DE541105C

DE541105C - Legierungen des Aluminiums mit Silizium

Info

Publication number: DE541105C
Application number: DE1930541105D
Authority: DE
Inventors: Dr Roland Sterner-Rainer
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1930-04-26
Filing date: 1930-04-26
Publication date: 1932-01-07

Description

Legierungen des Aluminiums mit Silizium Man hat schon vorgeschlagen, Aluminium mit höheren Siliziumgehalten zu legieren und diese Legierungen gegebenenfalls unter Zusatz von weiteren Elementen, wie Kupfer, Silber, Magnesium usw., zur Herstellung von Kolben zu verwenden. Es ist auch weiterhin bekannt, Aluminiumlegierungen mit einem Siliziumgehalt unter 13%, d. h. unterhalb der eutektischen Konzentration, geringe Mengen Lithium zuzusetzen, um daraus Lager herzustellen. Bisher wurden jedoch noch nicht Legierungen des Aluminiums mit einem Siliziumgehalt über 13 0/0 und einem Zusatz von Lithium geschaffen. Gegenstand der Erfindung ist eine derartige Legierung, da sich herausgestellt hat, daß durch einen Lithiumzusatz zu siliziumlialtigen Aluminiumlegierungen mit Siliziumgehalten über 13 % die Warmhärte gesteigert wird, ohne den niedrigen Ausdehnungskoeffizienten zu beeinträchtigen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß trotz des hohen Siliziumgehaltes die Wärmeleitfähigkeit derartiger Legierungen so günstig ist, daß auch durch Beanspruchung derartiger Legierungen bei höheren Temperaturen die etwa durch Vergütung erreichten Steigerungen der Härte und Festigkeit nicht beeinträchtigt werden.
Zusammengenommen ergibt sich also bei derartigen Legierungen ein Maximum an folgenden Eigenschaften: erstens gute Gleit- bzw. Laufeigenschaft, zweitens hohe Warmhärte, drittens gute Leitfähigkeit, wie sie bei den bisher bekannt gewordenen Legierungen, nicht vorhanden sind.
Die gute Wirkung des Lithiumzusatzes tritt nicht nur bei binären Aluminium-Silizium-Legierungen mit Siliziumgehalten von 13 bis etwa 300/, ein, sondern auch insbesondere bei Legierungen des Aluminiums mit Silizium von 13 bis 30% und Kupfer bis 18% bzw. Silber bis zo% bzw. Magnesium bis 5%. In solchen Fällen ist das Kupfer und Silber als Aluminid, das Magnesium als Silizid vorhanden, so daß die Festigkeit und Härte gesteigert werden.
Es ist daher möglich, solche Legierungen zu Zwecken zu verwenden, die neben hoher Warmhärte einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten erfordern, insbesondere kommen hierbei Kolben von Arbeits- und Kraftmaschinen, Kolbenringe, Zylinder u. dgl. in Frage, für die bisher binäre Silizium-Aluminium-Legierungen verwendet wurden.
Es hat sich ergeben, daß am besten ein Lithiumzusatz in der Größenordnung von o,z% den angegebenen Zwecken dient.
An einigen Beispielen sei das Wesen der Erfindung und die damit erreichten Vorteile näher erläutert: Eine Aluminiumlegierung mit 22 0/ o Silizium, 2% Kupfer, 20/0 Nickel hat eine Warmhärte von 97,7 kg/mm2 bei 2o °, 76,3 kg/mm2 bei zoo °, .42,5 kg/mm2 bei 200 ". Nach erfolgtem Lithiumzusatz von o,i°/o hat die gleiche Legierung eine Warmhärte von 11q. kg/mm2bei 2o', iiokg/mm2 bei ioo °, 57 kg/mm2 bei Zoo °.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß derartige Legierungen durch eine an sich bekannte Warmbehandlung, durch Tempern bei etwa 500' mit nachfolgendem Abschrecken und Altern bei einfacher oder erhöhter Temperatur über Erwarten erhebliche Steigerungen der Härte und Festigkeit aufweisen, während derartige Effekte bei binären Silizium-Aluminium-Legierungen nicht zu erreichen waren und bei magnesiumhaltigen Legierungen des gleichen Typus in nicht so starkem Maße eintreten.
Die hohe Wärmeleitfähigkeit ist hierbei von besonderer Bedeutung für die Brauchbarkeit der vergüteten Legierung, da im praktischen Betrieb ein Ansteigen der Temperaturen im Kolben über die Grenze, bei der die thermischen Härteeffekte verlorengehen, nicht zu befürchten ist. An einem Beispiel sei die Wirkung der Vergütung näher dargetan: Eine Legierung mit 22 °/o Silizium, 2 °/o Magnesium, Rest Aluminium hat eine Festigkeit von i2 und eine Härte von 107 kg/mm2. Durch thermische Vergütung steigt die Festigkeit auf 18,5 kg/mm' und die Härte auf 159 kg/mm2 bei 2o', 129 kg/mm2 bei ioo °, 88,3 kg/mm' bei 200', 46,2 kg/mm2 bei 250'. Ein Lithiumzusatz steigert die Festigkeit im unvergüteten Zustand auf 14,4 kg/mm2, im vergüteten Zustand beträgt die Festigkeit 18 kg/mm2 und die Härte 141 kg/mm2 bei ioo °, 97 kg/mm2 bei Zoo °, 6o kg/mm2 bei 250'.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Legierungen des Aluminiums mit 13 bis 30% Silizium, die außerdem noch andere Legierungsbestandteile, insbesondere bis zu 180/, Kupfer, bis zu io °/o Silber und bis zu 501, Magnesium, entweder einzeln oder zu mehreren enthalten können, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch Lithium in Mengen von. o,oi bis i0/0 aufweisen.
2. Durch Glühen, Abschrecken und Altern bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur vergütete Legierungen des Aluminiums gemäß Anspruch i.
3. Verwendung von Legierungen gemäß Anspruch i und a zur Herstellung von Maschinenteilen, die bei höheren Temperaturen gleitender Beanspruchung unterworfen sind, insbesondere Kolben für Arbeits- und Kraftmaschinen.