CH168202A

CH168202A - Aluminum-silicon alloy.

Info

Publication number: CH168202A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesel Metallgesellschaft
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1932-02-05
Filing date: 1933-02-06
Publication date: 1934-03-31

Description

  

      Aluminium-Silizium-Legierung.       Es ist bekannt, dass     Aluminium-Silizium-          Legierungen    mit vorwiegend     eutektischem     Gefüge, das sind Legierungen, die 8 bis 15  Silizium     enthalten,    durch Behandlung mit       Alkalimetallen,    in erster Linie Natrium, in  ihrem Gefüge verfeinert werden, wodurch  Festigkeit und Dehnung erhöht werden.  Diese Behandlung bezeichnet man allgemein  als "Modifizierung".  



  Gelegentlich wurde vorgeschlagen, diesen       Legierungen    weitere Zusätze zu geben. Es  wurde jedoch gefunden; sass hierbei leicht eine  Beeinträchtigung der Dehnung erfolgte, so       dass,    von weiteren Versuchen Abstand genom  men und zum Teil sogar vor dem Zusatz wei  terer     Komponenten.    gewarnt wurde. Selbst  verständlich sind anderseits die nicht modi  fizierten Aluminiumlegierungen mit höheren       Siliziumgehalten    durch Zusatz von Schwer  metallen weiter entwickelt worden.

   Hierbei  handelt es sich jedoch um einen andern  Typus von Legierung mit andern Eigen  schaften und andern     Verwendungszwecken.       Es. wurde nun gefunden,     dass    im Gegen  satz zu den bisherigen Anschauungen solche  Aluminiumlegierungen eine bemerkenswerte  Verbesserung mechanischer Eigenschaften,  und zwar insbesondere der Streckgrenze und  der Ermüdungsfestigkeit aufweisen, .die ge  kennzeichnet sind durch     einen    Gehalt von 8  bis<B>15%</B> Silizium, 0,1 bis<B>0,6%</B> Magnesium  und     ausserdem    bis 1 % an mindestens einer,  die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit be  dingenden. Legierungskomponente.  



  Der     Magnesiumgehalt    beträgt     zwischen     0,1 bis 0,6 %, wird jedoch     vorzugsweise    bei  0,3 % liegen, da sich hier die     günstigsten     Wirkungen auf Streckgrenze und Ermü  dungsfestigkeit gezeigt haben, ohne     dass    Deh  nung und Giessfähigkeit bereits in unzuträg  lichem Ausmass vermindert wurden. Über  steigt der     Magnesiumgehalt    1 %, so sinken  bereits Festigkeit und Dehnung erheblich.  



  Als die Erhöhung der     Ermüdungsfestig-          keit    bedingende Legierungskomponente kann  Mangan     verwendet    werden. Der Manganzu-      Satz liegt zweckmässig zwischen 0,1 bis 0,8 %,  vorzugsweise jedoch bei 0,5 %. An Stelle des       Mangans        bezw.    in Ergänzung dazu können  mit annähernd - wenn auch nicht ganz glei  chem -     Effekt    die Metalle Chrom, Nickel,  Kobalt, Titan,     Molybdän,    Wolfram oder       Vanadium    verwendet werden.

   In jedem Falle  ist jedoch darauf zu achten, dass der Zusatz  dieser Metalle, ob er nun einzeln oder     kom-          biniert    erfolgt,<B>1%,</B> der von     Molybdän    und       Vanadium    vorzugsweise<B>0,3%</B> nicht über  steigt. Die     Gesamtsumme    der genannten       Schwermetallzusätze    inklusive Mangan soll  also unter 1 % liegen.  



  Ein Zusatz von Kupfer,     Calcium    oder  Eisen ist zu vermeiden,     @da    diese Metalle so  wohl für sich, wie in     Kombinationen    mit den  andern     ungünstige    Wirkungen gerade auf die       Eigensehaften    ausüben, die man von den  modifizierten     Aluminium-Silizium-Legierun-          gen        erwartet.     



  Eine gewisse weitere Verbesserung kön  nen die     Legierungen    noch durch eine Wärme-:       behandlung    erfahren. Es hat sich hierbei er  geben,     dass    diese auf zweifache Art ausge  führt werden kann. Zunächst gelingt es. be  reits bei einem einfachen Anlassen auf 140  bis 185  , vorzugsweise 150  , während mehre  rer Stunden nach dem Guss     Festigkeit    und  Härte und in kleinem Umfange auch Deh  nung zu steigern.     Legierungen.    dieser Art  werden nachfolgend als     "getempert"    be  zeichnet.  



  Zur Erreichung der höchsten     Werte    kann  eine zweite     Art    der Wärmebehandlung  durchgeführt werden, die in einem Erhitzen  .der     gegossenen    Stücke auf 500     bis    520' C,  Abschrecken und Anlassen bei etwa<B>150'</B> be  steht. Diese zweite     Art    der Wärmebehand  lung ist .die bei Aluminiumlegierungen viel  fach angewendete, während die     erste    Art bis  her nur ausnahmsweise bekannt war.  



  Im folgenden sei durch einige Beispiele  die Erfindung noch weiterhin erläutert.       Aluminiumsiliziumlegiernngen    mit etwa  12 % Silizium zeigten bisher nach der Modi  fizierung etwa folgende Werte:    Streckgrenze bei 0,1 % bleiben  der Dehnung 5<B>kg/mm'</B>  Zugfestigkeit 19     kg/mm2     Dehnung 5  Dauerfestigkeit 6,5 kg/mm'    Es wurde nun eine derartige Legierung  geschmolzen und     mit    Zusätzen von     0,3%     Magnesium und<B>0,3%</B> Mangan versetzt. Die  Legierung zeigte jetzt eine     Festigkeit    von  21     kg/mm2,    eine Dehnung von<I>7</I>     %o,    eine  Streckgrenze von 9,5     kg/mm2    und eine Dauer  festigkeit von 7,2 kg/mm'.

    



  Bei einer Wärmebehandlung     bestehend     aus     vierstündigem    Glühen bei<B>510,</B> Ab  schrecken und zwanzigstündigem Anlassen  bei<B>150,'</B> ergaben sich für diese Legierung  folgende Werte:       Festigkeit        Sandguss    25     kg/mm\          Kokillenguss    28     kg/mm2     Dehnung     Sandguss    2       Kokillenguss    1  Streckgrenze     Sandguss,    21     kg/mm'          Kokillenguss    24<B>kg/mm</B> 2       Dauerfestigkeit        Sandguss   <B>7,

  5</B> kg/mm'       Kokillenguss    11     kg/mm2     Eine Legierung, die 12/o Silizium, 0,5  Chrom,     0,5%    Magnesium,     Rest    Aluminium  enthielt, zeigte als     Sandguss    folgende Eigen  schaften:  Festigkeit 16     kg/mm'     Streckgrenze 7 kg/mm'  Dehnung 2  Dauerfestigkeit 6;8     k,-,/mm'     Diese Legierung wurde während 20 Stun  den bei<B>150'</B>     getempert    und hatte jetzt fol  gende Werte:

    Festigkeit 20     kg/min-          Dehnung    1  Streckgrenze 1'3     kg/mm2          Dauerfestigkeit    7-8 kg/mm'  Bei einer Wärmebehandlung durch Glü  hen, Abschrecken und künstlichem Altern  steigerten sich die Werte wie folgt:  Festigkeit 30     kg/mm'          Dehnung    1  Streckgrenze 24 kg/mm'       Ermüdungsgrenze    8,5 kg/mm'



      Aluminum-silicon alloy. It is known that aluminum-silicon alloys with a predominantly eutectic structure, that is, alloys that contain 8 to 15 silicon, are refined in their structure by treatment with alkali metals, primarily sodium, whereby strength and elongation are increased. This treatment is commonly referred to as "modification".



  Occasionally it has been suggested to add further additives to these alloys. However, it was found; The elongation was slightly impaired here, so that further tests were dispensed with and in some cases even before further components were added. was warned. Of course, on the other hand, the non-modified aluminum alloys with higher silicon contents have been further developed through the addition of heavy metals.

   However, this is a different type of alloy with different properties and different uses. It. It has now been found that, in contrast to previous views, such aluminum alloys have a remarkable improvement in mechanical properties, in particular the yield point and fatigue strength, which are characterized by a content of 8 to 15% Silicon, 0.1 to <B> 0.6% </B> magnesium and also up to 1% of at least one that increases the fatigue strength. Alloy component.



  The magnesium content is between 0.1 and 0.6%, but is preferably 0.3%, since the most favorable effects on yield point and fatigue strength have been shown here without the elongation and pourability being reduced to an inadmissible extent . If the magnesium content rises above 1%, then the strength and elongation decrease considerably.



  Manganese can be used as an alloy component which increases the fatigue strength. The manganese content is expediently between 0.1 and 0.8%, but preferably 0.5%. Instead of manganese respectively. In addition, the metals chromium, nickel, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten or vanadium can be used with approximately - albeit not quite the same chemical - effect.

   In any case, however, it must be ensured that the addition of these metals, whether it is made individually or in combination, <B> 1% </B>, that of molybdenum and vanadium preferably <B> 0.3% </ B> not over rises. The total of the heavy metal additives mentioned, including manganese, should therefore be less than 1%.



  The addition of copper, calcium or iron is to be avoided, since these metals, both individually and in combination with the others, exert unfavorable effects on the properties expected of the modified aluminum-silicon alloys.



  The alloys can be further improved by heat treatment. It has been found here that this can be carried out in two ways. At first it works. already with a simple tempering to 140 to 185, preferably 150, for several hours after casting, strength and hardness and, to a lesser extent, also elongation can be increased. Alloys. of this type are hereinafter referred to as "tempered".



  In order to achieve the highest values, a second type of heat treatment can be carried out, which consists of heating the cast pieces to 500 to 520 ° C., quenching and tempering at around <B> 150 '</B>. This second type of heat treatment is often used for aluminum alloys, while the first type was only known in exceptional cases.



  In the following, the invention is further illustrated by a few examples. Aluminum-silicon alloys with about 12% silicon have so far shown the following values after the modification: Yield strength at 0.1%, the elongation remains 5 <B> kg / mm '</B> tensile strength 19 kg / mm2 elongation 5 fatigue strength 6.5 kg / mm 'Such an alloy was now melted and admixed with 0.3% magnesium and <B> 0.3% </B> manganese. The alloy now showed a strength of 21 kg / mm2, an elongation of <I> 7 </I>% o, a yield point of 9.5 kg / mm2 and a fatigue strength of 7.2 kg / mm '.

    



  A heat treatment consisting of four hours of annealing at <B> 510, </B> quenching and twenty hours of tempering at <B> 150, '</B> resulted in the following values for this alloy: Strength of sand casting 25 kg / mm \ permanent mold casting 28 kg / mm2 elongation sand casting 2 permanent mold casting 1 yield point sand casting, 21 kg / mm 'permanent mold casting 24 <B> kg / mm </B> 2 fatigue strength sand casting <B> 7,

  5 kg / mm 'Chill casting 11 kg / mm2 An alloy containing 12 / o silicon, 0.5 chromium, 0.5% magnesium, the remainder aluminum, showed the following properties as a sand casting: strength 16 kg / mm 'Yield strength 7 kg / mm' Elongation 2 fatigue strength 6; 8 k, - / mm 'This alloy was tempered for 20 hours at <B> 150' </B> and now had the following values:

    Strength 20 kg / min- Elongation 1 yield point 1'3 kg / mm2 Fatigue strength 7-8 kg / mm 'During a heat treatment by annealing, quenching and artificial aging, the values increased as follows: Strength 30 kg / mm' Elongation 1 yield point 24 kg / mm 'fatigue limit 8.5 kg / mm'

Claims

PATENT CLAIM: Aluminum alloy, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and also up to 1% of at least one alloy component that increases the fatigue strength. SUBClaims 1. Aluminum alloy according to patent application, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and 0.1 to 0.8% Manganese. ?. Aluminum alloy according to patent claim, characterized by a Ge content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and up to 1% chromium.

3. Aluminum alloy according to the claim, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0 "; 6% magnesium and up to 1% nickel. D. Aluminum alloy according to the claim, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and up to 1% cobalt. 5. Aluminum alloy according to patent claim, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% Magnesium and up to 1% tungsten. 6. Aluminum alloy according to patent claim, characterized by a content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and up to 1% Titanium.

7. Aluminum alloy according to patent claim, characterized by a Ge content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and up to 0.3% molybdenum. B. aluminum alloy according to patent claim, characterized by a Ge content of 8 to 15% silicon, 0.1 to 0.6% magnesium and up to 0.3% vanadium. 9. Aluminum alloy according to the patent claim, characterized in that the same has been left for several hours at temperatures below 180 after casting. 10.

Aluminum alloy according to the patent claim, characterized in that after casting it has been annealed, quenched and then tempered at temperatures below 520 '. 11. Aluminum alloy according to patent claim, characterized in that the same has been modified by treatment with an alkali metal.