PL47230B1 - - Google Patents

Description

Znanym jest, ze ciagliwosc stopów cynko¬ wych zostaje silnie obnizona w zakresie niskich temperatur — stopy te staja sie kruche. Miara ich ciagliwosci jest próba udarnosci (bez kar¬ bu), przy czym porównuje sie udarnosc (kgm/cm2 lub kgcm/mm2) w temperaturze poko¬ jowej z udarnoscia w 0°C — 20°C. Wiadomo po¬ nadto, ze ciagliwosc w niskich temperaturach stopów cynkowych wzrasta ze wzrostem zawar¬ tosci aluminium (od 10 i wiecej % aluminium).Jednak przy tym jednoczesnie podwyzsza sie temperatura topnienia, to jest temperatura od¬ lewania stopu jak równiez i jego interwal krzepniecia, co jak wiadomo jest niekorzystne w technologii odlewania cisnieniowego.Opisane ponizej badania dotycza stopów cyn¬ kowych opartych na cynku rafinowanym 99,99 do 99,995, zawierajacych aluminium w ilosci od 1 do 10% (przy stosowaniu aluminium 99,5 do 99,8%-owego) miedz w ilosci 0,1 do 5% (przy stosowaniu miedzi elektrolitycznej) oraz mag¬ nez w ilosci od 0,005 do 0,05% (przy stosowaniu magnezu 99,5%-owego).Wlasciwosci szczególnie typowe dla uzyska¬ nych wyników doswiadczen posiadaja stopy za¬ wierajace 3,5 do 4,3% aluminium, 0,6 do 1% miedzi, 0,02 do 0,05% magnezu (oznaczone dalej Z 410 — zgodnie z DIN 1743) oraz stopy za¬ wierajace 1,5 do 3,5% aluminium, 0,8 do 1,5% miedzi i 0,02 do 0,05 magnezu (oznaczone da¬ lej Z 210).Pomiar udarnosci wykonywano na próbkach odlewanych cisnieniowo o przekroju 6,35 XM5 mm. Uderzajacy jest fakt, ze we wszyst¬ kich seriach badan — przeprowadzonych na du¬ zej ilosci próbek — wyniki uzyskane we wszyst¬ kich temperaturach posiadaly wyjatkowo duzy rozrzut, mianowicie taki, ze równiez i w nis-kich temperaturach otrzymywano czesto dobre wyniki spelniajace praktyczne wymagania.Jak wykazaly wczesniejsze badania, wypel¬ nienie formy w trakcie lania pod cisnieniem odbywa sie w przeciagu ulamka sekundy, wtlo¬ czony stop zostaje poczatkowo rozproszony, a do¬ piero nastepnie laczy sie z naplywajacym meta¬ lem tworzac szybko krzepnacy stop. Wskutek tego zjawiska odlew cisnieniowy uzyskuje spe¬ cyficzna mikroporowatosc, na która ponadto do¬ datkowy wplyw wywiera utlenianie pierwotnie rozproszonego stopu (z wyjatkiem cisnieniowego odlewania w prózni).Udarnosc odlewu, jak równiez i jego odpor¬ nosc korozyjna ulegaja obnizeniu ze wzrostem zawartosci w nim tlenków.W celu unikniecia tych wad podjeto badania nad mozliwoscia obnizenia utleniania stopu w krótkim okresie jego wtrysku do formy od¬ lewniczej. Wiadomo, ze w przypadku stopów na bazie cynku rafinowanego o 99,99%, lub jeszcze korzystniej 99,995% cynku, zawierajacych 0,1 do 10% aluminium, 0,05 do 1% miedzi oraz 0,001 do 0,1% berylu, który moze byc zastapiony cal¬ kowicie lub czesciowo przez cyrkon albo cyrkon i hafn, mozna uniknac powstawania zanieczysz¬ czen tlenkowych, jesli stop praktycznie nie za¬ wiera kadmu, metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, zwlaszcza magnezu oraz metali z grupy arsenu, antymonu, cyny i zelaza, jak równiez krzemu, fosforu, wegla i boru. Maksy¬ malna zawartosc tych zanieczyszczen osobno lub razem, zwlaszcza za smagnezu, nie powinna przekraczac 0,005*/o.Przeprowadzono wiec badania w celu stwier¬ dzenia jak duzy jest ten wplyw szczególnie w procesie odlewania cisnieniowego stopów cynk-aluminium-miedz-magnez, oraz jaka za¬ leznosc istnieje pomiedzy danymi skladnika¬ mi stopów i zawartosciami berylu a udarnoscia tych stopów. Udarnosc stopów Z 410 i Z 210 — najbardziej typowych dla szeregu stopów zawie¬ rajacych 1 do 10% aluminium, 0,1 do 5% miedzi i od powyzej 0,005 do 0,050% magnezu — ozna¬ czono na 100 próbkach dla kazdego z nich.Ponizej zestawione sa wartosci minimalne, maksymalne i srednie udarnosci.Stop Z 410 Temperatura Udarnosc (bez karbu) Wartosci minimalne obnizaja sie silnie juz przy 0°C, aczkolwiek wartosci maksymalne nie pozwalaja jeszcze sadzic o pojawieniu sie kru¬ chosci stopu. Najnizsze wartosci przy —20°C sa juz jednak bardzo krytyczne.Stop Z 210 Temperatura Udarnosc (bez karbu) kgcm/mm2 pomiaruc 40° 20° 0° —20° od 4,5 4 1,5 0,8 do 8,5 8 7 1,8 kgcm/mm2 srednio 7 6 4 1,1 miaru°C 40° 20° 0° —20° od 4 2 1,5 1,3 do 10 9 8,5 2,5 srednio 6 5,5 5 1,8 Stop ten nalezy lac w wyzszej temperaturze (wyzsza temperatura topnienia). Chociaz jego najnizsze wartosci udarnosci sa mniejsze, to jed¬ noczesnie jest on nieco mniej kruchy w niskich temperaturach niz stop Z 410.Z badan przeprowadzonych dla okreslenia wplywu zawartosci berylu i magnezu w kom¬ binacji z kazdym ze stopów cynk-aluminium- -miedz wynika, ze zawartosci berylu ponizej 0,0001% (1 g/tona) nie wywieraja wplywu na udarnosc odlewów cisnieniowych. Skuteczne sa dopiero zawartosci berylu powyzej 0,0001%, zwlaszcza powyzej 0,0003% (3 g/tona). Natomiast zawartosci berylu powyzej 0,01% (100 g/tona) ob¬ nizaja udarnosc stopów wskutek pojawienia sie w ich strukturze berylu albo faz zawierajacych beryl.Przedmiotem wynalazku jest odlewniczy stop cynkowy, zwlaszcza do odlewania cisnieniowe¬ go, o wysokiej ciagliwosci w niskich tempera¬ turach, zawierajacy okolo 1 do 10% alumi¬ nium, okolo 0,1 do 5% miedzi, powyzej 0,005 do 0,05% magnezu, powyzej 0,0001 do ponizej 0,01% berylu i jako reszte cynk rafinowany o 99,99 do 99,995% cynku.Najwieksze prawdopodobienstwo maksymal¬ nej udarnosci uzyskac mozna dobierajac zawar¬ tosci magnezu i berylu w stopie wedlug zesta¬ wienia: Zawartoss magnezu 0,005 do 0,010% 0,010 do 0,020% 0,020 do 0,030% 0,030 do 0,040% 0,040 do 0,050% Najnizsza zawartosc berylu 0,0005 do 0,0015% 0,0010 do 0,0030% 0,0020 do 0,0040% 0,0030 do 0,0050% 0,0040 do ok. 0,0080% Stopy wedlug wynalazku — na przykladzie stopów oznaczonych Z 410 Be i Z 210 Be — posiadaja udarnosc: — 2 —Stop Z 410 Be Temperatura Udarnosc (bez karbu) kgcm/mm* pomiaru°C od do srednio 40° 6,5 12 9,5 20° 6 11,5 9 0° 5 11,5 8 —20° 2,5 3,5 2,8 Stop Z 210 Be Temperatura Udarnosc (bez karbu) kgcm/mma pomiaru°C od do srednio 40° 7,5 13 10 20° 7 12,5 10 0° 6,5 11,5 9,5 —20* 3 4,5 3,8 Oba stopy wykazuja wyzsza udarnosc we wszystkich temperaturach i to zarówno w war¬ tosciach minimalnych, maksymalnych jak i srednich. Wynika to równiez z zalaczonych wy¬ kresów, które na rys. 1 przedstawiaja udarnosc (kgcm/mms) grupy stopów Z 410 i Z 410 Be, a na rys. 2 — udarnosc grupy stopów Z 210 — i Z 210 Be, przy czym dodatek „Be" oznacza, ze stopy zawieraja beryl w ilosciach wedlug wy¬ nalazku.Srednie wartosci udarnosci tych stopów sa równe lub wieksze od maksymalnych udarnosci analogicznych stopów nie zawierajacych berylu.Podobnie minimalne wartosci udarnosci stopów wedlug wynalazku sa równe lub wieksze od srednich wartosci udarnosci analogicznych sto¬ pów nie zawierajacych berylu. Przy czym w zadnym przypadku nie stwierdzono udarnosci mniejszej od krytycznej wartosci 1,5 kgcm/mm2.Wieksza odpornosc na korozje znajduje wy¬ raz w porównaniu udarnosci stopów po dziala¬ niu na nie para wodna o temperaturze 95° w ciagu 10 dni.Udarnosc (bez karbu), kgcm/mm* po dzialaniu pary wodnej o temperaturze 95°, w ciagu 10 dni: Z 410 Z 410 Be Z 210 Z 210 Be Od 1,10 2,40 2,0 3,8 do 2,50 4,20 5,4 9,0 srednio 1,60 3,30 3,5 6,8 Stwierdzono, ze korzystnie jest wprowadzac beryl do stopów w postaci stopu pomocniczego skladajacego sie z aluminium, magnezu i berylu, na przyklad 90—95% aluminium, 5—3% berylu, 5—2% magnezu; albo stopu skladajacego sie z aluminium, miedzi i berylu, na przyklad 50% aluminium; 49,8% miedzi i 0,2% berylu, ewen¬ tualnie rozcienczonych cynkiem rafinowanym; albo tez w postaci stopu pomocniczego sklada¬ jacego sie z aluminium, miedzi, magnezu i be¬ rylu, na przyklad 50% aluminium, 48,8% mie¬ dzi, 1,0% magnezu i 0,2*/t berylu, ewentualnie rozcienczonego cynkiem rafinowanym. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Odlewniczy stop cynkowy, zwlaszcza do od¬ lewania cisnieniowego, o wysokiej ciagliwo- sci w niskich temperaturach, znamienny tym, ze zawiera od 1 do 10% aluminium, od 0,1 do 5% miedzi, od 0,005 do 0,05% magnezu, od 0,0001 do 0,01% berylu, przy czym reszte sta¬ nowi cynk rafinowany o zawartosci 99,99 do 99,995% cynku.
2. 2. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawartosc magnezu i berylu sa uzaleznione pomiedzy soba i mieszcza sie w nastepuja¬ cych zakresach: Zawartosc Mg 0,005 do 0,010% 0,010 do 0,020% 0,020 do 0,030% 0,030 do 0,040% 0,040 do 0,050% Najnizsza zawartosc Be 0,0005 do 0,0015% 0,0010 do 0,0030% 0,0020 do 0,0040% 0,0030 do 0,0050% 0,0040 do ok, 0,0080%
3. 3. Sposób wytwarzania stopu wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze do kapieli dodaje sie beryl w postaci stopu pomocniczego.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze beryl dodaje sie w postaci stopu pomocni¬ czego, który sklada sie z 90 — 95% alumi¬ nium, 5 — 3% berylu i 5 — 2% magnezu oraz jest rozcienczony cynkiem rafinowa¬ nym.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze beryl dodaje sie w postaci stopu pomocni¬ czego, który sklada sie z 50% aluminium, 49,8% miedzi, 0,2% berylu, oraz jest rozcien¬ czony cynkiem rafinowanym.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze beryl dodaje sie w postaci stopu pomocni¬ czego, który sklada sie z 50% aluminium, 48,8% miedzi, 1,0% magnezu, 0,2% berylu oraz jest rozcienczony cynkiem rafinowanym. Stolberger Zink Aktiengesellschaft fur Bergbau und Hiitenbetrieb Zastepca: inz. Zbigniew Kaminski rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 47230 Fig.I Fig. 2 9A BlBLJOTEKAl Urzedu Potentowegol ZG „Ruch" W-wa, zam. 596-63 naklad 100 egz. PL