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Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit von feuer-aluminierten Eisenblechen
Es -ist bekannt, daß Diffusionen von Aluminiumeisen im allgemeinen erst bei Temperaturen,
die über dem Schmelzpunkt des Aluminiums liegen, stattfinden; ferner, daß die Diffusionsschichten,
die gewöhnlich insbesondere aus Fe Als- und Fe A12 Kristallen bestehen, sehr spröde
sind und ein Abbiegen oder Ausziehen der Bleche erschweren.
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Man hat bereits, um das Bilden solcher Kristalle beim Warmwalzplattieren
zu verhindern, Silicium zu dem Aluminium hinzugefügt, und es ist auch bereits vorgeschlagen
worden, die Verbindung von Eisen und Aluminium überhaupt nicht mehr durch Warmwalzen,
sondern .nur durch Kaltwalzen herbeizuführen. Dieses Verfahren verwendet nur Temperaturen,
bei denen Diffusionen des Aluminiums .im Eisen nicht auftreten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit
von feueraluminierten Eisenteilen, insbesondere Eisenblechen, gegebenenfalls.auch
Stahlblechen.
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Solche Bleche weisen gewöhnlich nach der Dauerplattierung eine spröde
Zwischenschicht, insbesondere aus Fe Als Kristallen, auf, so daß es nicht möglich
ist, diese zu biegen oder zu ziehen, ohne daß der Überzug abreißt.
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Der Zweck des vorliegenden Verfahrens besteht darin, die Biegsamkeit
von feueraluminierten Eisenblechen u. dgl. zu erhöhen, so daß ein Metall erhalten
wird, welches gezogen und gebogen und anderen formenden und gestaltenden Vorgängen
unterworfen werden kann, ohne den Überzug zu brechen oder ihn vom Kernstück zu trennen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das feuer-aluminierte Blech einmal
oder schrittweise um mehr als etwa 33 %, gegebenenfalls bis zu etwa 5o 0/0 oder
um ein Geringes darüber, seiner ursprünglichen Dicke bei Temperaturen unter 5q.0°
zu reduzieren und dann auf ungefähr 54o° zu erhitzen. Bei schrittweisem Ausführen
des Verfahrens geschieht dies vorzugsweise so-, daß die Dickenminderung j e Schritt
15 bis zo 0/0 .der ursprünglichen Dicke beträgt.
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Das Eisen- oder Stahlmaterial; und zwar vorzugsweise solches mit niedrigem
Kohlenstoftgehalt,
wird in bekannter Weise mit dem .Aluminium ain
zweckmäßigsten in der Weise überzogen, daß man es durch ein Bad von geschmolzenem
Aluminium führt. Dann ist der Mantel in der bevorzugten Bearbeitung der Erfindung
gewöhnlich 0,o6 nim dick. Wenn die Temperatur, die Bewegung, die Abkühlungszeit
us-,v. richtig kontrolliert werden, so wird eine sehr gleichmäßige und verhältnismäßig
dünne Eisen-Aluminium-Schicht zwischen den beiden Metallen gebildet, wobei die Eisen-Aluniiniuin-Legierungssehicht
gewöhnlich 0,013 inne dick ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein so geformtes
Walzmetall das Aluminium fest und einheitlich mit dem Eisen- oder Stahlkernstück
verbindet, aber, da die Zwischenschicht, insbesondere aus FeA13 Kristallen, weniger
biegsam ist als die Komponentemnetalle, so kann es vorkommen; daß das Walzmetall,
wenn es gezogen, gekrümmt oder sonst starker Beanspruchung unterworfen wird, die
schärfe Biegungen o. dgl. verursachen, auseinanderbricht. Es ist beobachtet worden,
daß das getnälli der Erfindung geformte Verbundmetall im wesentlichen als ebenso
biegsam wie die Koniponenteninetalle angesehen werden kann. Es wird darauf aufmerksam
gemacht, daß die Erfindung auch auf überzogenen Draht und andere Formen angewandt
«-erden kann.
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Das Walzmetall wird erfincitiiigsgetn:i.ß einer Reihe von Walzvorgängen
ausgesetzt, wobei das Metall im Querschnitt um wenigstens 35 bis 40 °(o und in günstigen
Fällen uni 5o oi'o seiner ursprünglichen Dicke reduziert wird. Dann wird das reduzierte
'Metall in bekannter «'eise einer Weichglühung von gewöhnlich 537'
C unterworfen, aber abhängig von der Art des Eisens oder Stahls, das als Grundmetall
gebraucht wird.
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Die Reduzierung im Querschnitt wird erfindungsgemä ß vorzugs@t-eise
durch wenigstens zwei Walzvorgänge bewirkt, aber wiinschenswert sind zum mindesten
drei Walzvorgänge. Das Walzen kann bei jeder passenden Temperatur ausgeführt werden,
vorzugsweise bei einer solchen, die die Dispersion der Komponentenmetalle nicht
wesentlich erhöht. Das ist gewöhnlich unter 537' C der Fäll. Das erste Walzverfahren
würde den Querschnitt um 15 % reduzieren. Diesem kann ein zweites Walzverfahren
folgen, das den Querschnitt weiter tim gewöhnlich 2o bis j 25 @Iw
der ursprünglichen Dicke reduziert. Aber es ist empfehlenswert, zwei aufeinanclerfolgende
Walzverfahren zu benutzen, jedes gewöhnlich um j bis aoo/o der ursprünglichen Dicke
reduzierend. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß, während die äußerste
totale Reduktion von 35 bis 4.o °i, kritisch zu werden scheint, die prozentualen
Reduktionen wie vorher durch jedes der aufeinanderfolgenden Walzverfahren bewirkt,
nicht kritisch sind, vorausgesetzt, elaß (las Stadium der Reduktion nicht so weit
vor-Ireschritten ist, daß es die Legierungsschicht m;ztveckmäßig zerreibt, wie es
aus dem Folgenden hervorgehen wird. Unter Uniständen ist es also wünschenswert eine
größere Anzahl Reduktionen von kleinerem Ausmaß vorzunehmen.
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lach der letzten Reduktion wird das gewalzte Metall in bekannter «eise
einem @Veicliglüb-%;erfaliren ausgesetzt. welches bis zu einem gewissen Grad verscliieclen
sein kann, der von der Art und der Zusammensetzung, insbesondere der Rekristallisationsteinperatur
des Eisen- oder Stahlkerns abhängig ist. Aber ein Gfühen bei einer Temperatur von
gewöhnlich 537' C wurde als gut befunden, um die gewünschte Biegsamkeit des Walzmetalls
herbeizuführen.
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Es hat sich herausgestellt, daß eine Reduktion der Dicke uni wenigstens
35 bis 4oofo einen kritischen Punkt darstellt, unter welchem die neuen Ergebnisse
des vorliegenden Verfahrens jedoch nicht erzielt werden können. Die Ausdehnung der
Reduktion Tiber diesen Grenzwert Hinaus .kann verschieden sein, abhängig von dein
Zweck, dein das Metall dienen soll, den gewünschten Eigenschaften und anderen Faktoren,
aber hier ist die Reduktion von gewöhnlich ;o °o vorzuziehen.
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Photomikrographische Aufnahmen der verschiedenen Stadien des Verfahrens
zeigen. daß ein verhältnisinälaig starkes Walzen, das die Dicke um nahezu 15 °j,
reduziert, darauf hinausläuft daß die Legierungsschicht in eine Vielzahl von Blöcken
auseinanderbricht, die durch die aufeinanderfolgenden Walzvorgänge getrennt werden,
gefolgt von einer Drehung besagter Blöcke um Achsen, getvöhnlich im rechten Winkel
zu der Walzrichtung, so dali besagte verhältnismäßig harte Legierungsblöcke in das
Grund- und Cberziehmetall nach ihren Winkelecken eingebettet werden. Zugleich werden
das Überziel-und Grundmetall in die Zwischenräume hineingezwungen und füllen diese
Zwischenräume zwischen den getrennten und gedrehten Blöcken aus.
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Wenn die Reduktion jedoch so stark ist, daß die Legierungsschicht
zerrieben wird, dann wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht, und das Überziehmetall
neigt dazu, sich vom Grundmetall zu trennen. Wenn jedoch wie oben ausgeführt vorgegangen
wird, so ist das Endprodukt im wesentlichen ebenso biegsam wie die Komponentenmetalle,
i so daß man das gewalzte -Metall scharf biegen, ziehen und anderen Bearbeitungen
unterwerfen
kann die vorher als unmöglich angesehen wurden, ohne
Gefahr zu- laufen, daß das Walzmaterial bricht oder das Überziehinetall von dem
Grundmetall getrennt wird.
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Die Zeichnungen zeigen Diagramme der aufeinanderfolgenden Schritte
in einem Veifahren, das drei Walzverfahren einschließt, wie oben ausgeführt.
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Abb. i ist ein Diagramm des gewalzten Metalls vor der Behandlung gemäß
der Erfindung.
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Abb.2 ist ein Diagramm des gewalzten .Metalls nach der ersten Walzstufe.
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Abb.3 ist ein Diagramm des gewalzten Metalls nach der zweiten Walzstufe.
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Abb. 4 ist ein Diagramm . des gewalzten Metalls nach der dritten Walzstufe,
und Abb._ 5 ist ein- Bruchstück einer v ergrößerten Ansicht einer Mikrophotographie,
um die beobachteten Verhältnisse im letzten Produkt deutlich zu machen.
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In jeder der Abbildungen ist das Grundinetall mit io und die Aluminiumschicht
zum Überziehen mit i i bezeichnet. In Abb. i ist die Legierungsschicht 12 durch
die parallelen Linien angedeutet, die zwischen dem Grundmetall io und dem Überziehmetall
i i liegen.
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Abb. 2 zeigt das Produkt nach dem ersten Durchgang durch .die Walzen,
wo eine Reduktion von 15 °% vorgenommen «-orden ist. Wie hier gezeigt wird, hat
sich die Legierungszwischenschicht 12 in eine Reihe von Blöcken gelöst.
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Abb.3 zeigt das gewalzte Metall nach einem weiteren Walzvorgang, der
eine Reduktion von -15 °/o vorsieht, und wie hier gezeigt, sind die Blöcke 13 getrennt
worden, und das Deckmetall ist in die Zwischenräume hineingepreßt worden.
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Praktisch wird in diesem Stadium eine leichte Verdrehungstendenz der
zusammengehörigen Blöcke 13 unter dem Mikroskop beobachtet. Aber bis die Reduktion.um
mindestens 35 bis 40 % vorgeschritten ist, ist keine bemerkenswerte Drehung der
Blöcke zu beobachten.
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.Nach dem dritten Walzprozeß haben die Blöcke 13, wie in Abb. 4 gezeigt
wird, sich verschieden gedreht, manche bis zu 9o', andere dagegen vielleicht nicht
mehr als 45 bis 6o°; aber ein großer Prozentsatz, wenn nicht alle Blöcke, sind um
einen wesentlichen Winkel gedreht worden, wie in der Abbildung gezeigt wird, deren
Kanten 14 in das Grund-und Überziehungsmetall hineingepreßt und hineingebettet -sind.
-Abb. 5 zeigt in großem Maßstabe, was in Abb. 4. als Diagramm gezeigt worden ist.
Man wird zu der er Überzeugung kommen, die vorliegende Erfindung ein Verfahren zeigt,
aluminiumüberzogenes Eisen oder Stahl so zu behandeln, daß das Endprodukt als genau
so biegsam angesehen werden kann als das zugehörige Metall.
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Die vorhergegangene Behandlung macht .das gewalzte Metall fähig, relativ
scharfe Biegungen zu erhalten, und andererseits kann es -sehr kräftig bearbeitet
werden, ohne daß dieLegierungsschicht einen Bruch verursacht, weil besagte Schicht
in eine große Anzahl verhältnismäßig kleiner Blöcke geteilt ist zwischen denen biegsames
Metall liegt. Zugleich bürgt die Drehung besagter Blöcke und ihr Ineinandergreifen
mit dem Grund-und Überziehungsmetall für eine feste Verbindung des überziehungsnietalls
mit dein Grundmetall, so daß die Wahrscheinlichkeit der Trennung zwischen beiden
im wesentlichen ausgeschaltet ist.
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Die Erfindung ist beschrieben worden in bezug auf aluminiumüberzogenes
Eisen oder Stahl, aber sie ist ebenfalls anwendbar auf andere gewalzte Metalle,
wo eine Legierungsbindeschicht zwischen beiden sich befindet und besagte Bindeschicht
weniger biegsam ist als die dazugehörigen .Metalle. Darum ist die Erfindung nicht
allein auf aluminiumüberzogenes Eisen oder Metall zu beschränken.