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Verfahren zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften von Aluminium-Gußlegierungen
Es ist bekannt, daß gewisse Aluminiumlegierungen besonders bei gleichzeitiger Anwesenheit
von Magnesium und Kupfer die Neigung zur Aushärtung schon bei Zimmertemperatur zeigen.
-Voraussetzung des Verfahrens war jedoch ein Glühprozeß, der zunächst das Lösungsgleichgewicht
herstellte. Gewöhnlich wurde dieses Verfahren auch nur bei mechanisch verformten
Legierungen angewendet, da eine Aushärtung der im Gußzusta,nd befindlichen Legierungen
noch erheblich mehr Schwierigkeiten bereitete. - Es gab bisher nur wenige Arten
von Gußlegierungen, bei denen eine derartige Aushärtung bei Zimmertemperatur für
durchführbar gehalten wurde. Selbst bz i den Legierungen des Aluminiums mit Zusätzen
von Silicium, Zink und Magnesium wurde regelmäßig eine Glühunis bei 530 bis
57o° vorgeschlagen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, eine gut gießfähige
Aluminiumlegierung, die einen annähernd eutektischen Siliciumgehalt von etwa 8 bis
151/o, Zinkgehalte von 2 bis 150/, sowie einen Magnesiumgehalt von o,o5 bis o,51/0
aufweist, erheblich in ihren Eigenschaften zu verbessern, indem man sie unmittelbar
nach dem Guß etwa to bis 3o Tage auslagern läßt, ehe man sie einer weiteren Bearbeitung
unterwirft. -Es wurde erkannt, daß gerade Legierungen dieser Zusammensetzung nicht
nur nach dem Guß in der Kokille, sondern auch, was besonders überrascht, nach dem
Guß in Sandformen durch Lagern bei Zimmertemperatur aushärten. Bisher war Raumterriperaturaushärtung
von Gußlegierungen ohne vorherige Abschreckung nur bei den sogenannten deutschen
und amerikanischen Legierungen mit bestimmten Zusätzen beobachtet worden. Es handelt
sich hierbei um Al-Cu-Zn-Legierungen und um AI-Cu-Legierungen, denen Zusätze einer
Vorlegierung gegeben werden, die aus Kupfer und einem Alkali- oder Erdalkalimetall,
gegebenenfalls einem Schwermetall bestehen. Hierbei wurde die Selbstveredlung beispielsweise
mit dem Auftreten der Verbin-_dung Cu, Mg in Zusammenhang gebracht. Für kupferfreie
AI-Zn-itlg-Legierungeii lagen keine Beobachtungen über Selbstveredlung vor.
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An selbstveredelnden Legierungen mit Kupfer oder Kupfer und Zink und
den Vorlegierungszusätzen zur Selbstveredelung wurde festgestellt, daß geringe Siliciumzusätze
über den Verunreinigungsgrad hinaus die Selbstveredlung so gut wie nicht beeinflissen.
Die Untersuchungen erstreckten sich an diesen Legierungen lediglich auf Siliciumzusätze
von
10/0, 1,5% und 2,17°/o. Hieraus war nicht einmal für Kupfer oder Kupfer und Zink
. enthaltende Legierungen mit Veredlungszusätzen auf die Wirkung eines hohen Siliciumzusatzes
von 8 bis 154'o zu schließen'. und selbst der die Siliciumsteigerung unter=' suchende
Forscher hat seine wenigen Untersuchungswerte nicht extrapolierend a.usgewertet.
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Die Möglichkeit einer Aushärtung von Gußlegierungen bei Zimmertemperatur
bietet einen großen wirtschaftlichen Vorteil, weil damit alle Anlagekosten für Ofen,
Salzbäder tisw. wegfallen, die üblicherweise für eine thermische Behandlung erforderlich
sind. Selbst wenn daher im Einzelfall durch Anlassen auf höhere Temperaturen noch
eine kleine weitere Steigerung der Festigkeit möglich wäre, bedeutet es einen großen
Fortschritt, wenn schon durch die Lagerung bei Zimmertemperatur eine Aushärtung
guter Gußlegierungen erreicht wird, die hohen Anforderungen genügen.
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Geringe Zusätze an Lisen bis 2,5°/0, Mangan bis 1,5"10 oder
Titan bis i 0/" bzw. Kupfer bis 5' ;`0 lassen die Festigkeitswerte noch weiter
steigern.
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An einigen Beispielen sei die Erfindung weiterhin erläutert. Eine
Legierung folgender Zusammensetzung: 64 'o Zink, 12 0;'o Silicium,' o,64,'o Mangan,
ioo Eisen, 0,3% Magnesium, hatte, in der Kokille gegossen, unmittelbar nach dem
Guß eine Härte von 86 kg/min2, eine Streckgrenze von etwa i i kg/1nm2 und eine Festigkeit
vors etwa 181:g/mm2. Nach 2otägiger Alterung war die Härte auf iio kg/mm2, die Streckgrenze
auf 21 kg/mm2 und die Festigkeit auf 2d, kg/mm2 gestiegen.
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Bei Sandguß zeigte die gleiche Legierung unmittelbar nach dem Guß
eine Härte von 58, eine Streckgrenze von 8,5 und eine Festig-!zeit von 1; kg/mm2.
-`ach iotägiger Alteiting war die 1-hirte auf 82, die Streckgrenze auf 1. ; und
die Festigkeit auf 22 hg/intri' atigewachsen. Wurde dagegen der Magnesiunigchalt
weggelassen, während sonst die Zusammensetzung gleichblieb, so zeigte die in der
Kokille gegossene Legierung auch nach ,der Alterung nur eine Härte \-on 69 kg/mm2,
eine Streckgrenze von 1 i kg/nini= und eine Festigkeit von 19 kg/mtn-.
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Aus diesen Zahlen geht hervor, daß zwar die Alterungsfähigkeit des
Sandgusses noch etwas geringer ist als die des Kokillengusses, claß aber trotzdem
durch die gewählte Zti-@ammensetzung Gewähr geboten ist, daß auch im Sandguß Steigerungen
der Festigkeitseigenschaften erzielt werden. Es ist also eine 1_egierting geschaffen,
die vielen kleinen Gießereien besonders für solche Verwendung>-zwecke erwünscht
sein dürfte, bei denen es auf hohe Streckgrenze und gute Gießbarkeit ankommt.