CH149753A - Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumgusslegierung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung einer     Aluminiumgusslegierung.       Die Eigenschaft einer Reihe von Alu  miniumlegierungen durch     "Altern",    das heisst  durch ein einfaches Liegenlassen bei Zimmer  temperatur unter Umständen nach vorher  gegangener mechanischer und     thermischer     oder besonderer Wärmebehandlung, eine Ver  besserung ihrer physikalischen Eigenschaf  ten zu erlangen, wurde wiederholt beobachtet  und auch bei einer Reihe von Aluminium  legierungen praktisch verwertet, so zum Bei  spiel bei den Blech-, Zieh- usw. Legierungen,       Duralumin,        Aludur    usw. (D. R.

   P.     244554)     und bei den     C-russlegierungen        Alneon,        Neova-          lium    usw. Bei allen diesen Legierungen ging  man von dem     Standpunkt    aus, dass es anzu  streben sei, möglichst Mischkristalle zu er  halten, die in inniger -Verbindung mit dem       Eutektikum    ein gleichmässiges     metallogra-          phisches    Bild ergaben, da Einlagerungen  nicht aufgenommener Bestandteile eine Schä  digung der Kohärenz     interkristalliner    Art    zur Folge haben     müssten.    Trotzdem ist es bei  keiner dieser Legierungen gelungen,

   den       Wünschen    der Praxis voll zu entsprechen  und so dem     Aluminium    neue Anwendungs  gebiete zu erschliessen, bei denen wesentlich  höhere Beanspruchungen ermöglicht und vor  allem eine hervorragende     Bearbeitbarkeit,     wie sie zum Beispiel ein gutes     Drehmessing     besitzt, erreicht worden wären. Da die     Be-          arbeitbarkeit    ungefähr der     Brinellhärte    pro  portional ist, kommt es darauf an, über etwa       12,0    HB zu steigen.

   Den Aluminiumgiesse  reien, besonders in Amerika, ist es gelungen,  vor allem bei der Herstellung von Kolben  durch eine     Erhitzungsmethode    mit Ab  schrecken und Tempern     (heat        treatment        and          quenching)    auf     Brinellzahlen    bis maximal  <B>150</B> zu kommen. Jedoch ist dieses Verfahren  infolge der     notwendigen    Öfen teuer und für  grosse Stücke, wie zum Beispiel Flugmotoren  gehäuse und ähnliches, nicht mehr anwend-      bar, weil die Stücke sich verziehen und in  ihnen Spannungen auftreten.

   Auch die neuen  Legierungen     Alneon    und     Neonalium,    die  diese Heissbehandlung ausschalten, erreichen  diese Werte nach den in der Literatur an  gegebenen Werten nur teilweise bei den  Spitzen.  



  Durch eingehende Arbeiten ist es nun ge  lungen, Legierungen herzustellen, die ohne  eine besondere Behandlung sofort nach dem  Guss     Brinellhärten    bis zu 170 und mehr auf  weisen, wobei diese Härten infolge der Selbst  veredelung sogar bis zu 2'00 steigen. Hierbei  hat es sich gezeigt, dass austretende Einlage  rungen von Legierungsbestandteilen nicht  schädlich wirken, wenigstens soweit die     Bri-          nellhärte,    die     Bearbeitbarkeit,    Verschleiss  widerstand, die     Biegungsfestigkeit,    Wärme  ausdehnung und Warmhärte, in Betracht  kommen.

   Die Warmhärte nähert sich sogar  der des     Gusseisens.    Der Ausdehnungskoeffi  zient beträgt im     Mittel    für 20 bis<B>300'</B> etwa  19 bis 2,0 X     10-6.    Hierdurch ist die Mög  lichkeit geboten, Teile aus Aluminiumlegie  rungen herzustellen, für die bisher nur  Schwermetalle in Frage kommen konnten,  und so das geringere spezifische Gewicht  nutzbringend in Anwendung zu bringen.  



  Gleichzeitig haben die Arbeiten aber auch  den Weg gewiesen, sich von Zufallsergeb  nissen bei der Zusammensetzung der Legie  rungen     unabhängig    zu machen, da die Grund  lage der Selbstveredelung (Altern) ermittelt  werden konnte. Die bisher weit verbreitete  Ansicht, dass die     "Alterung"    auf Magnesium  silizid oder     Calciumsilizid    oder ähnliches  allein     zurückzuführen    sei, hat sich als nicht  richtig     erwiesen,    da diese Verbindungen bei  bestimmten Legierungen, wo sie vorhanden  waren, ohne jeden Einfluss geblieben sind.  Trotzdem soll nicht     bestritten    werden, dass  ihr Vorhandensein eine Hilfe für die Ver  besserung der Eigenschaften- darstellt.

   Die  eigentliche Grundlage     für    die "Selbstverede  lung" besteht jedoch in dem Vorhandensein       intermetallischer    Verbindungen, bei denen  eine Komponente ein Alkali- oder     Erdalkali-          metall    sein muss, während für die andern    Komponenten in allererster Linie die Metalle  der I. und     VI.    Gruppe des periodischen Sy  stems und demnächst die der     VII.    und     VIII.     Gruppe in Betracht kommen. Die fertigen  Legierungen zeigen selbst bei weitgehender  mikroskopischer Auflösung ein äusserst feines  Gefüge und eine starke Bindung der ein  zelnen Gefügebestandteile.

   Grundbedingung  ist für den erstrebten Zweck jedoch das Auf  treten     intermetallischer    Verbindungen, Kom  ponenten, die dieser Voraussetzung nicht ent  sprechen, sind wertlos und unter Umständen  sogar schädlich.  



  Die     metallographische    Untersuchung zeigt  auch, dass entgegen der bisherigen Annahme  gerade Legierungen, bei denen einzelne Ge  fügebestandteile nicht als Mischkristalle oder  im     Eutektikum,    sondern frei in     kugel-    oder  unregelmässiger Gestalt vorliegen, zum Bei  spiel Wolfram, eine erhebliche Bedeutung  für die zu erreichenden Eigenschaften be  sitzen und die Kohärenz nicht schädigen, wie  es vorhin schon angedeutet wurde. Das     etwa     vorhandene     Silizid    wirkt dabei jedenfalls  ebenso wie bei den bekannten     Legierungen     verfestigend ein, hat jedoch allein nicht den  gewünschten Erfolg, was auch schon an  gedeutet wurde.  



  Das Verfahren besteht also erfindungs  gemäss darin, dass dem flüssigen Aluminium  bad Zwischenlegierungen, die Schwermetalle,  insbesondere der Gruppen I und     VI,        VII    und       VIII    des periodischen Systems enthalten, in  üblicher Weise beigegeben     werden    und nach  träglich dem gleichmässigen Legierungsbad  ein Leichtmetall, das die Fähigkeit besitzt,  sich mit den Schwermetallen zu     inter-          metallischen    Verbindungen zu     vereinigenf     also Alkali oder Erdkali vorzugsweise in  Form von Metall oder einer Zwischenlegie  rung zugesetzt     wird,

      worauf man die Legie  rung einem     Alterungsprozess    durch Ziegen  lassen unterwirft, wodurch Selbstveredelung  eintritt.   Man verfährt bei der Herstellung vorteil  haft wie folgt:  Geschmolzenem handelsüblichem Alumi  nium werden Schwermetalle in Form ihre           :auf    dem Markt erhältlichen Zwischenlegie  rungen mit Aluminium bei     Temperaturen    zu  gesetzt, die so niedrig liegen, dass ein Ver  brennen des Aluminiums nicht     eintreten     kann.

   Nach völliger Auflösung der Zusatz  legierungen wird beispielsweise eine     Mg-Le-          gierung    oder metallisches Magnesium bei  einer niedrigeren     Temperatur,    etwa 800   C  zugesetzt und untergetaucht, und zwar vor  teilhaft in einer Menge, die entsprechend dem  Gehalt auf die Gesamtmetallmenge berechnet,  1,5 % Magnesium nicht übersteigt. Die auf  der Schmelze vorhandene Krätze (Metall  oxyde) wird vor Zugabe des Magnesiums  nicht entfernt, sondern nur zur Seite gescho  ben und dann gut durchgemischt. Ein Teil  des Magnesiums wirkt hierbei als     Desoxy-          dationsmittel,    während der Rest als Legie  rungsbestandteil in Lösung geht.

   Beim Guss  hat es sich - als günstig erwiesen, keine zu  langsame Abkühlung eintreten zulassen; je  doch ist eine besonders scharfe Schreck  wirkung im allgemeinen nicht erforderlich.  Es genügt also bei der Herstellung der Le  gierung die bei normalem Schmelzen übliche  Sorgfalt, worin auch ein wichtiger Vorteil  des Verfahrens besteht.  



  Will man ein fertiges     Gussstück    mit Ein  lagerungen von Wolfram oder Chrom     bezw.     von beiden Metallen erzielen, so verfährt man  zweckmässig in der Weise, dass man dem flüs  sigen Aluminiumbad eine Wolfram- oder       bezw.    und     Chromaluminiumlegierung    zu  setzt.  



  Als Beispiel sei eine Legierung genannt,  die in der beschriebenen Art hergestellt, mit  einer Zusammensetzung von 2 %     Cr,    1 % W,  15 %     Cu,    0,5 % Ni, 0;5 % Mg, 2 %     1VTn    sofort  nach dem Guss eine     Brinellhärte    von rund  1.70 bei einem spezifischen Gewicht von etwa  3,115 hat. Unter Umständen würden derartige  Legierungen eine grosse Bedeutung für den  Guss von Kolben haben und auch für andere  Anwendungsgebiete, zum Beispiel für Teile  von Setzmaschinen,     Schuhmaschinen    usw. be  sonders geeignet sein.  



  Infolge der leichten     Herstellbarkeit    und       benauen    Dosierungsmöglichkeit der einzelnen    Legierungsbestandteile ist es ohne weiteres  möglich, eine beliebige Anzahl von Varia  tionen herzustellen, die man auf Grund der       gewünschten    Eigenschaften dem Verwen  dungszweck anpassen kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer Alu miniumgusslegierung, dadurch gekennzeich net, dass man dem flüssigen Aluminiumbad Zwischenlegierungen, die Schwermetalle ent halten, zugibt und hernach dem homogenen Legierungsbad ein solches Leichtmetall zu setzt, das die Fähigkeit besitzt, sich mit Schwermetallen zu intermetallischen Verbin dungen zu vereinigen, worauf man die Le gierung einem Alterungsprozess durch Ziegen lassen unterwirft, wodurch Selbstveredelung eintritt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetall ein Alkalimetall zur Verwendung gelangt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetall ein Erdalkalimetall zur Verwendung gelangt. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall der Legierung in Form einer Zwischenlegie rung zugesetzt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Alu miniumbad eine Wolframaluminiumlegie- rung zugesetzt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Alu miniumbad eine Chrom-Aluminiumlegie- rung zugesetzt wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Alu miniumbad eine Wolfram-Chrom-Alumi- niumlegierung zugesetzt wird.