DE2318199C2

DE2318199C2 - Verfahren zur Wärmebehandlung von Gußteilen aus einer Magnesium-Aluminium-Zink-Legierung

Info

Publication number: DE2318199C2
Application number: DE19732318199
Authority: DE
Inventors: Gunnar Dr. Raadyrveien Gitlesen (Norwegen); Rolf 7051 Hegnach Rosenberg
Original assignee: Mahle GmbH; Norsk Hydro ASA
Current assignee: Mahle GmbH; Norsk Hydro ASA
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1973-04-11
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE2318199B1; DE2318199A1

Description

bei dem die Gußteile abschließend bei Temperaturen zwischen 180 und 250⁰C, vorzugsweise bei 210 bis 230°C, angelassen wsrdsn, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußteile vor dem Anlassen entweder durch die Art des angewandten Gießverfahrens oder durch zusätzliche Maßnahmen aus der Gießhitze von einer Temperatur zwischen 300 und 350⁰C bis auf eine Temperatur von hoch- *> stens 50⁰C in einer Weise abgekühlt werden, die einer Abschreckung gleichkommt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, deren Kupfergehalt zwischen 0,5 und 0,7% liegt und vorzugsweise 0,6% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, deren Kupfergehalt über 1,1% liegt und vorzugsweise 1,2% beträgt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Gußteilen aus einer Magnesium-Aluminium-Zink-Legierung, bestehend aus

0,6 bis 10 %, vorzugsweise 8,5 % Aluminium,
0,3 bis 2,2%, vorzugsweise 1,2 bis 1,6% Zink,
0,4 bis 1,9% Kupfer, Rest Magnesium,

bei dem die Gußteile abschließend bei Temperaturen zwischen 180 und 25O°C, vorzugsweise bei 210 bis 230⁰C, angelassen werden.

Aus der deutschen Patentschrift 1 204 831 ist es bekannt, Gußteile aus einer Mg-Al-Zn-Legierung mit 8,3 bis 8,7 % Aluminium, 1,4 bis 1,6 % Zink, 0 bis 0,3 % Mangan, 0 bis 0,7% Kupfer, Rest Magnesium zur Erhöhung der Festigkeit und der Dehnungsfähigkeit bei steigenden Temperaturen zwischen 380 und 42O⁰C stufenweise zu erwärmen und dann in Wasser abzuschrecken und vorzugsweise bei Temperaturen von 170 bis 190⁰C anzulassen. Die Gesamtdauer der stufenweisen Glühung betagt dabei über 30 Stunden, was mit hohen Energiekosten verbunden ist und den Fertigungsablauf bei einer Massenfertigung erheblich verzögert.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, auf diese umständliche und zeitraubende Wärmebehandlung völlig zu verzichten und trotzdem eine zufriedenstellende Kriech- und Warmfestigkeit zu erhalten. Dieser Erfolg wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Gußteile vor dem Anlassen entweder durch die Art des angewandten Gießverfahrens oder durch zusätzliche Maßnahmen aus der Gießhitze von einer Temperatur zwischen 300 und 35O⁰C bis auf eine Temperatur von höchstens 50⁰C in einer

Weise abgekühlt werden, die einer Abschreckung

Nachdem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gußteile weisen eine hohe Warmfestigkeit und eine geringe Kriechneigung bei höheren Temperaturen auf. Da die Glühtemperatur auf höchstens 250⁰C beschränkt bleibt, ist das Verfahren auch zur Behandlung von durch Druckgießen hergestellten Gußteilen gefahrlos anwendbar. Das eingangs erwähnte bekannte Verfahren dagegen ist für die Behandlung von durch Druckgießen hergestellten Teilen schlecht geeignet, da bei den dort notwendigen hohen Glühtemperaturen die Gefahr besteht, daß die während des Druckgießvorgangs durch die Verwirbelung des flüssigen Metalls entstehenden und im erstarrten Gußteil eingeschlossenen Gase sich so stark ausdehnen, daß das Gußteil

aufplatzt. . .

Die überraschende Steigerung der Knechfestigkeit ist auf das Zusammenwirken der besonderen Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlung zurückzuführen: Wenn das Gußstück genügend rasch abgekühlt wird, ist die Struktur aus der Mischkristallphase (ό-Phase) und der y-Phase gebildet, die in der Hauptsache aus der intermetallischen Phase Mg₁₇Al₁₈ besteht und an den Korngrenzen liegt. Das Kupfer ist zum großen Teil sowohl in der ό-Phase als auch in der y-Phase in einem instabilen Zustand. Bei der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung erhält man nun eine neue kupferreiche Phase, die sowohl in der ό-Phase als auch neben der y-Phase ausgeschieden wird. Diese kupferreiche Phase ist sehr fein verteilt und bei erhöhten Temperaturen stabiler als Mg₁₇Al₁₂. Dies bewirkt die verbesserten Kriecheigenschaften der Legierung.

Um die Ausscheidung der y-Phase aus der o-Phase auch bei nur langsam abkühlenden Gußteilen, z. B. bei im Sandgießverfahren hergestellten oder bei sehr dickwandigen Gußteilen sicherzustellen, ist es notwendig, diese vor der Glühbehandlung unmittelbar nach dem Gießvorgang im noch warmen Zustand bei einer Temperatur zwischen 300 und 35O⁰C auf eine Temperatur von höchstens 50°C abzuschrecken.

In der Zeichnung ist der Einfluß verschiedener Glühtemperaturen und verschiedener Kupfergehalte auf die Kriechfestigkeit dargestellt. In

F i g. 1 ist d^:' ^;n Kriechversuchen ermittelte bleibende Dehnt··'," -,-i einer Belastung von 5,1 kp/mm² und einer Tcs \m ur von 150°C über verschiedene Glühtempe· <*i aufgetragen. Für die Versuche wurden unte-, .·.,!■ > iich lang geglühte Probestäbe aus einer Legierung mit 8,4 °_o Al, 0,9% Zn, 0,6% Cu, Rest Mg verwendet. Der Kurvenzug α bezieht sich auf eine Glühdauer von 1 Stunde, b auf eine solche von 4 Stunden und c auf eine Glühdauer von 8 Stunden. Wie man aus der Darstellung ersehen kann, stellen sich besonders gute Kriechfestigkeiten bei einer Glühtemperatur von 210 bis 230" C und einer Glühdauer von 8 Stunden ein.

F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit der bleibenden Dehnung vom Kupfergehalt. Die Glühtemperatur betrug einheitlich 225⁰C, die Glühdauer 8 Stunden. Neben Kupfer und Magnesium enthielten die Proben 8,4% Al und 0,7% Zn.

Die besten Ergebnisse haben danach Kupfergehalte zwischen 0,5 und 0,7%, vorzugsweise 0,6%, sowie über 1,1 % gebracht. Da Kupferzusätze von mehr als 1,2% die Warmfestigkeit nur noch ganz unwesentlich verbessern, wird in dem Bereich von 1,1 bis 1,9% ein

Gehalt von 1,2% bevorzugt. Die Beschränkung auf höchstens 1,9% ist deshalb notwendig, weil darüber hinausgehende Kupfergehalte die Korrosionsanfälligkeit stark erhöhen. Die Untergrenze des Kupfergehaltes wird dadurch bestimmt, όα& bei weniger als 0,4% Cu sich Al₁₂Mg₁₇ nicht m<»hr in ausreichendem Maß bilden kann. Aus demselben Grund soll der Aluminiumgehalt 6% nicht unterschreiten. Durch Überschreiten eines Aluminiumgehaltes von 10% werden jedoch die Dehnungsfähigkeit und die Schlagzähigkeit unzulässig verringert.

An einem Beispiel sollen die guten Eigenschaften von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wärmebehandelten Gußteilen verdeutlicht werden.

Beispiel

Es wurden flache Probestäbe nach DIN 50148 aus einer Legierung mit 8,55% Al, 0,85% Zn, 0,58% Cu, 0,22% Mn, Rest Mg im Druckgießverfahrea hergestellt und 8 Stunden lang bei einer Temperatur von 225° C geglüht. Die Proben wurden dann 15 Stunden einer Temperatur von 180° C und einer Belastung \ on 4 kg/mm* ausgesetzt. Es stellte sich eine bleibende Dehnung von 0,38% ein.

Unbehandelte Vergleichsproben aus einer Legierung derselben Zusammensetzung wiesen dagegen nach derselben Belastung eine bleibende Dehnung von

ίο 0,47% auf, ebensolche aus einer Legierung ohne Kupfergehalte zeigten eine Dehnung von 0,88%.

Dieselben Versuche wurden mit 2¹^aI dickeren Probestäben durchgeführt. Es ergab sich eine geringfügige Erhöhung der bleibenden Dehnung.

Durch Abschreckung von einer Temperatur zwischen 300 und 350⁰C vor der Glühbehandlung konnten bei diesen Proben jedoch dieselben Werte erreicht werden wie bei den flachen Probestäben nach DIN 50148.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Gußteilen, insbesondere Druckgußteilen, aus einer Magnesium - Alumini um - Zink - Legierung, bestehend aus

0,6 bis 10%, vorzugsweise 8,5% Aluminium,
0,3 bis 2,2%, vorzugsweise 1,2 bis 1,6% Zink,
0,4 bis 1,9% Kupfer,
Rest Magnesium,