DE60208944T2

DE60208944T2 - Druckgegossener hitzebeständiger Al Werkstoff

Info

Publication number: DE60208944T2
Application number: DE60208944T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Norimasa łc/o Honda R&D Co. Wako-shi Takasaki; Yuuko Yoshimura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2006-07-27
Also published as: EP1253210A1; AU778709B2; CA2379432C; CN1392276A; KR20020077184A; CN1269982C; TW588112B; KR100648487B1; US6706242B2; AU2762602A; JP4648559B2; EP1253210B1; DE60208944D1; US20030047250A1; CA2379432A1; DE60208944T8; JP2002294380A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hitzebeständiges Al-Druckgussmaterial im Allgemeinen und insbesondere ein hitzebeständiges Al-Druckgussmaterial, welches sich als Teil eines Verbrennungssystems eignet, wie beispielsweise eines Kolbens.
US 4 919 736 offenbart eine Aluminiumlegierung für abriebfeste Druckgussteile.
JP-A-3 170 634 offenbart eine verschleißfeste Aluminiumlegierung zur plastischen Verformung.
Herkömmliche hitzebeständige Al-Materialien bestehen aus Elementen wie Si, Cu, Mg, Ni und Ti, welche zu Aluminium in einer für die Abriebfestigkeit, die Beständigkeit gegenüber Festfressen sowie die thermische Beständigkeit geeigneten Konzentration zugegeben werden. Eine wichtige Anwendung für hitzebeständige Al-Materialien sind Kolben, welche Teil von Verbrennungssystemen sind. "Al alloy cast metal" ist in JIS H 5202 (1992) standardisiert. Tabelle 1 listet für diesen Standard die Legierungsarten und ihre Kennziffern auf, Tabelle 2 listet chemische Zusammensetzungen auf und Tabelle 3 Listet mechanische Eigenschaften von Testproben aus Gussmetall auf. Tabelle 1 bis Tabelle 3 unten fassen die JIS Tabelle 1 bis Tabelle 3 zusammen.
Tabelle 1
Wie in der rechten Spalte in Tabelle 1 unter der Kopfzeile „Anwendungen" gezeigt, werden die AC8A-, AC8B- und AC8C-Al-Druckgussmetalllegierungen für Kolben in Kraftfahrzeugen verwendet.
"Metallformen", die unter "Formart" in der dritten Spalte von Tabelle 1 aufgelistet sind, stellen übliche Metallgussteile dar.
Tabelle 2 Einheit: %
Tabelle 2 zeigt die chemischen Zusammensetzungen der Druckgussmaterialien der AC8A-, AC8B- und AC8C-Al-Legierungen. AC8A stellt eine Al-Si-Cu-Ni-Mg-Legierung dar, die 0,8 % bis 1,3 % Cu, 11,0 % bis 13,0 % Si, 0,7 % bis 1,3% Mg und 0,8 % bis 1,5 % Ni enthält. AC8B stellt eine Al-Si-Cu-Ni-Mg-Legierung dar, die 2,0 % bis 4,0 % Cu, 8,5 % bis 10,5 % Si, 0,5 % bis 1,5 % Mg und 0,1 % bis 1,0 % Ni enthält. AC8C stellt eine Al-Si-Cu-Ni-Mg-Legierung dar, die 2,0 % bis 4,0 % Cu, 8,5 % bis 10,5 % Si, 0,5 % bis 1,5 % Mg und 0,5 % bis 1,5 % Ni enthält.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, ist der Zn-Gehalt in AC8A kleiner oder gleich 0,15 % und in AC8B und AB8C kleiner oder gleich 0,50 %. "Kleiner oder gleich" bedeutet, dass der Zn-Gehalt 0 % sein kann. Anders ausgedrückt sollte der Zn-Gehalt die vorgeschriebene Menge (0,15 % oder 0,5 %) nicht übersteigen.
Tabelle 3
Tabelle 3 listet die mechanischen Eigenschaften der Druckgusstestproben auf und liefert Informationen darüber, ob eine beliebige Behandlung angewendet wird oder nicht, und, wenn das der Fall ist, welche Art von Behandlung angewendet wird. Zum Beispiel zeigt die Nachsilbe "F", die nach den AC8A-, AC8B- und AC8C-Kennziffern steht, an, dass die Legierung lediglich einem Gussverfahren unterzogen worden ist. Die Nachsilbe "T5" zeigt an, dass die Legierung ausgehärtet worden ist. Die Nachsilbe "T6" zeigt an, dass die Legierung nach einer Lösungsbehandlung ausgehärtet worden ist. Zum Beispiel wird die AC8C-T6-Legierung in der untersten Reihe für etwa 4 Stunden bei etwa 510 °C einer Lösungsbehandlung unterzogen, und anschließend wird sie etwa 10 Stunden bei etwa 170 °C ausgehärtet. Die dritte Spalte in Tabelle 3 listet die Zugfestigkeiten auf. Die Zugfestigkeit ist für "F" verglichen mit "T5" höher, während die Zugfestigkeit für "T6" verglichen mit "T5" höher ist. Daher kann eine "T5"- oder "T6"-Behandlung zur Steigerung der Stärke verwendet werden. Diese Behandlungen sind auch bei der Verbesserung der Formbeständigkeit während des Temperns wirksam.
Tabelle 4 JIS HS5302 Druckguss einer Al-Legierung Referenztabelle 1: Mechanische Eigenschaften von Gusstestproben im Gusszustand
Tabelle 4 ist eine Referenztabelle 1, welche JIS H 5302 (1990) entnommen werden kann. ADC10 und ADC12 sind beide Al-Si-Cu-Legierungen, die kein Mg enthalten. Ihre Zusammensetzungen sind in JIS H 5302 (1990) aufgeführt und werden hier nicht aufgelistet. ADC10 und ADC12 sind Druckgussmetalle von Al-Legierungen, deren Zusammensetzungen sich von den AC8A-, AC8B- und AC8C-Metallen, die oben erörtert wurden, unterscheiden.
ADC10, welches ein Metall im Gusszustand darstellt, weist, wie in der dritten Spalte von Tabelle 4 gezeigt, eine Zugfestigkeit von 245 N/mm² auf. ADC10 weist eine unterschiedliche Zusammensetzung und eine weitaus größere Zugfestigkeit als die oben erwähnten AC8A-F-, AC8B-F- und AC8C-F-Metalle auf, deren Zugfestigkeiten größer als oder gleich 170 N/mm² sind. ADC12 weist ähnliche Eigenschaften auf.
Während übliche Gussmetalle durch druckloses Gießen hergestellt werden, werden Gussmetalle durch Hochdruckgießen produziert. Hochdruckgießen führt zu einer dichteren Gussstruktur, was wiederum zu höherer Festigkeit führt.
Die Erfinder dieser Erfindung nahmen an, dass es möglich ist, eine weitaus höhere Festigkeit durch Behandlung von Druckgussmetallen zu erreichen, wenn das "T5"-Aushärten der AC8A-Legierung die Zugfestigkeit von 170 N/mm² auf 190 N/mm² erhöht und wenn die "T6"-Lösungsmittelbehandlung und anschließendes Aushärten die Zugfestigkeit von AC8A von 170 N/mm² auf 270 N/mm² erhöht.
Die Erfinder führten zuerst einen Versuch durch, in welchem ein AC8A-Druckgussmetall mit einer T6-Lösungsbehandlung sowie anschließendem Aushärten produziert und behandelt wurde.
Das sich ergebende AC8A-T6-Metall war von Bläschen bedeckt und unbrauchbar. Man nimmt an, dass die Legierung während des Gießverfahrens Luft und andere Gase einschließt und dass diese in dem Druckgussmetall als Bläschen verbleiben. Diese Bläschen dehnen sich bei einer Hitze von 510 °C während der Lösungsmittelbehandlung aus und hoben die Al-Legierung an, welche unter starker Wärme aufgeweicht wurde.
Die Glühtemperatur für das T5-Aushärten beträgt andererseits etwa 200 °C. Nichtsdestoweniger zeigt sogar ein AC8A-T5-Druckgussmetall zu einem geringeren Maß Bläschenbildung. Dieser Versuch hat bestätigt, dass die ADC-Zusammensetzungen anders als die AC-Zusammensetzungen gemäß den JIS hergestellt wurden, um diese Erscheinung zu vermeiden.
Die Erfinder dieser Erfindung nahmen jedoch an, dass es möglich ist, T5-Aushärten an Druckgussmetallen mit AC-Zusammensetzungen durch Änderung der AC-Zusammensetzungen durchzuführen. Als Ergebnis verschiedener Forschungsprojekte entdeckten die Erfinder Zusammensetzungen, die AC-Druckgussmetall für eine T5-Behandlung zugänglich macht.
Diese Erfindung stellt hitzebeständiges Al-Druckgussmaterial bereit, das 12,5 % bis 14,0 % Si, 3,0 % bis 4,5 % Cu, 1,4 % bis 2,0 % Mg und 1,12 % bis 2,4 % Zn enthält. Dieses Druckgussmaterial wird nach dem Druckgießen ausgehärtet.
Da das Druckgussmaterial mit der obigen Zusammensetzung für Aushärten zugänglich ist, bietet das Material eine weitaus höhere mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen. Wenn der Zn-Gehalt weniger als 1,12 % beträgt, ist das Gussmetall beim Tempern anfällig gegenüber Rissen. Wenn der Zn-Gehalt mehr als 2,4 % beträgt, weist das Material eine geringere Härte auf. Daher sollte der Zn-Gehalt bevorzugt 1,12 % bis 2,4 % betragen.
Geeignete Mengen an Mg und Zn, welche zu einer Al-Si-Cu-Legierung hinzugefügt wurden, haben ein Druckgussmetall ergeben, das für Aushärten zugänglich ist. Diese Legierungsart ist bisher nicht kommerzialisiert worden, da das Material zu empfindlich gegenüber Rissen beim Tempern war – ein wichtiger Gesichtspunkt für eine Druckgusslegierung.
Zum Beispiel neigt ein dickes Gussmetall mit der ADC14-"Al-Druckgusslegierungs"-Zusammensetzung (16,0 % bis 18,0 % Si, 4,0 % bis 5,0 % Cu und 0,45 % bis 0,65 % Mg), definiert in JIS H 5302 (1990), dazu, nach dem Gießen viele Mikrorisse zu zeigen.
In ähnlicher Weise weist eine Legierung mit 14,0 % Si-, 3,3 % Cu- und 1,4 % Mg-Gehalt ebenso Mikrorisse nach dem Gießen auf.
Dieses Problem wird abhängig vom Cu- und Mg-Gehalt durch eine verminderte eutektische Temperatur, die 536 °C beträgt, erzeugt. Da die eutektische Temperatur niedriger ist, konzentriert sich die Druckspannung dort, wo dicke und dünne Teile des Druckgussmetalls aufeinander treffen, bevor das getemperte Material fest genug wird, während das geschmolzene Metall in dem Metallguss in Gestalt des Endprodukts fest wird und schrumpft. Als Ergebnis weist das Metall Risse vom Tempern auf.
Beim Bemühen, diese Mikrorisse zu verhindern, ist Zn hinzugefügt worden. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die eutektische Temperatur auf bis zu 547 bis 554 °C ansteigt, wenn zu AI gleiche Mengen an Mg und Zn gleichzeitig mit anderen Elementen hinzugefügt werden. Weitere Studien offenbarten, dass ähnliche Wirkungen erreicht werden, solange die Zn-Konzentration 80 % bis 120 % des Mg-Gehalts beträgt.
Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden weiter unten ausführlich, lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein Diagramm ist, welches Eigenschaften beim Festfressen des Druckgussmetalls dieser Erfindung zeigt;
2A und 2B sind Diagramme, die den Zusammenhang zwischen Temperatur und Härteabbau mit der Zeit zeigen.
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt keineswegs, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken.
Tabelle 5
Druckgussmetalle mit den in Tabelle 5 aufgelisteten AC-Zusammensetzungen werden durch gleichzeitiges Hinzufügen von Mg und Zn zu Al-Legierungen, die 3,3 % Cu und 14,0 % Si enthalten, hergestellt. Die sich ergebenden Druckgussmetalle mit den AC-Zusammensetzungen wurden auf ihre Rockwell-Härte (B-Skala) untersucht (die Härte wird als HRB bezeichnet).
Die Behandlung des Aushärtens findet bei 250 °C für etwa 20 Minuten statt.
Referenzprobe 1
Probe 1 umfasst 0,8 % Mg und 0,8 % Zn und weist eine Härte (HRB) im Gusszustand von 40 sowie eine Härte (HRB) nach der Behandlung des Aushärtens von 50 auf.
Referenzprobe 2
Probe 2 umfasst 1,4 % Mg und 0,8 % Zn und weist eine Härte (HRB) im Gusszustand von 62 sowie eine Härte (HRB) nach der Behandlung des Aushärtens von 70 auf. Diese Probe zeigt, dass eine erhöhte Menge an Mg die Härte erhöht.
Erfindungsgemäße Probe 1
Die erfindungsgemäße Probe 1 umfasst 1,6 % Mg und 1,7 % Zn und weist eine Härte (HRB) im Gusszustand von 70 sowie eine Härte (HRB) nach der Behandlung des Aushärtens von 80 auf. Erhöhte Mengen an Mg und Zn machen diese Probe härter.
Die folgenden Beobachtungen sind über Eigenschaften des Aushärtens verschiedener Proben gemacht worden:
Bei der Legierung der Referenzprobe 1 ist CuAl₂ eine intermetallische Hauptverbindung, die die Eigenschaften des Aushärtens bestimmt, während Mg₂Si eine intermetallische Nebenverbindung darstellt.
Bei der Legierung der Referenzprobe 2 sind CuAl₂ und Mg₂Si beide intermetallische Hauptverbindungen, die die Eigenschaften des Aushärtens bestimmen.
Bei der erfindungsgemäßen Probe 1 sind CuAl₂, Mg₂Si und MgZn₂ alle intermetallische Primärverbindungen, die zur aushärtenden Wirkung beitragen. Als Ergebnis bietet die erfindungsgemäße Probe mit etwa denselben Mengen an Zn und Mg eine sehr hohe Härte.
Da sich ein Kolben in einem Verbrennungszylinder mit hoher Geschwindigkeit vor und zurück bewegt, darf der Kolben in dem Zylinder nicht festfressen. Ein Abriebprüfgerät vom Typ Chip-on-Disk wurde unter Verwendung der folgenden Schritte auf Festfress-Eigenschaften untersucht.
Eine rotierende Scheibe dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 16 m/sec, und zu dieser rotierenden Scheibe werden mit einer Rate von 240 cm³/min Öltropfen hinzugegeben. Zur Vorbehandlung wird eine Testprobe (Druckgussmetall mit der AC-Zusammensetzung) für 3 Minuten gegen diese rotierende Scheibe mit einer vorgeschriebenen Belastung gedrückt. Anschließend wird die Ölzufuhr beendet und die Testprobe wird weiter gegen die rotierende Scheibe gedrückt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 16 m/sec unter einem Druck P dreht. Die Messung wird nach einer Zeitspanne genommen, die die Probe benötigt, um sich auf der rotierenden Scheibe festzufressen. Die Testergebnisse werden als PV-Wert aufgezeichnet (kgf/mm² × m/sec), welcher ein Produkt aus dem Druck P (kgf/mm²) und der Umdrehungsgeschwindigkeit V (m/sec) darstellt.
Tabelle 6
Die linke Hälfte von Tabelle 6 listet die Zusammensetzungen der Proben 2 und 3 der vorliegenden Ausführungsform sowie der Referenzprobe 3, über welche die Festfressteste durchgeführt wurden, auf. Alle Testproben sind einer T5-Aushärtebehandlung unterzogen worden.
1 ist ein Diagramm, welches die Testergebnisse des Festfressens des Druckgussmetalls dieser Erfindung zeigt. Die erfindungsgemäße Probe 2 in diesem Diagramm bezeichnet eine Kurve, die viele Punkte graphisch darstellt, welche PV-Werte darstellen, bei welchen die erfindungsgemäße Probe 2 Festfressen zeigt. Ähnliche Kurven sind für die erfindungsgemäße Probe 3 und Referenzprobe 3 aufgezeichnet worden. Bei 1200 Sekunden (20 Minuten) betragen die PV-Werte für die erfindungsgemäße Probe 2 10, für die erfindungsgemäße Probe 3 5 und für die Referenzprobe 3 3.
Diese Werte, 10, 5 bzw. 3 sind jeweils in die rechte Spalte von Tabelle 6 eingetragen worden. Wie in dieser Tabelle gezeigt, zeigt die erfindungsgemäße Probe 3, welche 1,4 % Mg und 1,6 % Zn umfasst, überlegene Festfress-Eigenschaften im Vergleich zu Referenzprobe 3, welche 0,8 % Mg und 0,6 % Zn umfasst. Die erfindungsgemäße Probe 2, welche 2,0 % Mg und 1,8 % Zn umfasst, bietet sogar überlegene Festfress-Eigenschaften. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Festfress-Eigenschaften durch Zugabe geeigneter Mengen an Mg und Zn verbessert werden.
Als nächstes wurden Eigenschaften der Druckgussmetalle dieser Erfindung bei hoher Temperatur untersucht.
Tabelle 7
Ein wesentlicher Gesichtspunkt dieser Erfindung besteht darin, dass die Druckgussmetalle mit der AC-Zusammensetzung zugänglich für Tempern sind. Die T5-Aushärtebehandlung wurde bei Druckgussmetallen mit der in Tabelle 7 für die erfindungsgemäße Probe 3 gezeigten Zusammensetzung durchgeführt.
T7-Lösungsbehandlung und anschließende Stabilisierungsbehandlung wurde bei der AC8B-Legierung (Zusammensetzung in Tabelle 2 gezeigt) für Referenzprobe 4 durchgeführt.
2A und 2B sind Diagramme, die Zusammenhänge zwischen Temperatur und zeitabhängigem Härteabbau zeigen. Während die X-Achse die Zeit darstellt, stellt die Y-Achse die Rockwell-Härte (HRB) dar.
2A zeigt bei einer Temperatur von 220 °C Änderungen der Härte der erfindungsgemäßen Probe 3 und der Referenzprobe 4. Wenn die erfindungsgemäße Probe 3 einer T7-Behandlung unterzogen worden ist, ist sie stets weitaus härter als die Referenzprobe 4.
2B zeigt bei einer Temperatur von 240 °C Änderungen der Härte der erfindungsgemäßen Probe 3 und der Referenzprobe 4. Die Referenzprobe 4 zersetzt sich viel stärker als die erfindungsgemäße Probe 3. Anders ausgedrückt zeigt die erfindungsgemäße Probe 3 überlegene Eigenschaften der Hitzebeständigkeit. Diese Ergebnisse sind in der rechten Spalte von Tabelle 7 unter der Spaltenüberschrift "Zeitabhängiger Härteabbau bei 240 °C" gezeigt. Der Eintrag dieser Ausführungsform für Probe 3 in dieser Spalte ist „Klein", während der Eintrag für die Referenzprobe 4 „Groß" ist.
Tabelle 8
Tabelle 8 vergleicht verschiedene Eigenschaften der erfindungsgemäßen Probe 3, wie in Tabelle 7 gezeigt, mit Referenzprobe 5 (AC8A-T7). Erfindungsgemäße. Probe 3 zeigt vergleichbare oder überlegene Eigenschaften bezüglich Referenzprobe 5 im Hinblick auf Zugfestigkeit, 0,2 % Elastizitätsgrenze sowie Biegefestigkeit bei hoher Temperatur. Anders ausgedrückt ist die erfindungsgemäße Probe 3 (ein Druckgussmetall mit T5-Aushärtebehandlung) vergleichbar mit der T7-behandelten (Lösungsbehandlung bei 515 °C für vier Stunden und Stabilisierungsbehandlung bei 230 °C für fünf Stunden) AC8A-Legierung, welche ein überlegenes Al-Legierungsgussmetall im Hinblick auf Hitzebeständigkeit darstellt und in großem Umfang für Kolben und andere Anwendungen eingesetzt wird.
Als Nächstes wurden die mit dem Druckgussmetall mit der AC-Zusammensetzung dieser Erfindung produzierten Kolben in Maschinen eingebaut, um die Festfress-Eigenschaften zu bewerten.
Die Untersuchungen wurden für Maschinen mit 580 cm³ Volumen durchgeführt. 380 cm³ Öl wurden zum Zeitpunkt des Startens der Maschine zu der Maschine zugegeben. Sobald die Maschine in Betrieb ist, wird alle 10 Minuten 10–20 cm³ Maschinenöl abgelassen. Ist die Menge an Maschinenöl weitaus geringer als die erforderliche Mindestmenge oder ist sie nahezu Null, beginnt die Maschine, sich festzufressen. Wenn der Kolben überlegene Festfress-Eigenschaften aufweist, dauert es länger, bis das Festfressen beginnt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind im Hinblick auf die Menge des Maschinenöls aufgezeichnet, welches übrig bleibt, wenn die Maschine aufgrund des Festfressens aufhört zu laufen.
Tabelle 9
Die erfindungsgemäße Probe 4, welche ein Druckgussmetall dieser Erfindung darstellt und einer T5-Behandlung unterzogen wurde, zeigte 58 cm³ an verbleibendem Maschinenöl. Auf der Oberfläche des Kolbens wurden beim Zerlegen der Maschine nur kleine Festfressschäden beobachtet. Andererseits zeigte die Referenzprobe 6, die die AC8A-T7-Legierung darstellt, 70 cm³ des verbleibenden Maschinenöls. Auf der Oberfläche des Kolbens wurden beim Zerlegen der Maschine große Festfressschäden beobachtet. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Kolben, der aus T5-behandeltem Druckgussmetall mit der AC-Zusammensetzung besteht, überlegene Festfress-Eigenschaften im Vergleich zu einem Kolben bietet, welcher aus der herkömmlichen AC8A-T7-Legierung besteht.
Gemäß JIS sollte der Si-Gehalt in der drucklos gegossenen und getemperten AC8A-Legierung mindestens 11,0 % (siehe Tabelle 2) betragen. Wenn dieselbe Legierungsart druckgegossen wird, endet die Si-Konzentration in den Primärkristallen und eutektischen Zellen aufgrund von schnellem Abkühlen und Festwerden während des Druckgussvertahrens bei etwa 1,5 % weniger als die drucklos gegossene und behandelte AC8A-Legierung. Anders ausgedrückt „verschwindet" etwa 1,5 % des Si offensichtlich aufgrund des Druckgussverfahrens.
Um dieses Problem zu lösen, muss das Druckgussmetall dieser Erfindung mindestens 12,5 % Si aufweisen, was vergleichbar ist mit 11,0 % plus 1,5 %. Da eine übermäßige Si-Menge die Beständigkeit der Legierung ungünstig beeinträchtigt, sollte das Druckgussmetall dieser Erfindung weniger als 14,0 % Si aufweisen. Anders ausgedrückt bewegt sich der Si-Gehalt in dieser Erfindung zwischen 12,5 % und 14,0 %.
Beträgt der Cu-Gehalt weniger als 3,0 %, bietet das sich ergebende Druckgussmetall unmittelbar nach dem Abkühlen nicht die angemessene Härte. Darüber hinaus härtet das Metall nicht ausreichend beim Aushärten. Beträgt der Cu-Gehalt mehr als 4,5 %, wird das sich ergebende Metall weniger beständig, was ein Problem bei der Bearbeitung erzeugt. Aus diesen Gründen sollte der Cu-Gehalt 3,0 bis 4,5 % betragen.
Ähnlich wie Cu härtet das sich ergebende Metall nicht ausreichend beim Aushärten, wenn der Mg-Gehalt weniger als 1,4 % beträgt. Beträgt der Mg-Gehalt mehr als 2,0 %, ist das sich ergebende Metall weniger beständig und verursacht ein Problem bei der Bearbeitung. Aus diesen Gründen sollte der Mg-Gehalt zwischen 1,4 % und 2,0 % liegen.
Beträgt der Zn-Gehalt weniger als 1,12 %, wird das sich ergebende Druckgussmetall anfällig gegenüber Rissen. Beträgt der Zn-Gehalt mehr als 2,4 %, ist das sich ergebende Metall weniger beständig. Aus diesen Gründen sollte der Zn-Gehalt zwischen 1,12 % und 2,24 % liegen.
Zusammengefasst ist das hitzebeständige Al-Druckgussmaterial dieser Erfindung eine Al-Si-Cu-Druckgusslegierung mit 12,5 % bis 14,0 % Si, 3,0 % bis 4,5 % Cu, 1,5 % bis 2,0 % Mg und 1,12 % bis 2,4 % Zn.
Darüber hinaus kann das Al-Druckgussmetall dieser Erfindung Spurenmengen an Fe, Mn, Ni und weiteren Elementen umfassen.
Während das hitzebeständige Al-Druckgussmetall dieser Erfindung für Kolben geeignet ist, kann das Material ebenso in großem Umfang für andere Anwendungen eingesetzt werden, die leichte, hitzebeständige sowie abriebfeste Materialien erfordern.
Das hitzebeständige Al-Druckgussmaterial weist 12,5 % bis 14,0 % Si, 3,0 % bis 4,5 % Cu, 1,4 % bis 2,0 % Mg und 1,12 % bis 2,4 % Zn auf. Das Druckgussmetall wird für eine Aushärtebehandlung zugänglich, wenn geeignete Mengen an Mg und Zn zur Verbesserung der mechanischen Stärke und der Festfress-Eigenschaften zu einer Al-Si-Cu-Legierung hinzugefügt werden.

Claims

Hitzebeständiges Al-Druckgussmaterial, welches aus 12,5 % bis 14,0 % Si; 3,0 % bis 4,5 % Cu; 1,4 % bis 2,0 % Mg; und 1,12 % bis 2,4 % Zn besteht, wobei der Rest Aluminium und Spurenmengen an üblichen Verunreinigungen ist.
Hitzebeständiges Al-Druckgussmaterial nach Anspruch 1, wobei das Material nach dem Druckgießen ausgehärtet wird.