Einfluß der Erwärmung ( des Alterns) der Legierung für 3 h auf 250 ⁰C, gefolgt von Luftkühlung (Beispiel 6) auf die mechanischen Eigenschaften wurde in Tabelle I aufgenommen, um zu zeigen, daß es wichtig ist, die eutektoide Temperatur zu überschreiten. Daher ist ein einfaches Erwärmen einer Probe auf 250 ⁰C und Luftkühlung nicht ausreichend, um eine Kriechfestigkeit zu entwickeln, die mit derjenigen vergleichbar ist, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wärmebehandlung erhalten wurde.

Aus der Prüfung und dem Vergleich der Beispiele in der Tabelle I ist ersichtlich, daß die größte Verbesserung der Kriechfestigkeit durch langsames Abkühlen der Legierung von einer Temperatur nahe der Solidustemperatur auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur und dann das rasche Abkühlen der Legierung auf Zimmertemperatur erreicht wird.

Obwohl die aufgeführten Beispiele auf Untersuchungen beschränkt sind, welche durch Abkühlen von 380 ⁰C bzw. 290 ⁰C durchgeführt wurden, ergibt ein langsames Abkühlen von einer beliebigen Temperatur zwischen der eutektoiden Temperatur und der Solidustemperatur zufriedenstellende Ergebnisse. Bei der kommerziellen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte das langsame Abkühlen der Legierung bei einer

209884/1070

Temperatur beginnen, welche ausreichend unterhalb der Solidustemperatur liegt, so daß die Solidustemperatur nicht Zufällig überstiegen wird. Daher umfaßt das langsame Abkühlen von einer Temperatur, welche sicher unterhalb der Solidustempe-* ratur und oberhalb der eutektoiden Temperatur liegt, den Temperaturbereich, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt werden kann.

Ferner wurden Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluß der Temperatur der Luftkühlung, d. h., Stufe II, auf die mechanischen Eigenschaften einer Zinklegierung zu bestimmen, welche 25 % Al, 1 °/o Cu, 0,05 % Mg enthielt, und die zuerst homogenisiert und langsam von sowohl 380 ⁰C als auch 290 ⁰O abgekühlt wurde. Die Tabelle II gibt die Ergebnisse für Proben wieder, welche langsam von 380 ⁰C auf verschiedene Temperaturen abgekühlt wurden, bei denen das rasche Abkühlen begann_yund . vergleicht sie mit den Ergebnissen, welche bei der Luftkühlung von 380 ⁰C auf Zimmertemperatur erhalten wurden. Die Werte zeigen die Wichtigkeit des Abwart ens,, bis die Probe eine vollständig eUtektoide Umwandlung erfahren hat, bevor die Luftkühlung begonnen wird, falls hohe Kriechfestigkeit erreicht werden soll. „ .

Tabelle II zeigt weiter, daß sich ein Verlust der Kriechfestigkeit, ergibt, falls die Temperatur zu niedrig ist, bei der die Luftkühlung beginnt. Diese Tabelle zeigt ferner, daß das Luftkühlen von Proben von Temperaturen unterhalb der eutektoiden Temperatur bessere Eigenschaften der Härte, , des Kriechens und der Zugfestigkeit als bei einer. Probe ergibt, welche langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde.

209 8847 1Q'7 Ov ^;

Da die Wärmebehandlung aus zwei Stufen besteht, wurde die Empfindlichkeit der Abkühlungsrate einer jeden Stufe untersucht, um den Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften zu untersuchen.

Die Tabelle III zeigt den Einfluß der Durchschnittsabkühlrate auf 250 ⁰C auf die mechanischen Eigenschaften von Legierungen, welche langsam von 380 ⁰O auf 250 ⁰C (Stufe I) und danach auf Zimmertemperatur (Stufe II) mit Luft abgekühlt wurde. Sie zeigt, daß die Legierungen und die Wärmebehandlung gegenüber der Abkühlrate der Stufe I innerhalb des in der Tabelle III gezeigten Bereiches vollständig unempfindlich sind; die einzig merkliche Eigenschaftsänderung ist eine Steigerung der absoluten Zugfestigkeit und Härte, die bei der schnellsten Abkühlungsrate erhalten wurden.

Wärmebehandlung mit Abkühlung von 290 ⁰C ist gegenüber der Abkühlrate empfindlicher. Die Tabelle IV zeigt, daß die langsamere Kühlrate auf eine Temperatur von 225 °C eine beträchtlich-{ Steigerung der Kriechfestigkeit ergibt, obwohl sie zu eitel* geringen Verminderung der absoluten Zugfestigkeit führt.

Der Einfluß der Kühlrate während der zweiten Stufe der Wärmebehandlung ist in der Tabelle V gezeigt, hieraus ist ersichtlich, daß die absolute Zugfestigkeit um so höher und die Zugdehnbarkeit um so geringer sind, je schneller das Abkühlen ist. Im Hinblick auf praktische Gesichtspunkte wird Lvif tkühlung für die meisten Anwendungen gemäß der Erfindung bevorzugt.

Da die Dimensions- und Strukturstabilität der Zink-Aluminium-Legierungen häufig von Wichtigkeit ist, wurden Untersuchungen

20988A/ 107 0

-AA-

durchgeführt, um die Beständigkeit des Materials bei trockener Alterung zu bestimmen. Die Untersuchungen bestanden darin, die Proben .10 Tage auf 95 C zu erwärmen. Eine Exposition bei 95 ⁰C während 10 Tagen wird einer Exposition von 10 Jahren bei Umgebungstemperatur im Hinblick auf die Alterungsstabilität gemäß der Druckschrift "ILZRO 12:, A new Zinc Gravity Gast Alloy", herausgegeben von International Lead-Zinc Research Organization, Inc., Uew York, April 1966 angesehen.

Die Tabelle VI zeigt die Zugeigenschaften vor und nach einer trockenen Alterung bei 95 ⁰C.für eine Legierung auf Zinkbasis mit 25 Al, 1 % Cu, 0,05 Mg» welche erfindungsgemäß behandelt wurde. Sie zeigt, daß die Legierung nach der Wärmebehandlung stabil war, und daß ein Altern die absolute Zugfestigkeit nur schwach verminderte. Die Dimensionsstabilität der wärmebehandelten Legierung wurde als ausgezeichnet eingestuft..

Die Fig. 3 und die Tabelle VII zeigen den breiten Bereich von Legierungen, auf welche die· Erfindung anwendbar ist, und sie zeigen ferner den Einfluß von variierenden Hangen der verschiedenen Elemente auf ihre Zugeigenschaften. In der Tabelle VII sind die Eigenschaften von langsam von 380 ⁰O abgekühlten Legierung mit und ohne raschem Abkühlen von 250 ⁰C an mit einander verglichen. Die Pig.. 3 zeigt weiter die Vorteile der Zweistufenwärmebehandlung gegenüber einem längsamen Abkühlen von 380 ⁰C auf Zimmertemperatur. Ferner zeigt sie für beide Methoden der Wärmebehandlung, daß die absolute Zugfestigkeit mit dem Eupfergehalt ansteigt. Ferner zeigt Tabelle VII, daß die Dehnbarkeit mit steigendem Eupfergehalt abnimmt. Die Wismut enthaltenden Legierungen sollten vorzugsweise Hagnesium in den Anteilen enthalten, die 0,01 % bis 1 % Magnesium bei .0,01 bis 3 °/o Wismut und 0 bis etwa 10 % Kupfer entsprechen, wobei das Verhältnis Magnesium zu Wismut 10-ist, daß ausreichend Magnesium vorliegt, um sich mit praktisch dem gesamten Wismut zu B als intermetallischer Verbindung zu vereinigen.

209.88-4/1070 '

Die Tabelle VII zeigt, daß die Wärmebehandlung gemäß der Erfindung über den gesamten Bereich von untersuchten Zusammensetzungen wirksam ist.

Zusätzlich zu dem günstigen Einfluß der Wärmebehandlungen auf Legierungen, welche etwa 12 % bis etwa 30 % Aluminium, bis zu 10 % Kupfer, bis zu Λ % Magnesium und bis zu 3 % Wismut und als Rest Zink enthalten, wird angenommen, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlung ebenfalls eine brauchbare Anwendung für Zink-Aluminium-Legierung darstellt, die eine eutektoide Phasenumwandlung aufweisen, welche jedoch außerhalb der zuvor genannten Zusammensetzungen liegen, z. B. Legierungen mit 10 bis 50 % Aluminium und möglicherweise Legierungen, die bis zu 15 % Kupfer enthalten.

Vorzugsweise sollte die Homogenisierung bei einer Temperatur stattfinden, bei welcher die Legierung im wesentlichen völlig in der alpha-Phase vorliegt, falls diese Durchführung möglich ist.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung ganz allgemein eine Wärmebehandlung einer Zink-Aluminium-Knetlegierung, welche eine eutektoide Zink-Aluminium-Umwandlung aufweist, betrifft, wobei diese die Stufen der langsamen Abkühlung der Legierung von oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur oder eutektischen Temperatur bis auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur, bei welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, und nachfolgend das rasche Abkühlen dieser Legierung umfaßt.

209884/1070

Wie zuvor erläutert, ergeben sich durch das erfindungsgemäße Verfahren betrachtliche Vorteile für die industrielle und technische Herstellung und Weiterverarbeitung der Legierungen^ die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeLt wurden.

209 88 4/107

Tabelle I

des metallurgischen Zustandes auf die mechanischen Eigenschaften nominelle Zusammensetzung: Zn 25 % Al, 1 % Cu, 0,05 % Mg

Bei- Metallurgy- Zugeigenseh.aften Härte Kriechuntersuchungen "bei 1410 spiel scher Zustand absolute Dehnung Flächen- YiH.N.kg/cm (20000 lb/in. ) bei

Zugfestig- (%) verminde-5 kg 20⁰C ( 68⁰F) keit '"" - ■ " - -

kg/cm ο (lb/in.²) rung (%) last reziproke Kriech- Zeitspanne

rate * 95 % 9

ae 95 % 19w.ger
Vertrauensgrenze plastischer
(Tage/%) Deformation
(Tage)

wie stranggepreßt 4400 und gezogen (62600)

Ofengekühlt von 380⁰C (Kurve 2); s. kan.
Patentamt).Nr.
050 768

Ofengekühlt von 380⁰C bis 250⁰C (Kurve 2), dann luftgekühlt

3220 (45800)

3850 (54800)

Ofengekühlt von 290⁰C; s. kan. 3170 Patentanm.030768(45100)

Ofengekühlt von 290°C bis 225⁰C 3530 dann luftgekühlt50200)

3 h bei 25O⁰C und 3880 dann luftgekühlt (55200)

29

23

20 32

31 25

2,6 ± 0,1

78 - 6

226 i 12

3,6 ± 0,2

112 17,9 - 1
U.A. 12,5 * 0,8

1,7

53

150
1,8

8,7
6,7

CD GD CD

Tabelle II
Einfluß der Luftküfoltemperatur auf die mechanischen Eisenschaften "bei langsamem

	Stufe II Luftküh- lungstem- peratur *X⁰C)*	Zugeigensch Zugfestig keit ρ kg/cm ο (lb/in.²) '	(61900)	Abkühlen von 380 ⁰C	ζ Flächen vermin derung (*)■■	Härte V.H.N. 5 kg Last	1 % Ou, 0,05 % Mg	33
	380	4540 (64600)	4080 (58050)	nominelle Zusammensetzung: Zn 25 % Al,'	. 40	143	p Kriechuntersuchungen bei 1410 kg/cm .(20000 Ib/in.2) bei 20⁰C (68⁰F) reziproke Kriech- Zeitspanne rate ± 95 % ' zu 1%iger Vertrauens- plastischer Krenze (Tap;e/%) Deformation (Tage)	27
		Beginn des 4840 Plateaus (68900)	(54800)	aften	50	158	45,8 ± 6,0	53
		Ende des Plateaus	(51950)		_		37 ί 2	.82
ro ο co	260	, 343O_n (48800)	17	25	-	88 ± 5.	150
OO 00	250	331O_n (47100)		40	124	162 i 10
O	225	3240 (46100)		47	120	226 i 12	91
-α ο	200		16	50	113		— ■ '
	• 175	20	54	107	119 * 9	62
	150	23	52	107	_
	24		85-6
	24
	' 24

Tabelle II (Portsetzung)

Stufe II Zugeigenschaften Härte Kriechuntersuchungen bei 14-10 kg/cm

Luftküh- absolute Dehnung Flächen- V.H.N. (20000 lb/in.2) bei 29⁰C (68 ⁰F)

lungstem- Zugfestig- (%) vermin- 5 kg reziproke Kriech- Zeitspanne

peratur keit _? derung Last rate + 95 % zu 1%iger

(⁰C) kg/cm ₂ (%) Vertrauens- plastischer

(Ib/in. ) grenze (Tage/%) Deformation (Tage)

S 120 325O 25 * 52 104
to (459OO)

S 25 3220

^ (45800) 23 50 107 78 ± 53

CD CO CD

Tabelle III

Einfluß der Kühlpate von 580 ° bis 250 ⁰C auf die mechanischen Eigenschaften einer Legierung mit.Zn,25 % Al« 1 %Cu. 0,05% Mg

Durchschnitts- Zugeigenschaften Härte KrieGhuntersuchungen bei 1410 kg/cm* kühlrate von absolute.. Dehnung Flächen- V.H.H.(20000 lb/in.2) bei 20⁰C (68⁰P) 380° auf 25O⁰C Zugfestig- (%) verminde-5 kg reziproke Kriech- Zeitspanne (°C/min) keit ρ rung Last rate -i"95 % zu 1?M.ger

kg/cm ρ . (jo) Vertrauens- plastischer (Ib/in. ) ' grenze (Tage/%) Deformation

co	Kurve 1 * 1,8	4125 (58700)
ep·	Kurve 2 »•1,01	5850 (54800)
O	Kurve 4	5705 (52700)
	- "Kurve 5 "-0,44	3840 (54600)

16 40 154 210 ί 8

20 40 124 226 £ 12

20 41 122. - 249 + 11

30

126

232 - 11

168

150

172

186

*) Anmerkung: Die nachfolgende Kühlung von 250 ⁰C an ist eine Luftkühlung

CJ) CD CO

ro
O
CD

	einer L:	Dehnung j?lä.chei	IV	Last	25 % Al, 1 % Ou. 0.05 % Mg
	ägierung	(%)			p Kriechuntersuchungen bei 1410 kg/cm (20000 lb/in.²) bei 20⁰C (68 ⁰T)
	Zugeigenschaf tea.		^G bis 225 ⁰C* auf die mechanischen		reziproke Kriech- Zeitspanne
Tabelle	absolute		mit Zn₁		rate ± 95 % zu 1 %iger
Einfluß der Kühlrate von 290 ^c	Zugfestig		Härte	112	Vertrauens- plastischer
Eigenschaften	keit		ι- V.H.tf.		grenze (Tage/%) Deformation (Tage)
Durchschnitts	kg/cm^ ρ	31	vermin- 5 kg	107
kühlrate von	(lb/in.²)		derung	17,9 ^t 1 8,7
290° auf 225⁰G	3530	31	(%)
(°C/min)	(50200)		28,0 ± 3,5 15
	3340
	(47500)
0,68
	56
0,33

*) Anmerkung: Die nachfolgende Kühlung von 225 ⁰C an ist eine Luftkühlung

CD CO CO

Tabelle ¥

EinfIuE der Künlrate-wänrend Stufe II auf die meefraTTiscIien Eigenschaften einer legierung mit Zn. 25 % Al« 1 % Cu« 0,05 % Mg

Kühlmethode Durchschnitts- Zugeigenschaften

Ton 250 bis kuhlrate auf absolute Dehnung Flächen- Härte 50 ⁰O Zimmertemperatur Zugfestig- ('%) vermin- ΤΓ.Ε.ΪΓ.»

(°C/min) keit _o derung 5 kg

_o (%) Last

O	In Eiswasser abge sehr eckt	etwa 14O0	3940 (;56100)
O			3850 C54800)
	Kurve· Έ,	0,_2£	3220 (45800)

17

23

25

40

124

124-

cn to·

Tabelle VI

Alterungsstabilität einer Legierung mit 25 % Al. Λ % Cu und O«05 %
langsam abgekehlt (Kurve 2) von 580 ⁰C und darm von 250 ⁰C an luftgekühlt

2098	Metallurgischer Zustand	absolute Zugfestig keit ρ kg/cm _o (lb/in.²)	Zugeigenschaften Flächen- ΠΡΓϊτνρτιρρ ¹VP^-PIm τι—
OO			derung
C	wie wärmebehan
1070	delt	3690 (52500)
	nach Alterung bei		29 45
	.95 ⁰C während
	10 Tagen	3605	-

35_N
(51300)

17

35

~ 21 -

U φ μ?

ä φ

m U ω

«y

O «0

cd

»Λ

4A

CQ

HVQ OQ O

^iO

OO COO 0CQ

(SO-CO(O

OO

.EvO Ο0

O
Ol

Ol O
OJ «Ο

mA

OO 0VO U3 A

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JA O^

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IAO V? Q

O CQ Κ

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IAO WO ΑΛ

φ	Ö	Φ	O	Φ
&l				Bi
g		"«■		•
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	O		O
O		O	GG	O
m	GO

ma mo

JA IA

fei

«A

IA

m m

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Pv

C^

IT

■es

Tabelle VII (Portsetzung)

Leg. Legierungszusammen- Värmebeiiandlung Zugeigenschaften

Kr. setzung (%) Somogeni- Luftküh- absolute Dehnung Flächen-

sierungs- lungs- Zugfestig- (%) vermintemperatur temperatur keit _o derung

Al Cu Mg Bi t^öC) C⁵O) kg/cm² ₀ (%)

(lb/in,^)

80	24,9	10,2	0,05 -	380	Zim·Temp.	, 397O_n (56500)	11	14
80	24,9	10,2	0,05 -	380	250	4250 (60500)	9	10
84	25,7	1,01	0,14 0,45	380	Zim.Temp.	347O_n (49400)	33	60
84	25,7	1,01	0,14 0,45	380	250	4075 _s (58000)	13	25
97	25,6	-	0,134 0,53	380	Zim.Temp.	3225_N (45900)	26	44
AM				380	250	(64400)	_—	_mm
93	22	1,00	0,136 0,44	380	Z im. !Temp.	(46900)	27	45
93	22	1,00	0,136 0,44	380	250	(65400)	20	43
94	31	1,02	0,140 0,46	380	Zim.Temp.	3465 (49300)	26	48
94	31	1,02	0,140 0,46	380	250	4865 (69200)	18	35

Ca) CJI CD CD CD

Tabelle VII (Fortsetzung)

Leg. Legierungszusammen- Wäinaebehandlung Zugeigenscnaften

Nr. setzung %) Homogeni- Luftkün- absolute Deimung Fläclien-

sierungs- lungs- Zugfestig- (%) vermintemperatur temperatur keit _o . de

Al Ou Mg Bi C⁰O (⁰C) kg/cm² _o

C/i^)

12,78 0,80 0,022 380 Zim.Temp. 2960

(42100) . 29 64

n> 49 12,78-0,80 0,022 380 250 3990

° ' ■■■■.■ (56800) 21 60

co , -

OI CD CjD CD

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung einer Zink-Aluminium-Knetlegierung mit einer eutektoiden Umwandlung Zink-Aluminium, dadurch gekennz eichnet, daß

a) die Legierung von einer Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur dder eutektischen Temperatur auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur, auf welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, langsam abgekühlt wird, und anschließend

b) die Legierung rasch abgekühlt wird.

2. Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bei einer Temperatur ob^halb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur oder eutektischen Temperatur vor dem Beginn des langsamen Abkühlens homogenisiert wird.

3. Verfahren zur Wärmebehandlung einer Zink-Aluminium-Knetlegierung, welche 12 bis 30 % Aluminium, 0 bis 10 % Kupfer, 0 bis 1 % Magnesium, 0 bis 3 % Wismut enthält und wobei der Rest aus Zink mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Legierung homogenisiert und von einer Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Soliduetemperatur oder eutektiechen Temperatur

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auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Tempe-*· ratur, auf welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, langsam abgekühlt wird, und anschließend

b) die Legierung rasch abgekühlt wird. -

4, Verfahren zur Wärmebehandlung einer Zink-Aluminium-* Knetlegierung, welche 18 bis30 % Aluminium, 0 bis 10 % Kupfer, 0 bis 1 % Magnesium, 0. bis 3 % Wismut enthält und wobei der Sest aus Zink mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeich-η et, daß

a) die Legierung homogenisiert und von eihBr Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur oder eutektischen Temperatur auf eine Temperatur unterhalb der eutektoiden Temperatur, auf welcher die eutektoide Umwandlung im wesentlichen abgeschlossen ist, langsam abgekühlt wird, und anschließend -

b) die Legierung rasch abgekühlt wird,

5, Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 4-, dadurch

g e k e η η ζ ei e h η e t, daß die Legierung bei einer solchen Temperatur homogenisiert wird, daß sie im wesent« ' liehen in der alpha^hase vorliegt;»

6, Verfahren zur Wärmebehandjbunfi nach Anspruch 2, 3 oder % dadurQh g e k e η η »-§ i c_; h η e t^- iaß dae langsame Abkühlen der Legierung SQ durchgeführt wird, dai ein für die Wärmebehaiidlung: verwendeten Ofen mit seiner natürlichen Bate abkühlen gelassen wird*

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7. Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennz eichnet, daß das rasche Abkühlen der Legierung durch Luftkühlen der Legierung durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennz eichnet, daß das langsame Abkühlen mit einer Durchschnittsrate von weniger als etwa 2,0 °C/min bis zu der Temperatur durchgeführt wird, bei welcher das rasche Abkühlen beginnt.

9_# Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das langsame Abkühlen das Kühlen der Legierung von einer Temperatur oberhalb ihrer eutektoiden Temperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur bis auf eine Temperatur von 250 ⁰C mit einer Durchschnittsrate von weniger als 2 °C/min umfaßt.

10. Verfahren zur Wärmebehandlung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem raschen Abkühlen bei etwa 250 ⁰C begonnen wird.

11. Verfahr en zur Wärmebehandlung von Zink-Aluminium-Khetlegierungen, welche 18 bis 30 % Aluminium, O bis 10 % Kupfer, 0 bis 1 % Magnesium, 0 bis 3 % Wismut enthalten, und wobei der Rest aus Zink mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Legierung bei etwa 380 ⁰C homogenisiert wird,

b) die Legierung von etwa 380 ⁰C bis etwa 250 °0 mit einer Durch schnitt skühlrat e von etwa 1 °C/iiin langsam abgekühlt wird, und anschließend

c) die Legierung von etwa 250 ⁰C bis auf Umgebungstemperatur an Luft gekühlt wird.

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12. Anwendung des Verfahrens zur Wärmetehandlung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 auf eine heiß tearteitete Knetlegierung.

13· Anwendung des Verfahrens zur Wärmet ehandlung nach einem der Ansprüche 4-, 5 oder 11 auf eine heiß tearteitete Knetlegierung. .

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ze

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