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Verwendung einer Zinklegierung . ° Die Erfindung bezieht sich auf
die Verwendung einer Zinklegierung, welche Aluminium, Kupfer sowie geringe Mengen
von Magnesium enthält.
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Durch die Erfindung wird vor allem be zweckt, einen Austauschwerkstoff
für 58er Preßmessing (58 % Kupfer, 40 °/o Zink, z %
Blei) zu schaffen,
dessen Eigenschaften denen von Ms 58 entsprechen bzw. sie in mancher Hinsicht übertreffen.
Eine derartige Zinkknetlegierung muß sich, um für diese Verwendung geeignet zu sein,
gut pressen, ziehen, drücken und walzen lassen, sie muß gute mechanische Eigenschaften,
wie hohe Zugfestigkeit bei guter Dehnung, hohe Schlagbiegefestigkeit, und außerdem
gute Zerspanbarkeit und praktisch vollkommene Maßbeständigkeit besitzen. Alle diese
erforde$-lichen Eigenschaften 'konnten in keiner der bisher bekannten Zinkknetlegierungen
in ausreichendem Maße vereinigt werden.
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Es sind Zinkknetlegierungen bekannt, welche o,o5 bis 2 %, möglicherweise
bis 5 °/o Kupfer oder Cadmium und daneben eines oder mehrere der Metalle Magnesium;
Nickel, Mangan,. Lithium in geringen Mengen, z. B. bei Magnesium 0,005 bis
o,5 °/o; enthalten. Außerdem können diese Legierungen Aluminium in solcher -Menge
enthalten, wie sie der Festlöslichkeit dieses Metalls im binären System Zink-Aluminium
bei Zimmertemperatur (2o° C) entspricht. Diese Festlöslichkeit beträgt nach neueren
Forschungen - (vgl. A. B'u r k h a r d t, »Technologie der Zinklegierungen«, Berlin
1937, Seite 5) ungefähr o,o5% Aluminium. bei Zimmertemperatur und ungefähr o,8 °/o
Aluminium bei der eutektischen Temperatur. Die mechanischen Eigenschaften dieser
bekannten Zinkknetlegierungen . sind für den vorliegenden Zweck unzureichend. Z.
B. besitzt eine solche Zinklegierung mit i °/o Kupfer und dem erwähnten Aluminiumgehalt
sowie einer geringen Menge Magnesium nur etwa 23 bis 25 kg/mm= Zugfestigkeit.
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Ferner sind an - sich aluminiumkupferhaltige Zinklegierungen. mit
Gehalten von z bis io% Aluminium, o,o5 bis 2% -Kupfer und o,oi bis 0,3 °% Magnesium
bekannt. Hierbei handelt es sich aber um Legierungen, die ausschließlich als Gußwerkstoffe,
insbesondere für Spritzgußzwecke, verwendet werden.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden,
daß es
gelingt, eine als Austauschwerkstoff für Ms 58 geeignete Zinkknetlegierung zu erhalten,
wenn bestimmte, verhältnismäßig enge Grenzen cler Legierungsgehalte an Aluminium,
Kupfer und Magnesium eingehalten werden. -Die Erfindung besteht in der Verwendung
einer Zinklegierung, die 3,8 bis 40/, Aluminium, o;o2 bis 0,04 °% Magnesium, 0,3
bis o,60/0 Kupfer und als Rest Zink hoher Reinheit (mit mindestens 99"991/, Zink)
enthält, zur Herstellung von Preß-, Zieh-, Druck-oder Walzerzeugnissen.
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Eine solche Zinkknetlegierung eignet sich in hohem Maße als Austauschwerkstoff
für 58er Preßmessing zur Herstellung der genannten Erzeugnisse, da sie hohe mechanische
Eigenschaften mit praktisch vollkommener Maßbeständigkeit und guter Zerspänbarkeit
vereinigt. So erreicht diese Legierung im verpreßten Zustand eine Zugfestigkeit
von 4o bis 43 kg/mm2 bei 8 bis 18 °% Dehnung, eine Schlagbiegefestigkeit von mehr
als 30 crnkg/mm2 und macht Maßänderungen unter 0;05 °/0 durch, die praktisch
vernachlässigt werden können.
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Bei einer Erhöhung -des Kupfergehaltes tritt ein Absinken sowohl der
Schlagbiegefestigkeit als auch, der Maßbeständigkeit ein; während bei Unterschreitung
der unteren Gehaltsgrenze an Kupfer wertvolle Eigenschaften; insbesondere die gute
Zugfestigkeit, ver-:lorengehen.
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Die erfindungsgemäß zur Verwendung kommende Zinkknetlegierung erreicht
durch eine etwa. istündige Wärmebehandlung der spanlos verformten Legierung bei
3oo0 -I- Zoo C ihre maximalen Festigkeitswerte, die bei der spanlos verformten Legierung
ohne Wärmebehandlung nicht immer in diesem Maße vorhanden sind. Die Dauer der Wärmebehandlung
bei der angegebenen Temperatur richtet sich nach dem Querschnitt der zu behandelnden
Werkstücke. Profile und Stücke größeren Durchmessers erfordern eine etwas längere
Behandlungsdauer als Profile und Stücke geringeren Querschnitts. Eine: durchschnittliche
Glühzeit von i Stunde reicht für die meisten praktisch in Frage kommenden Fälle
aus.
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Die nachstehend angeführte Zusammenstellung gestattet einen Vergleich
der Eigenschaften der Legierung im ungeglühten und geglühten Zustande mit 58er Messing.
| Legierung Legierung gepreßt und . 58er Messing |
| gepreßt i h bei 3oo ° geglüht |
| Streckgrenze . . . . . . . . . . . . : . . . 3o bis 36 kg/mm2
35 -{- 1 kg/mm' 2o bis 25 kg/mm' |
| Zugfestigkeit . . . : . . : . . . . . . . . . 40 - 43
kg/=2 42 -% = kg/mm2 40 - 45 kg/mm2 |
| Bruchdehnung. . . : . . . . . . . . . . . 8 - 18 0/0 18 -[-
2 0/0 20 - 25 0/ö |
| Querkontraktion.... : : . . . . . . . 20 - 50 % '
50-+5 °/o 25 - 35 0/ö |
| Schlagbiegefestigkeit . . . . . . . . . 3o cmkg/mm2 3o cmkg/mm2
9 cmkg/xnm2 |
| Brinellhärte H5410/30 . . . . . . . . . 95 bis 105 90 -(- 2
9o bis i05. |
Die erste Kolonne enthält Zahlenangaben über die- mechanischen Eigenschaften der
Legierung, im gepreßten Zustande, Kolonne :2 solche derselben Legierung nach einer
istündigen Wärmebehandlung bei 30o° C und Kolonne 3 die von im gleichen Maß verformtem
58er Messing zum Vergleich.
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Die angeführten Werte sind Mittelwerte aus einer großen Anzahl von
Untersuchungen. .
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Die Gegenüberstellung zeigt, daß die Legierung beispielsweise im gepreßten
Zustande bessere mechanische Eigenschaften aufweist wie eine gleichbehandelte Legierung
aus 58er Messing. Wähnend durch die sparlose Verformung allein nicht immer die erstrebten
Höchstwerte der mechanischen Eigenschaften der Legierung erreicht werden, gelingt
es leicht, dieselben durch die bereits erwähnte kurze Glühbehandlung bei 3ooo -I-
Zoo C zu erreichen. Nach der Glühbehandlung weist die Legierung sehr gleichmäßige,
nur innerhalb ganz geringer Grenzen schwankende mechanische Eigenschaften auf. Besonders
überraschend ist hierbei die hohe Schlagbiegefestigkeit.
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Die günstigste Temperatur für die Glühbehandlung liegt bei
300' -1- Zoo C. Die Verwendung einer tieferen Temperatur als Cir angegebenen
ergibt keine Steigerung der mechanischen Eigenschaften über die Werte, die die spanlos
verformte Legierung bereits besitzt. Bei höheren Temperaturen ergibt sich eine Verschlechterung
der mechanischen Eigenschaften durch Mikrorißbildung. Hierbei werden die Dehnung
und die Querkontraktion bedeutend geringer. Die in der Kolonne i angeführte gepreßte
Legierung ergab schon nach einer 1/2stündigen -Glühdauer bei 35o° C eine Verringerung
der Bruchdehnung von i8 0/0 auf 3 % und der Querkontraktion von 5o °% auf.i5 0/0.
Es ist daher für den erstrebten
Erfolg wichtig, die Glühtemperatur
von 300° C möglichst genau innezuhalten.
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Die Legierung unterliegt beim Lagern im Gegensatz zu anderen Zinklegierungen
keiner Form- und Eigenschaftsveränderung. Sie ist vorzüglich zerspanbar, was für
die WeiterverarbeituAg von daraus gepreßtem oder gezogenem Halbzeug durch spanabhebende
Werkzeuge von besonderem Vorteil ist: