CH186889A - Verfahren zur Veredelung von Magnesiumlegierungen durch eine Ausscheidungshärtung bewirkende Wärmebehandlung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Veredelung von     Magnesiumlegierungen    durch eine       Ansacheidungshärtung    bewirkende Wärmebehandlung.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zur Veredelung von solchen     Magnesiumlegie-          rungen,    .die einer durch Wärmebehandlung       herbeigeführten    Ausscheidungshärtung zu  gänglich sind, und zwar     insbesondere    von       Magnesiumlegierungen    mit     zwischen    3 und  12     %    Aluminium.  



  Für die Veredelung, derartiger Legierun  gen ist bereits vorgeschlagen worden, die Le  gierungen zunächst einer Wärmebehandlung  in einem Temperaturbereich steigender Lös  lichkeit des zur Bildung von Mischkristallen  befähigten     Legierungsbestandteils    zu unter  werfen     (Homogenisierungsstufe),    und darauf  die Legierung entweder abzuschrecken und  anschliessend in einem tiefer gelegenen Tem  peraturbereich anzulassen, oder aber sie einer  künstlich verzögerten Abkühlung aus dem  erstgenannten Temperaturbereich zu unter  werfen     (Anlassstufe).     



  Theoretisch würde die obere Grenze für  die in der     Homogenisierungsstufe    anzuwen  denden Temperaturen durch den Solidus-    Punkt der Legierung gebildet     werden,    und  da anderseits die Diffusionsgeschwindigkeit  der Legierungsmetalle mit steigenden Tem  peraturen stark zunimmt, liegt es nahe,  zwecks Abkürzung der Behandlungsdauer  die Glühbehandlung bei Temperaturen mög  lichst nahe unterhalb des     Soliduspunktes     durchzuführen.  



  Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt,  dass die     Anwendung    so hoher Temperaturen  zu einem     teilweisen    Schmelzen der Legierun  gen, und damit auch zu Formänderungen  von der Wärmebehandlung zu unterwerfen  den Werkstücken führt.  



  Es wurde nun gefunden, dass dieses mit  der Theorie. anscheinend in Widerspruch  stehende Verhalten der Legierungen darauf  zurückzuführen ist, dass dieselben bei der  Abkühlung nicht in dem sich aus dem Pha  sendiagramm ergebenden Gleichgewicht er  starren. Die sich bei der Abkühlung bilden  den     magnesiumreichen    Primärkristalle neh  men nämlich infolge der geringen Diffusions-           geschwindigkeit    nicht die der Sättigungs  grenze im festen Zustande entsprechende  Menge an Legierungsmetallen,     beispielsweise     Aluminium, in fester Lösung auf, so     dass    mehr  oder weniger grosse Anteile der letzteren in  Form eines     interkristallinen    Netzwerkes aus  geschieden werden,

   dessen Schmelzpunkt an  scheinend mit dem des bei höheren Fremd  metallgehalten auftretenden     Eutektikums          übereinstimmt.    Man hat infolgedessen bei  der     Wärmebehandlung    dieser Legierungen  nur Temperaturen zur     Anwendung    bringen  können, die unterhalb dieser     eutektischen     Temperatur liegen und die zur Erzielung  der beabsichtigten Homogenisierung über  entsprechend lange Zeiträume hinaus auf  rechterhalten werden mussten. Da die hier  bei in Frage kommenden Zeiträume sich  nach mehreren Tagen bemessen, wird die  lange Dauer dieser Glühbehandlung im prak  tischen Betriebe als ausserordentlich störend  empfunden.  



  Es wurde nun beobachtet, dass schon nach  einer verhältnismässig kurzzeitigen Wärme  behandlung bei     Temperaturen    dicht unter  halb der     eutektischen    Temperatur die Haupt  menge des     interkristallin    eingelagerten, leicht  schmelzbaren Netzwerkes verschwindet, in  dem nämlich beträchtliche Anteile des letzte  ren in Form einer festen Lösung in die an  fangs noch ungesättigten primären     Magne-          siumkristalle    eintreten.

   Ist dieser Zustand  aber einmal erreicht, so erscheint eine nach  trägliche Steigerung der Behandlungstempe  ratur bis und über die     eutektische    Tempera  tur ohne die Gefahr möglich, dass infolge der       Gegenwart    leicht schmelzbarer Gefügebe  standteile ein teilweises Schmelzen der Le  gierungen, insbesondere von Werkstücken,  mit seinen unerwünschten Folgeerscheinun  gen     eintritt.    Natürlich darf bei. dieser Stei  gerung die der Legierungszusammensetzung  auf Grund -des     Zustandsdiagrammes    entspre  chende     Solidustemperatur    nicht     überschritten          werden.     



  In der Zeichnung ist beispielsweise die       magnesiumreiche    Seite des Zustandsdia  gramms der Magnesium-Aluminium-Legie-         rungen    wiedergegeben. Die ausgezogenen Li  nien<I>A, B,</I>     C,    entsprechen den theoretischen       Phasengrenzen    im Gleichgewichtszustand der  Legierungen, während die gestrichelt ge  zeichneten Linien<I>D, E, F,</I> die bei einer nor  malen Abkühlung der Legierungen aus dem  geschmolzenen Zustand sich einstellenden  tatsächlich beobachteten Verhältnisse wieder  geben.  



  Gemäss Erfindung wird die zur Homo  genisierung dienende Wärmebehandlung der  Legierungen derart durchgeführt, dass die  Behandlungstemperatur der Legierungen un  terhalb der     eutektischen    Temperatur liegt,  bis der Hauptteil der in den Korngrenzen  ausgeschiedenen     fremdmetallreichen    Bestand  teile durch Diffusion in die primären Kri  stalle zum Verschwinden gebracht ist, als  dann aber mindestens bei der     eutektischen     Temperatur liegt.  



  Die Wirkung der ersten Behandlung bei  unterhalb der     cutelitischen    Temperatur be  steht nach dem Vorgesagten darin, dass der       Hauptteil    der in den Korngrenzen ausge  schiedenen     fremdmetallreichen    Bestandteile  durch Diffusion in die primären Kristalle  zum Verschwinden gebracht werden. Im  Hinblick auf die Zeichnung bedeutet dies,  dass die gestrichelten Linien     D,    E, F, nach  links verschoben werden, so dass sie sich den  ausgezogenen Linien<I>A, B,</I> C, allmählich  nähern und schliesslich mit ihnen zusammen  fallen.  



  Hieraus folgt aber, dass die Temperatu  ren, . bei denen ein auch nur teilweises  Schmelzen von Bestandteilen der Legierung  stattfindet, infolge des Verschwindens dieser  leichtschmelzenden Bestandteile steigen und  zum Schluss mit der ausgezogenen     Solidus-          linie    im Zustandsdiagramm zusammenfallen.  Dies heisst aber nichts anderes, als dass im  Anschluss eine Wärmebehandlung bei Tem  peraturen, die bei oder oberhalb der     eutelk-          tischen    liegen,, vorgenommen und so die Ho  mogenisierung in entsprechend kürzerer  Zeit zum Abschluss gebracht werden kann.  



  Nach der bisher üblichen Behandlungs  weise wurde für die Homogenisierung      von     Magnesium-Aluminium-Legierungen    eine  Wärmebehandlung, bei 430' während etwa  72 Stunden für erforderlich gehalten. Nach  dem vorliegenden Verfahren dagegen, bei  dem zunächst beispielsweise eine     Vorbehand-          lung    bei 430" während etwa 6 bis 9 Stunden  erfolgen kann, kann die gleiche Wirkung  schon nach einer Nachbehandlung bei 440   während etwa 15 bis 8 Stunden erreicht wer  den, so dass die Gesamtdauer der Wärme  behandlung nur etwa 21 bis 17 Stunden be  trägt.  



  Die Wärmebehandlung bei den insbeson  dere gegenüber der     eutektischen    Temperatur  erhöhten Temperaturen kann unmittelbar im  Anschluss an die     Vorbehandlung    vorgenom  men werden. Man kann aber auch nach Ab  schluss der     Vorbehandlung    den Werkstoff  abschrecken und ihn später der Nachbehand  lung bei der erhöhten Temperatur unter  werfen.  



  Weitere Versuche haben gezeigt, dass  man die Temperatur der     Vorbehandlung     schon während der letzteren allmählich stei  gern kann in dem Sinne, dass man mit der  fortschreitenden Annäherung der tatsäch  lichen     Soliduslinie    an ihren theoretischen  Verlauf (entsprechend der allmählichen An  näherung der Linien<I>D,</I>     E,   <I>F</I> an die Li  nien<I>A, B, C</I> in dem Gleichgewichtsdia  gramm) nachfolgt. Auf diese Weise kann  ein allmählicher Übergang der     Vorbehand-          lungs-    in die Nachbehandlungsstufe erzielt       ,verden.     



       ,Beispiel:     Eine     Magnesiumlegierung    mit 8 % Alu  minium und<B>0.3%</B> Mangan weist in nor  malem Zustand eine Zugfestigkeit von  19     kg/mm@    und eine Dehnung von 5 % (auf  50 mm     Messlänge)    auf. Die Legierung wurde  in einem 'elektrischen Ofen und in einer       Kohlensäureatmosphäre    zunächst einer Vor  behandlung während 5 Stunden bei 420'  unterworfen, worauf die Temperatur auf  435   gesteigert und diese letztere Tempera  tur während 16 Stunden aufrechterhalten  wurde.

   Nach Abschreckung der Legierung  ergab sich eine Zugfestigkeit von 28     kg/mm'       und eine Dehnung von 5     %    (auf 50 mm     Mess-          länge).    Nach Abschluss, der beschriebenen  Wärmebehandlung kann die Legierung in an  sich bekannter Weise zwecks weiterer Stei  gerung ihrer Festigkeitseigenschaften eine       Anlassbehandlung    während 16 Stunden bei  <B>150'</B> erfahren.  



  Neben den die eigentliche Vergütung be  dingenden Fremdmetallen, wie Aluminium,  Zink und dergleichen können auch andere  Metalle, wie Silizium, Mangan und derglei  chen, die eine Ausscheidungshärtung im  Magnesium nicht zu erzeugen vermögen, in  kleinen Mengen (bis zu etwa     2%)    zugegen  sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Veredelung von Magne- siumlegierungen durch eine Ausscheidungs härtung bewirkende Wärmebehandlung, da durch gekennzeichnet, dass die zur Homo genisierung dienende Wärmebehandlung der Legierungen derart durchgeführt wird, dass die Behandlungstemperatur der Legierungen unterhalb der eutektischen Temperatur liegt, bis der Hauptteil der in den Korngrenzen ausgeschiedenen fremdmetallreichen Bestand teile durch Diffusion in die primären Kri stalle zum Verschwinden gebracht ist, als dann aber mindestens bei der eutektischen Temperatur liegt. UNTERANSPRtrCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, .dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur all mählich, entsprechend der fortschreiten den Aufnahme der leicht schmelzbaren Gefügebestandteile in die magnesium- reichen Mischkristalle, von einer unter halb der eutektischen Temperatur liegen den bis mindestens auf die eutektische Temperatur erhöht wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man Legierungen verwendet, ,die zwischen 3 und 12 % Alu minium enthalten.