DE632458C - Verfahren zur Waermebehandlung von Leichtmetallen - Google Patents

Verfahren zur Waermebehandlung von Leichtmetallen

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DE632458C
DE632458C DEA68628D DEA0068628D DE632458C DE 632458 C DE632458 C DE 632458C DE A68628 D DEA68628 D DE A68628D DE A0068628 D DEA0068628 D DE A0068628D DE 632458 C DE632458 C DE 632458C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum

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Description

  • Verfahren zur Wärmebehandlung von Leichtmetallen Die Erfindung betrifft' die Wärmebehandlung von Leichtmetallen. und von Legierungen, die erhebliche oder überwiegende Mengen dieser Metalle enthalten, in gewöhnlicher Luft.
  • Der Ausdruck Wärmebehandlung ist hier iai weitesten Sinne gebraucht, d. h. es ist darunter jede Art von Erhitzung zu verstehen, durch welche in dem Metall oder der Legierung irgendeine gefügliche oder physikalische Änderung erzielt wird, wie z. B. das Vorwärmen eines Metallblocks vor der Verarbeitung, das Ausglühen von bearbeitetem Metall, um eine Rekristallisation oder eine Erweichung zu verursachen, die Wärmebehandlung von Metallegierungen, bei welcher die Legierung auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt erhitzt wird, um eine erhebliche Änderung in der Festigkeit oder anderen physikalischen Eigenschaften herbeizuführen, das Altern von Metall für denselben Zweck usw., also jede Art von Erhitzung, die bezweckt, in oder auf dem Metall eine bestimmte Wirkung außer der des Schmelzens zu erzielen.
  • Die veränderlichen Größen, die bei der Bearbeitung oder sonstigen Behandlung von Metall geregelt werden müssen, sind noch in keiner Weise vollständig durchforscht. Unerwartete Metallfehler und unerwartete Beschaffenheitsunterschiede zwischen verschiedenen Posten scheinbar gleicher Metalle sind keineswegs selten. Die Leichtmetalle, wie Aluminium und Magnesium, und die vielen und verschiedenartigen Legierungen, in denen das eine oder andere dieser Metalle in erheblicher Menge von z. B. 50 °1o oder mehr auftritt, bilden keine Ausnahme von dieser allgemeinen Regel. Viele Entwicklungsarbeiten hinsichtlich, der wirksamen und wirtschaftlichen Herstellung, Verarbeitung und Verwendung dieser Leichtmetalle sind in den letzten Jahren vorgenommen worden, wobei ein besonderer Wert auf die Wärmebehandlung dieser Metalle gelegt worden ist. Es war jedoch nicht möglich, die Wärmebehandlung von Leichtmetallen und ihren Legierungen so durchzufühern, daß die diesen innewohnenden Eigenschaften in der günstigsten Weise entwickelt wurden.
  • Die Erfindung gründet sich nun auf die Auffindung einer dieser bisher nicht erkannten Größen. Es wurde nämlich festgestellt, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre in dem Ofen oder in der Glühkammer, in welcher das Metall erhitzt wird, eine wichtige Rolle bei der Wärmebehandlung der Leichtmetalle und ihrer Legierungen spielt, und es wurde weiterhin gefunden, daß, wenn durch Trocknen der das Metall während der Wärmebehandlung umgebenden gewöhnlichen Luft ihr Feuchtigkeitsgehalt auf einem Wert gehalten wird, der niedriger als der Feuchtigkeitsgehalt -der Außenluft ist, besondere Vor.< teile zu erzielen. sind, und zwar auch schon,-'-'7,1 solchen Fällen, wo die Menge der aus er' Luft entfernten Feuchtigkeit so klein ist, d sie scheinbar unbeachtlich sein müßte. Atf" Grund dieser Feststellung wurden Versuche für die Wärmebehandlung von Leichtmetallen und ihren Legierungen gemacht, und es wurde dabei gefunden, daß die früher erhaltene Verschlechterung der Metalle während der Wärmebehandlung durch die Gegenwart von Feuchtigkeit in der gewöhnlichen Luft verursacht wird. Auch wurde festgestellt, daß die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Leichtmetalle, und ihrer Legierungen mit größerer Sicherheit erhalten werden können, wenn die Feuchtigkeit in der die Metalle oder Legierungen während der Wärmebehandlung umgebenden Luft durch eine vorherige Behandlung der Luft zwecks Entfernung ihrer Feuchtigkeit verringert wird.
  • So scheinen z. B. die Legierungen des Aluminiums und oft auch das Aluminium selbst, wenn es einen geringen -Querschnitt hat, eine allmähliche Verschlechterung zu erleiden, wenn die Wärmebehandlung in ihrer Dauer verlängert wird. Auf Grund der gemachten Feststellung und der im Anschluß daran vorgenommenen Versuche kann man annehmen, daß die Verschlechterung des Metalls in der Ofenatmosphäre von gewöhnlicher Luft auf interkristalliner Korrosion durch hohe Temperaturen beruht, die durch die Feuchtigkeit in der Ofenatmosphäre verursacht wird. Diese besonders nachteilige Verschlechterung des Metalls wird oft nicht eher ersichtlich, als bis sie durch das unerwartete Auftreten von Brüchen oder anderen Fehlern bei .der Verwendung des Metalls zutage tritt. Die Nachteile machen sich besonders bei dünnen Drähten aus einer Aluminiumlegierung geltend, die nach einer Wärmebehandlung von üblicher Dauer und üblicher Art oft so brüchig werden, daß sie schon beim bloßen Hantieren brechen. Wenn solche Drähte erfindungsgemäß längere Zeit in einem Ofen mit trockener Atmosphäre behandelt werden, dann weisen sie eine große Festigkeit und Duktilität auf. Dasselbe gute Ergebnis wird auch bei dünnen Blechen erzielt. Es ist weiter gefunden worden, daß auch bearbeitete Metalle bei einer in trockener Atmosphäre durchgeführten Wärmebehandlung der Oberflächenblasenbildung viel weniger unterworfen sind als Metalle, die eine Wärmebehandlung unter den üblichen Bedingungen erfahren.
  • Bei der Wärmebehandlung von Leichtmetallen und ihren Legierungen in gewöhnlicher Ofenatmosphäre tritt die schädliche Wirkung der Feuchtigkeit verstärkt auf, braucht sich aber nicht bemerkbar zu machen, ;;wenn nicht die Behandlungszeit verlängert '@Urd. Trotzdem sind die Zerstörungskräfte .` . Anfang an wirksam, und wenn, wie anzu-;' en ist, eine interkristalline Korrosion 'die Hauptursache für die Verschlechterung ist, so können die Zonen beginnender oder anfänglicher Korrosion leicht zum Ausgangspunkt für die weitere Zerstörung werden, wenn das Metall im Gebrauch korrosiven Einflüssen ausgesetzt ist. Bei dünneren Gegenständen, dünnen Drähten oder Blechen treten die Schädigungen der Wärmebehandlung in gewöhnlicher Ofenatmosphäre besonders hervor, da die Eindringtiefe einen im Verhältnis größeren Teil der Gesamtdicke ausmacht, doch 'ist es vorteilhaft, solche Schädigungen auch bei Gegenständen starken Querschnitts, gleichviel ob gegossen oder gezogen, zu vermeiden: Es ist auch gefunden worden, daß die bei Aluminium und seinen Legierungen bei Erhitzung in gewöhnlicher Ofenatmosphäre beobachteten Erscheinungen entsprechend auch bei Magnesium und seinen Legierungen auftreten.
  • Es, ist nun bereits bei der Randentkohlung von Kohlenstoffstählen bekannt, getrocknete Luft als weniger stark entkohlendes Mittel zu benutzen. Ferner wurde schon eine Glühung in einer Atmosphäre von getrocknetem Stickstoff zum Verhindern einer Verzunderung der Oberfläche des Metalls vorgeschlagen. Erfindungsgemäß erfolgt aber zur Verhinderung der interkristallinen Korrosion von Aluminium, Magnesium und ihren Legierungen die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre von gewöhnlicher Luft, deren Feuchtigkeitsgehalt unterhalb desjenigen der Außenluft gehalten wird.
  • Es ist ersichtlich unmöglich, eine genaue und feste obere Grenze für den Feuchtigkeitsgehalt anzugeben, den die das Metall während der Wärmebehandlung umgebende Atmosphäre nicht überschreiten darf. Der Idealfall wäre, wenn die Ofenatmosphäre überhaupt keine Feuchtigkeit enthielte. Dies ist natürlich praktisch unmöglich, doch ergibt schon eine merkliche Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft erhebliche Vorteile. In der Praxis wird vorzugsweise der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in der Ofenkammer unter etwa 7 g/cbm gehalten, weil bei diesem Wert gute Ergebnisse zu erhalten sind und weil bei Einhaltung der sonstigen Bedingungen, welche bei der Wärmebehandlung von Leichtmetallen und ihren Legierungen zu beachten sind, ohne Schwierigkeit --die Luft auf einem solchen Zustand gehalten werden kann.
  • Bei der Ausführung der Erfindung wird das zu behandelnde Metall mit gewöhnlicher Luft von verringertem Feuchtigkeitsgehalt, z. B. in einem Ofen o. dgl., umgeben. Es ist gewöhnlich nicht nötig, daß die Tür oder sonstige Öffnung der Heizkammer luftdicht eingepaßt ist; ein guter mechanischer Verschluß genügt gewöhnlich. Vorzugsweise wird aber die Anlage so luftdicht als praktisch möglich ausgebildet. In den Fällen, in denen der Raum, in welchem das Metall erhitzt wird, im wesentlichen luftdicht ist, braucht man nur nach dem Einbringen des Metalls in den Raum die Feuchtigkeit aus der darin befindlichen Luft zu entfernen, worauf gewöhnlich keine weitere Behandlung der Luft bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, wo die Tiir zum Herausnehmen des behandelten Metalls und zum Einbringen einer neuen Beschickung geöffnet wird.
  • Das Trocknen der Luft in der Glühkammer kann leicht dadurch erfolgen, daß man die Luft aus dem Ofen abzieht, aus ihr die gewünschte Feuchtigkeitsmenge entfernt und sie dann wieder in den Ofen zurückführt, oder dadurch, daß man einen Strom trockener Luft durch den Ofen leitet, wodurch mehr oder weniger Luft von größerem Feuchtigkeitsgehalt herausgetrieben und der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre bis zu dem gewünschten Punkte gesenkt wird. An Stelle der vorstehend beispielsweise angegebenen Wege zur Schaffung einer trockenen Atmosphäre um das Metall herum kann auch irgendein anderer Weg gewählt werden. In Fällen, wo luftdichte Behälter oder Öfen nicht leicht verfügbar oder praktisch sind und wo Türen oder Öffnungen oft geöffnet und geschlossen werden können, wird der Glühkammer vorzugsweise ein ununterbrochener Strom getrockneter Luft zugeführt, die gegebenenfalls v orgewärrnt ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Abb. i ist ein Grundriß der Einrichtung. Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. 3.
  • Abb. 3 ist ein Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i.
  • Der Ofen 1o aus feuerfesten Ziegeln oder Blöcken hat eine entfernbare Tür i i und weist im Innern elektrische Heizwiderstände 12 auf, deren Heizwirkung beliebig regelbar ist. Die Ofenbeschickung wird z. B. durch I-Träger 13 gebildet.
  • Am hinteren Ende ist der Ofen mit einer Anlage zur Lieferung von trockener Luft verbunden. Diese Anlage besteht aus zwei aufrechten Trommeln 14, die ein Trocknungsmittel, wie Chlorcalcium, aktivierte Kohle, Silicagel oder vorzugsweise aktivierte Tonerde enthalten und oben durch mit Ventilen versehene Leitungen 15, 16 mit dem Ofenanschlußrohr 17 und- unten durch Leitungen i8 mit Gebläsen i9 verbunden sind, die von getrennt gesteuerten Motoren 2o angetrieben werden. Zwischen den Leitungen 18 und den Trommeln 14 können Erhitzer oder Öfen 2i vorgesehen sein, um die aktivierte Tonerde wieder feuchtigkeitsaufnahmefähig zu machen bzw. die Trocknungsmittel in den Trommeln zu trocknen. Die Leitung 15 kann mit einem Luftvorwärmer 22 versehen sein. Die Lufteinlässe 23 der Gebläse ig können mit Regelventilen versehen sein, die durch den Druck im Ofen mittels auf Druck ansprechender Einrichtungen 24 gesteuert oder betrieben werden, die mit den Ventilen durch Rohre 25 verbunden sind, so daß ein im wesentlichen gleichbleibender Druck von jedem gewünschten Werte im Ofen aufrechterhalten werden kann.
  • Die Beschickung wird in den Ofen durch die geöffnete Tür i i eingebracht. Während die Tür noch offen ist, wird ein Strom von trockener Luft aus einer der Trommeln 14 durch den Ofen gepreßt, so daß die während des Beschickens eingedrungene feuchte Luft teilweise oder ganz verdrängt und dadurch der Feuchtigkeitsgehalt der Ofenatmosphäre verringert wird. Während der Strom von trockener Luft noch fließt, wird die Tür geschlossen, und man läßt den Druck im Ofen ansteigen. Dieser Druck braucht nur wenig über dem Außenluftdruck zu liegen, da er nur gewährleisten soll, daß bei etwaiger Undichtheit des Ofens nur Luft von innen nach außen durchsickern kann, wodurch die Aufrechterhaltung der trockenen Atmosphäre in dem Ofeninnern gewährleistet ist. Da das Durchsickern gewöhnlich in der Nähe der Tür am größten ist, werden die Drucksteuereinrichtungeri 24, vorzugsweise nahe an dieser Stelle angeordnet.
  • Wenn sich das Trocknungsmittel in der jeweils in Betrieb befindlichen Trommel mit Feuchtigkeit angereichert hat, wird die andere Trommel in Betrieb genommen, während das Trocknungsmittel in der ersten Trommel wieder getrocknet bzw. wieder feuchtigkeitsaufnahmefähig gemacht wird. Dies kann geschehen, indem man das Ventil26 über der Trommel öffnet und durch die Trommel eine ausreichende Luftmenge bläst, die man durch den auf beliebige Weise beheizten Ofen 2i hindurchgeschickt hat, um sie auf eine geeignete Temperatur zu erwärmen. Auf diese Weise kann immer eine Trommel in Betrieb sein, während das Trocknungsmittel in der anderen Trommel behandelt wird, um ihm seine Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit wiederzugeben.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Verhindern interkristalliner Korrosion von Aluminium, Magnesium und ihren Legierungen bei der Wärmebehandlung in gewöhnlicher Luft, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in der Glühkammer unterhalb desjenigen der Außenluft gehalten wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in der Glühkammer unter etwa 7 g/cbm gehalten wird.
DEA68628D 1932-03-02 1933-02-12 Verfahren zur Waermebehandlung von Leichtmetallen Expired DE632458C (de)

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