DE931735C

DE931735C - Process for improving the strength properties of beryllium-containing magnesium alloys

Info

Publication number: DE931735C
Application number: DEK21821D
Authority: DE
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1937-02-16
Filing date: 1938-01-30
Publication date: 1955-08-16

Description

Verfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von berylliumhaltigen Magnesiumlegierungen Die hochprozentigen Magnesium.legierungen sind bekanntlich bei Temperaturen oberhalb etwa 300°, und insbesondere auch in geschmolzenem Zustand, leicht oxyd,i-erbar, und man ,hat daher bereits früher empfohlen, zur Verringerung der Oxydation beim Schmelzen von Magnesiumlegierungen den :letzteren geringe Mengen Calcium zuzusetzen. Neuerdings ist -darauf hingewiesen worden, d.aß auch .ein Zusatz von Beryllium die Neigung zur Oxydation von geschmolzenen Magnesi.umlegierungen verringert, und zwar in noch stärkerem Maße, als dies durch Zusatz von Calcium in Mengen gleicher Größenordnung der Fall .ist. Der erforderliche Berylliumzusatz beträgt dabei o,oo5 bis o,5 %. Im allgemeinen genügt bereits ein Zusatz von o,025 °/o Beryllium, um die Oxydation der geschmolzenen Legierungen, weitgehend zu verringern.Process for improving the strength properties of beryllium-containing magnesium alloys The high-percentage magnesium alloys are known to be easily oxidized at temperatures above about 300 °, and especially also in the molten state, and it has therefore been recommended earlier to reduce the oxidation during Melting magnesium alloys: add small amounts of calcium to the latter. It has recently been pointed out that the addition of beryllium also reduces the tendency to oxidize molten magnesia alloys, and indeed to an even greater extent than is the case with the addition of calcium in amounts of the same order of magnitude. The required addition of beryllium is 0.05 to 0.5 % . In general, the addition of 0.025% beryllium is sufficient to largely reduce the oxidation of the molten alloys.

Es wurde beobachtet, daß eine Zugabe von, Beryllium zu hochprozentigen Magnesiumlegierungen bei der Erstarrung der letzteren zu einem außerordentlich ;grobstrahligen Kristallgefüge führt, :ein Umstand, .der sich in bekannter Weise auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften, insbesondere die Ermüdungsfestigkeit, außerordentlich ungünstig auswirkt und auch sonst noch Nachteile im Gefolge hat (Verzögerung des Konzentrationsausgleichs bei homogenisierender Wärmebehandlung u. ä.). Erfindungsgemäß werden zur Unterdrückung der groben Kristallisation -der beryltiumhaltigen Magnesiumlegierungen .die letzteren in geschmolzenem Zustande mit geringen Mengen Z.irkonbehandelt. Durch einen solchen Zusatz von Zi.rkon wird die Ausbildung eines grobstrahligen Gefüges bei der Kristallisatibn unterdrückt, d. h. die Kornfeinheit der Legierungen ist nach der Erstarrung etwa die gleiche, die bei Legierungen gleicher Art, die jedoch kein Beryllium enthalten und nicht mit Zirkon behandelt werden, beobachtet wird, und auch diie Festigkeitseigenschaften sind im wesentlichen mindestens die gleichen. Andererseits wirkt aber der Gehalt der Legierungen. .an Beryllium in an sich bekannter Weise oxydationsv erhindernd.It has been observed that adding beryllium to high percentage Magnesium alloys in the solidification of the latter to an extraordinarily; coarse grain Crystal structure leads,: a circumstance, which in a known way affects the mechanical Strength properties, especially fatigue strength, are exceptional has an unfavorable effect and also has other disadvantages as a result (delaying the Concentration equalization in the case of homogenizing heat treatment, etc.). According to the invention are used to suppress the coarse crystallization of beryllium-containing magnesium alloys the latter treated in a molten state with small amounts of zirconium. By Such an addition of Zi.rkon will result in the formation of a coarse-grained structure suppressed during crystallization, d. H. is the grain fineness of the alloys after solidification roughly the same as that for alloys of the same type, but which contain no beryllium and are not treated with zirconium, is observed, and also the strength properties are essentially at least the same. On the other hand, however, the content of the alloys has an effect. .an beryllium in per se known Wise anti-oxidation.

Der Zusatz an Zirkon zu den geschmolzenen beryll.iumhaftigen Magnesiumlegierungen kann sich erfindungsgemäß zwischen o,oo5 und o,5°/o bewegen. Im allgemeinen genügt bereits ein Zusatz von oäo5 0/a Zi@rkon, um die Feinkörnigkeit der vergossenen Legierung zu gewährleisten.The addition of zircon to the molten beryllium-containing magnesium alloys can, according to the invention, move between 0.05 and 0.05%. In general it is sufficient already an addition of oäo5 0 / a Zi @ rkon to the fine grain of the cast alloy to ensure.

Der Zusatz von Zirkon erfolgt zweckmäßig .im gleichen Arbeitsgang,, in dem auch das Beryllium der Legierung zugesetzt wird, 4..h. also entweder bei der erstmaligen Herstellung von Legierungen überhaupt oder auch bei der Aufarbeitung von Legierungsabfällen, die an sich berylliumfrei sind und deren Oxydation beim Umschmelzen durch Zugabe von Beryllium entgegengewirkt werden soll.It is advisable to add zirconium in the same operation. in which the beryllium is added to the alloy, 4..h. so either at the first-time production of alloys at all or also during reconditioning of alloy wastes that are free of beryllium per se and their oxidation during Remelting should be counteracted by adding beryllium.

Die Einführung des Zirkons kann ,auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise in Form einer Vorlegierung oder durch Verwendung von Zirkonsalzen, die sich mit dem geschmolzenen Metall unter Reduktion und Bildung einer z,irkonhaltigen Legierung umsetzen.The introduction of the zircon can be done in any way, for example in the form of a master alloy or through the use of zirconium salts that interact with the molten metal with reduction and formation of an alloy containing zirconium realize.

Die Wirkungen der Erfindung sollen nachstehend am Beispiel einer Magnesiumlegierung veranschaulicht werden, d.ie 6% Aluminium, 30/0 Zink und 0,3'/o Mangan enthält. Diese Legierung zeigt in Form von in Sand gegossenen Prüfstäben folgende Festigkeitswerte: Zugfestigkeit = 17,7 lcg/.mm2; Dehnung = q.0/0. Die gleiche Legierung unter Zusatz von o,o25 0l0 Beryllium, zwecks Verhinderung der Oxydation geschmolzen und in gleicher Weise vergossen, ergibt: Zugfestigkeit = 15,4 kg/mm2; Dehnung = 2,9%.The effects of the invention will be illustrated below using the example of a magnesium alloy that contains 6% aluminum, 30/0 zinc and 0.3% manganese. This alloy shows the following strength values in the form of test rods cast in sand: tensile strength = 17.7 lcg / .mm2; Elongation = q.0 / 0. The same alloy with the addition of 0.025.010 beryllium, melted to prevent oxidation and cast in the same way, gives: tensile strength = 15.4 kg / mm2; Elongation = 2.9%.

Bei Zugabe von 0,0350/0 Zirkon zu der letztgenannten Legierung erhält man andererseits P:rüfstäbe, die eine Zugfestigkeit = 17,6 kg/m@m2, Dehnung = 3,5% aufweisen.On the other hand, when 0.0350/0 zirconium is added to the latter alloy, P: test rods are obtained which have a tensile strength = 17.6 kg / m @ m2, elongation = 3.5%.

Der günstige Esnfluß eines gemeinsamen Zu-Satzes von Beryllium und Zirkon gemäß der Erfindung äußert sich bei .allen bekannten hochprozentgen Magneslumlegierungsn. Dank der Gegenwart von B@erysl.ium@ können die Legierungen praktisch ohne Verwendung von Flußmitteln eingeschmolzen werden, ohne daß dabei eine erhebliche Oxydation derselben beobachtet wird',. Auch dann, wenn die Legierungen längere Zeit in geschmolzenem Zustand gehalten werden; treten Abbrandverlus.te durch Oxydation: - .im Gegensatz zu den entsprechenden berylliumfreien Legierungen - praktiosch nicht auf, während andererseits die Möglichkeit, -das Einschmelzen ohne Anwendung von FlußmitteIn vorzunehmen, auch die Gefahr des sonst häufig beobachteten Einschlusses von Salzresten und, der daraus folgenden Korrosion der Legierungen ausschaltet. Dank der durch die Behandlung mit Zirkon erreichten Kornfeinheit -der berylliumhaltigen Legierungen bleibt auch die Dauer einer etwa vorzunehmenden homogenisierenden Wärmebehandlung unverändert, wobei. die Gegenwart des Berylliums .in der Legierung außerdem noch den Vorteil mit sich bringt, d'aß die sonst häufig beobachtete oberflächliche Oxydation der zu vergütenden Werkstücke im Verlauf der Wärmebehandlung unterbleibt.The favorable flow of a common additive of beryllium and Zircon according to the invention is expressed in all known high-percentage magnesium alloys. Thanks to the presence of B @ erysl.ium @, the alloys can be practically without use be melted down by fluxes without significant oxidation the same is observed ',. Even if the alloys have been molten for a long time State to be maintained; burn losses occur through oxidation: - .in contrast to the corresponding beryllium-free alloys - not practical while on the other hand the possibility of -melting without using flux, also the danger of the otherwise often observed inclusion of salt residues and, the eliminates the resulting corrosion of the alloys. Thanks to the treatment Grain fineness achieved with zirconium - the beryllium-containing alloys also remain the duration of any homogenizing heat treatment to be carried out remains unchanged, whereby. the presence of beryllium in the alloy also has the advantage brings with it that the otherwise often observed superficial oxidation of the Workpieces to be tempered are omitted in the course of the heat treatment.

Claims

PATENT CLAIM: Process for improving the strength properties of high-percentage magnesium alloys with a beryllium content of 0.005 to 0.5%, characterized in that the molten alloys are treated with 0.005 to 0.5% zircon.