DE755799A

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Description

St 55 989 ΤΙ/40 b
J» Stone & Co. Ltd.

und Verfahren zur Herstellung.

Die Erfindung betrifft Aluminiumgrundlegierungen, welche Kupfer oder Uiokel oder Kupfer zusammen mit Nickel oder Kupfer mit JTickel und Magnesium oder Kupfer mit Kiekel, Magnesium, Eisen und Silizium oder HiGkel mit Magnesium, Eisen und Silizium enthalten.

Bei der Herstellung von Gußstücken aus Aliiminium.gr undlegierungen, unter welchen Legierungen verstanden werden, die mehr als 70$ Aluminium enthalten, ist es erwünscht, die feinst mögliohe Korngrösse zu erhalten. Mit der Bezeichnung Korn wird die Makrostruktur verstanden, welche durch das unbewaffnete Auge auf glatten Flächen oder Abschnitten der Gußstücke erkennbar ist, nachdem sie in geeigneten Reagenzien angeätzt worden sind, wie z.B. mit einer wässerigen Lösung von Ätznatron oder Flußsäure. Bei Gußstücken verbessert eine Kornverfeinerung die mechanischen Eigenschaften. Je feiner die Korngrösse einer Aluminiumlegierung ist, umso besser sind bei sonst gleichen Umständen ihre Gießeigenschaften, insofern die Neigung zum Springen in der Form verringert und die Herstellung gesunder Gußstücke erleichtert wird. Bei Gußstücken, welche ge-

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schmiedet, ausgepresst oder sonstwie mechanisch bearbeitet werden sollen, ist eine feinkörnige Struktur erwünscht, weil aie die Erzielung guter mechanischer Eigenschaften "bei dem darauffolgenden Bearbeiten unterstützt.

Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Erzeugung von Aluminiumlegierungen mit feinem Korn mit Überlegenen mechanischen Eigenschaften in gegossenem Zustande und auch nach dem Schmieden und nach der Wärmebehandlung der Gußstücke und Schmiedestücke nach bekannten Verfahren.

Es wurde nun gefunden, dass bei den eingangs erwähnten Äluminiumlegierungen durch einen vergleichsweise geringen Eiobzusatz eine beträchtliche Kornverfeinerung erzielt werden kann, die auch bei weitgehend geänderten Bedingungen des Schmelzens, Gießens und Bearbeitens erhalten bleibt. Derartige Aluminiumlegierungen weisen erfindungsgemäss folgende Zusammensetzung auf: 0,5 "bis 12$ Kupfer, 0,5 "bis 5$ Efickel einzeln oder beide, 0,05 "bis 1$ Mob, Rest Aluminium,

Eine kupfer- und nickelhaltige Aluminiumlegierung dieser Zusammensetzung kann erfindungsgemäss noch einen zusätzlichen Gehalt an Magnesium in Mengen von 0,1 bis 3$ aufweisen, deren mechanische Eigenschaften durch bekannte Wärmebehandlung erheblich verbessert werden, wenn sie erfindungsgemäss einen weiteren Gehalt an 0,2 bis 2$ Eisen und 0,2 bis 2,5$ Silizium aufweist.

Eine bevorzugte Zusammensetzung einer derartigen Legierung ist erfindungsgemäss die folgende;

Kupfer	2 5/®
Hickel	1,5$
Magnesium	0,8$
Silizium	1,2$
Eisen	1,2$
Niob	0,1$
Aluminium	Rest.

Die günstige Wirkung des NiObS hängt nicht von der Art ab, in welcher es in die Legierung einverleibt wird, aber ein bequemes Verfahren besteht darin, es in Form einer verhaltnismässig niobreiohen Mutter- oder Vorlegierung zuzufügen. Erfindungsgemäss werden zu geschmolzenem Aluminium Vorlegierung en aus Alumini um-Mckel, Aluminium-iSiaen-JTiob, Aluminium-.3isen, Aluminium-Kupfer und Aluminium-Silizium in der aufgeführten Reihenfolge zugesetzt, wobei jeder Zusatz vor Einführung des nächsten aufgelöst sein muss, und schliesslioh Magnesium in Form des reinen Metalles zugefügt wird.

Gemäss einer praktischen Ausbildungsform des Verfahrens besteht die erste Stufe der Einverleibung des Mobs in die Aluminiumlegierung in der Herstellung einer vergleichsweise niobreichen Aluminiumlegierung aus Ferro-Niob und Aluminium. Das Ferro-Niob kann in Form einer Legierung verwendet werden, v/eiche angenähert gleiche Teile Eisen und Mob nebst Verunreinigungen, wie Tantal, Silizium und Kohlenstoff, in kleinen Mengen enthält. Bei der Herstellung der Mob-Vorlegierung wird Aluminium in einem Tiegel geschmolzen und seine Temperatur auf 1100 - 12CX)⁰O gebracht, Nunmehr wird Ferro-Niob in einer Menge etwa gleich ^¹IO des G-ewichts an Aluminium in das geschmolzene Aluminium eingerührt oder in einen durohloclitsn Behälter eingebracht, weloher in der Aluminiumschmelze auf und ab bewegt wird, bis der Zusatz sich vollständig aufgelöst hat. Auf diese Weise erhält man eine Legierung, welche angenähert 5$ Mob, 5$ Eisen, Rest im wesentlichen Aluminium enthält. Diese Legierung wird in Formen gegossen, in einem Tiegel wieder eingeschmolzen, erstar-

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ren gelassen und ohne unnötiges Überhitzen erneut geschmolzen, um die Gase, welche zufolge der Erhitzung auf hohe Temperaturen zu Beginn des Verfahrens absorbiert worden waren, auszutreiben. Hach dieser Vorverfeatigungs "behandlung wird die Legierung in geeignete Ingotformen gegossen.

Ein praktisches Verfahren zur Herstellung einer Legierung unter Verwendung der verhältnismassig niobreiohen Aluminiumvorlegierung sei nunmehr beschrieben. Die herzustelle»· de Endlegierung gemäss diesem Beispiel hat die folgende Sollzusammensetzung:

Kupfer 2, 5$

Nickel 1,5$

Magnesium 0,8$

Silizium 1,2$

Eisen 1,2$

liob 0,1$

Aluminium Rest.

Die benutzten Vorlegierungen waren: Aluminium-Nickel mit 20$ Nickel, Aluminium-Sisen-Hiob mit 5$ Eisen und 5$ Hob, Aluminium-Eisen mit 10$ Eisen, Aluminium-Kupfer mit 50$ Kupfer, Aluminium-Silizium mit 20$ Silizium. Das Aluminium wird in einem Tiegel geschmolzen und die berechneten Mengen der Vorlegierungen nacheinander eingerührt in der Reihenfolge, in welcher sie oben aufgezählt sind, wobei dafür zu sorgen ist, dass jeder Zusatz aufgelöst ist, bevor der nächste eingeführt wird. Der Schlußzusatz besteht aus Magnesium in Form des reinen Metalles. Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, die Temperatur des Metalles über 75O⁰O in irgendeiner Stufe während der Herstellung der Legierung zu steigern, was im Hinblick auf die Vermeidung der Gasabsorption vorteilhaft ist.

Die beschriebene Legierung ist für die Herstellung von Guß- und Schmiedestücken geeignet and eignet sich gut für die

bekannten Yerfaiiren der Wärmebehandlung, welche für Aluminiumlegierung en anwendbar sind, die Kupfer, Nickel, Magnesium, Silizium und Eisen enthalten« Beispielsweise wird eine erhebliohe Verbesserung in den mechanischen Eigenschaften von Schmiedestücken aus der Legierung erreicht, indem man eine zweistufige Wärmebehandlung vornimmt, bei welcher die Stücke erst während vier Stunden auf 55O⁰O erhitzt, dann in Wasser abgeschreckt, während 16 Stunden auf 165⁰O wieder erhitzt und sohlieaslich erneut in laaser abgeschreckt werden.

Eine wertvolle Eigenschaft der kornverfeinernden Wirkung des Mobs besteht darin, dass sie auch wirksam bleibt, selbst wenn die Aluminiumlegierung auf eine hohe !Temperatur vor dem Giessen erhitzt worden ist. Zur Erläuterung der Wirksamkeit der Kornverfeinerungswirkung des Hiobs sei erwähnt, dass beim S-iessen einer Legierung der oben genannten Zusammensetzung bei 800⁰O in eine getrocknete Sandform zwecks Herstellung eines zylindrischen Blockes von 75 mm Höhe und 75 mm Durchmesser die in der Makrostruktur sichtbaren Körner nach dem it ζ en Durchmesser von 0,2 bis 1 mm aufweisen, während die nämliche niobfreie Legierung, wenn sie unter den gleichen Bedingungen vergossen wird, einen Korndurchmesser von 2,5 bis 5 mm zeigt.

Im Vergleich mit einer ähnlichen niobfreien Legierung besitzt die oben beschriebene Legierung den Vorteil zufolge der feinkörnigen Struktur, welche das üiob verleiht, dass die Duktilität, welche einer gewissen Zugfestigkeit zugehört, grosser ist.

Bei den einfachen Aluminiumlegierungen mit Kupfer, wel-

Claims

oiie beispielsweise 7$ Kupfer enthalten, "bewirkt die Einverleibung von liob in Form einer Aluminium-Nioblegierung eine Kornverfeinerung und Verbesserung der Festigkeit und Duktilität der Gußstücke. Es ist bereits bekannt, durch Titanzusätze eine Kornverfeinerung von Aluminium und seinen Legierungen herbeizufuhren. Yergleichsversuche haben jedoch ergeben, dass die hierbei erzielte feinkörnige Struktur durch längeres Erhitzen der Schmelze auf höhere Temperaturen ohne Umrühren vor dem G-iessen beeinträchtigt wird, was besonders bei der Herstellung von Spritzgußstücken nachteilig ist, während niobhaltige Legierungen diese JSrscheinung nicht zeigen. Ea kommt aber noch hinzu, dass die Aluminiumlegierungen der beanspruchten Zusammensetzung,bei denen das liob durch Titan ersetzt wurde, erheblich schlechtere mechanische Eigenschaften aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Krieohbeständigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung. Patentansprüche.

1. Aluminiumlegierungen, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: 0,5 bis 12$ Kupfer, 0,5 bis Hickel einzeln oder beide, 0,05 "bis 1$ Mob, Hest Aluminium.

2. Legierung nach Anspruch 1, die neben Aluminium Kupfer und nickel enthält, gekennzeichnet duroh einen zusätzlichen Gehalt an Magnesium in Mengen von 0,1 bis 3$.

3. Legierung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt an 0,2 bis 2^ Sisen und 0,2 bis 2,¹ Silizium.

4. Legierung nach Anspruch. 3, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Kupfer z,5f> llickel 1,5$ Magnesium 0,8$ Silizium 1,2$ Eisen 1, 2$ Ii ob 0, 1$ Aluminium Ee st

5. Yerfahren zur Herstellung einer Legierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu geschmolzenem Aluminium Vorlegierung en aus Aluminium-Eiekel, Aluminium-Eis en-liob, Aluminium-Eisen, Aluminium-Kupfer und Aluminium-SiIiζium in der aufgeführten Reihenfolge zugesetzt werden, wobei jeder Zusatz vor Einführung des nächsten aufr gelöst sein muss, und schliesslich Magnesium in Form des reinen Metalles zugefügt wird«

Dr. beil una

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften*)

in Betracht gezogen worden;

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*) Nichtzutreffendes ist zu streichen.