CH197353A - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen mit feinem Korn. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen mit feinem Korn.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zur Herstellung von     Aluminiumlegierungen     mit feinem Korn, insbesondere solchen, wel  che Kupfer oder Nickel, oder Kupfer zu  sammen mit Nickel, oder Kupfer mit Nickel  und Magnesium, oder Kupfer mit Nickel,       Magnesium,    Eisen und     Silizium,    oder Nickel  mit Magnesium, Eisen und Silizium ent  halten.  



  Bei der Herstellung von     Gussstücken    aus  Aluminiumlegierungen, die z. B. mehr als       705o1'    Aluminium enthalten, ist es erwünscht,  die     feinst    mögliche Korngrösse zu erhalten.  Mit der Bezeichnung Korn wird die Makro  struktur     verstanden,    welche durch das un  bewaffnete Auge auf glatten Flächen oder  Abschnitten der     Gussstücke    erkennbar ist,  nachdem sie in geeigneten Reagenzien an  geätzt worden sind, wie z. B. mit einer wäs  serigen Lösung von     Ätznatron    oder     Fluss-          säure.    Bei     Gussstücken    verbessert eine Korn  verkleinerung die mechanischen Eigenschaf  ten.

   Je feiner die Korngrösse einer Alumi  niumlegierung ist, umso besser sind bei  sonst gleichen     Umständen    ihre Giesseigen-         schaften,    insofern die     Neigung        zum        Springen     in der Form verringert     und    die Herstellung  gesunder     Gussstücke    erleichtert wird. Bei       Gussstücken,    welche geschmiedet, ausgepresst  oder     sonstwie        mechanisch    bearbeitet werden  sollen, ist eine feine Korngrösse erwünscht,  weil sie die     Erzielung    guter mechanischer  Eigenschaften bei dem darauffolgenden Be  arbeiten unterstützt.

    



  Zweck der vorliegenden Erfindung     be-.     steht in der Herstellung von     Aluminium-          legierungen    mit feinem Korn, welche in  folgedessen überlegene mechanische Eigen  schaften in gegossenem Zustande und auch  nach dem Schmieden und nach der Wärme  behandlung der     Gussstücke    und Schmiede  stücke nach     bekannten    Verfahren aufweisen.  



       Erfindungsgemäss    wird eine     Aluminium-          legierung,        insbesondere    eine     Legierung    der  oben     erwähnten        Klassen,    mit     einem    ein feines       Körn    der Legierung bewirkenden Gehalt an       Niob    vergossen. Es wurde     gefunden,    dass es  vorteilhaft ist; die Menge an     Niob    auf 0,1 bis       0,2%    des     Gesamtlegierungsgewichtes    zu be  messen.

   Selbst bei einer geringen Menge von      0,05%     Niob    wurde eine beträchtliche Korn  verfeinerung beobachtet, und anderseits er  wies es sich nicht allgemein als notwendig  oder erwünscht, über einen Gehalt von 0.5       Niob        hinauszugehen.     



  Es wurde ferner gefunden, dass diese vor  teilhaften Wirkungen in den genannten Le  gierungen     auftreten,    wenn die im nachstehen  den aufgeführten Elemente in     den    beispiels  weise angegebenen Mengen vorhanden sind  
EMI0002.0006     
  
    Kupfer <SEP> 0.5 <SEP> his <SEP> 12','ö
<tb>  Nickel <SEP> 0,5 <SEP> " <SEP> <B>5</B> <SEP> Magnesium <SEP> 0,1 <SEP> " <SEP> 3
<tb>  Silizium <SEP> 0,2 <SEP> " <SEP> 2,5
<tb>  Eisen <SEP> 0.2 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  Niob <SEP> 0.05 <SEP> ,.

   <SEP> 1       Die günstige Wirkung des     Niobs    hängt  nicht von der Art ab, in welcher es in die  Legierung einverleibt wird, aber ein be  quemes Verfahren besteht darin, es in Form  einer verhältnismässig     niohreichen        Mutter-          oder        Vorlegierung    zuzufügen. Gemäss einer  praktischen Ausbildungsform des Verfahrens  besteht die erste Stufe der Einverleihung des       Niobs    in die Aluminiumlegierung in der Her  stellung einer vergleichsweise     niobreichen     Aluminiumlegierung aus     Ferro-Niob    und  Aluminium.

   Das     Ferro-Niob    kann in Form  einer Legierung verwendet werden, welche       annähernd    gleiche Teile Eisen und     Niob     nebst Verunreinigungen, wie Tautal, Sili  zium und Kohlenstoff, in kleinen Mengen  enthält. Bei der Herstellung der     Niob-Vor-          legierung    wird Aluminium in einem Tiegel  geschmolzen     Lind    seine Temperatur auf 1100  bis 1200' C gebracht.

   Nunmehr wird     Ferro-          Niob    in einer Menge etwa gleich     '!1o    des Ge  wichtes an Aluminium in     das    geschmolzene  Aluminium eingerührt oder in einem durch  lochten Behälter eingebracht, welcher in der  Aluminiumschmelze auf -und ab bewegt wird,  bis der Zusatz sich vollständig aufgelöst hat.  Auf diese Weise erhält man eine Legierung,  welche annähernd 5 %     Niob,        52"'    Eisen, Rest  im wesentlichen Aluminium enthält.

   Diese  Legierung wird in Formen gegossen, in einem  Tiegel wieder eingeschmolzen, erstarren ge-    lassen     mid    ohne unnötiges Überhitzen     erneut     geschmolzen, um die Gase, welche zufolge  der Erhitzung auf hohe Temperaturen zu  Beginn des Verfahrens absorbiert worden  waren,     auszutreiben.    Nach dieser     Vorverfesti-          gungsbehandlung    wird die Legierung in ge  eignete     Ingotformen    gegossen.  



  Ein praktisches Verfahren zur Herstel  lung einer Legierung unter Verwendung der  verhältnismässig     niobreichen        Aluminiumvor-          legierung    sei nunmehr beschrieben. Die her  zustellende Endlegierung gemäss diesem Bei  spiel hat die folgende Sollzusammensetzung    Kupfer 2,5  Nickel 1,5 %  Magnesium 0,8  Silizium 1,2  Eisen     1,2%          Nioh    0,1  Aluminium Rest.

      Die benutzten     Vorlegierungen    waren:  A     lumiiiiuin-Nickel    mit 20% Nickel,     Alumi-          nium-Eisen-Niob    mit 5 % Eisen und 5 %       Nioh,    Aluminium-Eisen mit<B>10%</B> Eisen,       Aluminium-Kupfer    mit<B>50%</B> Kupfer, Alu  minium-Silizium mit 20% Silizium. Das  Aluminium wird in einem Tiegel geschmolzen  und die berechneten Mengen der     Vorlegie-          rungen    nacheinander eingerührt in der Rei  henfolge, in welcher sie oben aufgezählt sind,       wobei    dafür zu sorgen ist, dass jeder     Zusatz     aufgelöst ist, bevor der nächste eingeführt  wird.

   Der     Schlusszusatz    besteht aus Magne  sium in Form des reinen     Metalles.    Bei die  sem Verfahren ist es nicht notwendig, die  Temperatur des     Metalles    über<B>750'</B> C in  irgendeiner Stufe während der Herstellung  der Legierung zu steigern, was im Hinblick  auf die Vermeidung der Gasabsorption vor  teilhaft ist.  



  Die     beschriebene    Legierung ist für die  Herstellung von Guss- und Schmiedestücken  geeignet und eignet sich gut für die be  kannten Verfahren der Wärmebehandlung,        -elche    für Aluminiumlegierungen anwend  bar sind, die Kupfer, Nickel,     i@Iagnesium,     Silizium und Eisen enthalten.

   Beispiels-      weise wird eine     erhebliche        Verbesserung     in den mechanischen Eigenschaften von       Schmiedestücken    aus der Legierung erreicht,  indem man eine zweistufige Wärmebehand  lung     vornimmt,    bei welcher die Stücke zu  erst während vier     Stunden    auf<B>530'</B> C er  hitzt,     dann    in Wasser abgeschreckt, während  16     Stunden    auf 165   C wieder erhitzt und  schliesslich erneut in Wasser abgeschreckt  werden.  



  Eine wertvolle Eigenschaft der kornver  feinernden Wirkung des     Niobs    besteht     darin,     dass sie auch wirksam bleibt, selbst wenn die       Aluminiumlegierung    auf eine hohe Tem  peratur vor dem Giessen erhitzt worden ist.

    Zur Erläuterung der     Wirksamkeit    der     Korn-          verfeinerungswirkung    des     Niobs    sei erwähnt,  dass     beim.    Giessen einer     Legierung    der oben       genannten        Zusammensetzung    bei<B>800'</B> C in  eine getrocknete Sandform zwecks Herstel  lung eines zylindrischen Blockes von 7,6 ein  Höhe und 7,6 cm Durchmesser die     in    der  Makrostruktur sichtbaren Körner nach dem  Atzen Durchmesser von 0,2 bis 1 mm auf  weisen, während die nämliche     niobfreie    Le  gierung, wenn sie unter den gleichen Be  dingungen vergossen wird,

       einen    Korndurch  messer von 2,5 bis 5 mm zeigt.  



  Im Vergleich mit einer ähnlichen     niob-          freien    Legierung besitzt die oben beschrie  bene     Legierung    den Vorteil zufolge der fein  körnigen     Struktur,    welche das     Niob        verleiht,     dass die     Duktilität,    welche     einer    gewissen  Zugfestigkeit zugehört, grösser ist.  



  Bei den einfachen     Aluminiumlegierungen     mit Kupfer, welche beispielsweise 7 % Kup  fer enthalten, bewirkt die     Einverleibung    von       Niob    in Form einer     Aluminium-Nioblegie-          rung    ebenfalls eine Kornverfeinerung und  Verbesserung der Festigkeit     und        Duktilität     der     Gussstücke.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Alumi- niumlegierungen mit feinem Korn, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumlegie- rung mit einem ein feines Korn der Legie rung bewirkenden Gehalt an Niob vergossen wird.

   TJNTEPANSRPüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumlegie- rung mit EMI0003.0055 0,5 <SEP> bis <SEP> 12 <SEP> % <SEP> Kupfer <tb> 0,5 <SEP> " <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Nickel <tb> 0,1 <SEP> " <SEP> 3 <SEP> % <SEP> Magnesium <tb> 0,2 <SEP> " <SEP> 2,5 <SEP> % <SEP> Silizium <tb> 0,2 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Eisen <SEP> und <tb> 0,05 <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Niob vergossen wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Niob in eine geschmolzene Aluminiumlegierung in Form einer niobreichen Vorlegierung ein verleibt wird, welche durch Zusatz von Ferro-Niob zu geschmolzenem Aluminium hergestellt worden ist. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass eine Vorlegierung mit etwa 5 Niob und 5 % Eisen, Rest Aluminium ver wendet wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zu geschmol zenem Aluminium Vorlegierungen aus Aluminium - Nickel, Aluminium - Eisen- Niob, Aluminium-Eisen, Aluminium-Kup- fer und Aluminium-Silizium in der auf geführten Reihenfolge zugesetzt werden, wobei jeder Zusatz vor Einführung des nächsten aufgelöst sein muss,

   und schliess lich Magnesium in Form des reinen Me- talles zugefügt wird. PATENTANSPRUCH II: Aluminiumlegierung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, von etwa nachstehender Zusammensetzung: Kupfer 2,5 Nickel 1,5 Magnesium <B>0,8%</B> Silizium 1,2 Eisen 1,2% Niob 0,1 Aluminium Rest.