DE318346C

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Publication number: DE318346C
Application number: DENDAT318346D
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Description

Es ist bekannt, daß man die Eigenschaften von gewissen Legierungen durch mechanische Bearbeitung und thermische Nachbehandlung in bestimmter Richtung beeinflussen kann. S Weiterhin ist bekannt, daß man speziell beim Zink in neuerer Zeit eine Reihe von Legierungsvorschlägen gemacht hat, die dieses Metall in seinen Eigenschaften verbessern. Bei einigen dieser Vorschläge gelang es, die

ίο Eigenschaften der Festigkeit und Dehnung in mehr oder weniger weitgehendem Maße zu erhöhen. Dagegen hatte man bisher keinen Erfolg mit den Versuchen, neben einer Erhöhung der Festigkeit und Dehnung auch eine Vergrößerung der Kerbzähigkeit zu erzielen. Gerade diese Größe, die bei Zink kaum über 0,5 mkg/qcm bei 18 bis 20° ist und sich durch Legieren mit anderen die Festigkeit erhöhenden Metallen meist noch wesentlich vermindert, ist es, die die Verwendung von Zink und Zinklegierungen mit höheren Zinkgehalten für viele Zwecke noch unmöglich macht. Es kommt noch hinzu, daß die Kerbzähigkeit von Zink und von den bekannten hochprozentigen Zinklegierungen die unangenehme Erscheinung zeigt, bei Erniedrigung der Temperatur sich noch wesentlich zu vermindern.

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der überraschenden neuen Erkenntnis, daß die Legierungen des Zinks mit Aluminium, welche zwischen 10 bis 60 Prozent Aluminium enthalten, durch eine bestimmte Behandlungsweise in bezug auf ihre Kerbzähigkeit sehr günstig beeinflußt werden können. Solche Legierungen weisen zwar im Gußzustand, wie bekannt, eine gegenüber den reinen Metallen gesteigerte Härte und Festigkeit auf, ihre Kerbzähigkeit ist jedoch im allgemeinen noch geringer als die der reinen Metalle. Gemäß vorliegender Erfindung wird nun bei derartigen Zink-AIuminiumlegierungen eine erhebliche Erhöhung der Kerbzähigkeit und eine Verbesserung der sonstigen Eigenschaften erzielt, wenn man die gegossene Legierung zunächst bei höheren Temperaturen einer mechanischen Bearbeitung (Pressen, Walzen, Schmieden u. dgl.) unterzieht und die so gewonnenen Erzeugnisse (Stangen, Drähte, Bleche, Profile u. dgl.) sodann einer thermischen Nachbehandlung unterwirft, indem man sienochmals auf bestimmte höhere Temperaturen erhitzt und wieder abkühlt. Die mechanische Bearbeitung kann hierbei bei den für das Walzen von Zink geeignetsten Temperaturen, nämlich 120 bis 150°, vorgenommen werden, zweckmäßig verwendet man jedoch höhere, bis zu 200° gehende Temperaturen. Für die thermische Nachbehandlung ist gemäß vorliegender Erfindung als unterste Temperaturgrenze, bei welcher die angestrebte Wirkung noch erkennbar eintritt, die Temperatpr von 150⁰ festgestellt worden. Was die oberste Temperaturgrenze betrifft, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, sowohl bei der mechanisehen Bearbeitung als auch bei der Wieder-

erhitzung die Temperatur der Umwandlung der Verbindung Al₂ Zn^ in ein Gemisch von α- und y-Misch-k-ristiÜ&'^;nicht zu übersteigen. Diese Umw_:andlungstejmperat.ur liegt für das binäre System',Äliimihium-Zink nach Bauer und Vogel, Mitteilungen des Königl. Material-Prüfungsamtes 1915, Heft 3 und 4, S. 146 bis 198, etwa bei 256⁰. Als vorteilhafteste Temperaturen bei der thermischen Nachbehandlung ■ haben sich bei Versuchen mit verschiedenen· Legierungen des binären Systems Aluminium-Zink die Temperaturen von 200 bis 250° erwiesen. Geht man in der Erhitzung über den Umwandlungspunkt, so kann man doch ein- ähnliches Ergebnis erzielen, wenn man die Abkühlung bis unterhalb des Umwandlungspunktes sehr langsam stattfinden läßt; bei einer schnellen Abkühlung (Abschreckung) bei Anwendung von Temperaturen oberhalb des Umwandlungspunktes wird zwar die Härte und Festigkeit erhöht, die Kerbzähigkeit und auch die Dehnung unter Umständen aber auf sehr kleine Werte herabgedrückt.

Beispiele:

1. Eine Legierung bestehend aus 70 Prozent Zink und 30 Prozent Aluminium wurde bei etwa 200° durch Pressen zu Stangen verarbeitet, diese Stangen sodann wiederum auf 240° erhitzt und wieder abgekühlt. Die so behandelte Stange ergab eine Festigkeit von 27 kg/qcm bei 20 Prozent Dehnung, während die Kerbzähigkeit bei Zimmertemperatur mit 1,5 mkg/qcm, bei minus 15⁰ noch mit 1,2 bestimmt wurde. Dieselbe Legierung bei 120°, also bei gewöhnlicher Zinkverarbeitungstemperatur, gepreßt, und nicht thermisch nachbehandelt, ergab nur eine Kerbzähigkeit von 0,8 bei gewöhnlicher Zimmertemperatur.

2. Eine Legierung bestehend aus 70 Prozent Zink und 30 Prozent Aluminium wurde bei 120° durch Pressen zu Stangen verarbeitet, diese Stangen sodann auf 300 ° erhitzt und sehr langsam abgekühlt. Dabei wurden folgende Werte erhalten: Festigkeit 25 kg/qmm bei 21 Prozent Dehnung und Kerbzähigkeit von 1,4 mkg/qcm.

3. Eine Legierung bestehend aus 50 Prozent Zink und 50 Prozent Aluminium wurde ebenso wie in Beispiel 1 behandelt und ergab eine Festigkeit von 33 kg/qmm bei 14 Prozent Dehnung und eine Kerbzähigkeit von 2,2 mkg/qcm bei Zimmertemperatur. Dieselbe Legierung bei gewöhnlicher Zinkverarbeitungstemperatur gepreßt und nicht thermisch nachbehandelt, ergab nur eine Kerbzähigkeit von 1,4 bei gewöhnlicher Zimmertemperatur.

Durch weitere Zusätze von anderen Metallen oder Metalloiden lassen sich die Eigenschäften der gemäß vorliegender Erfindung behandelten Legierungen noch weiter verändern und besonderen Anforderungen anpassen .

Claims

Patent-Ansprüche,·

1. Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere zur Erhöhung der Kerbzähigkeit von Zink-Aluminiumlegierungen mit einem Gehalt von 10 bis 60 Prozent Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß diese Legierungen einer mechanischen Bearbeitung (Pressen, Walzen, Schmieden 0. dgl.) bei zweckmäßig oberhalb der geeignetsten Zinkwalztemperaturen (120 bis 150⁰) liegenden Temperaturen unterzogen werden, worauf die so gewonnenen Erzeugnisse durch Erhitzen auf Temperaturen, welche zwischen 15 ο ° und der Temperatur der Umwandlung der Verbindung Al₂Zn₃ in ein Gemisch von a- und y-Mischkristallen (für das, binäre System Aluminium-Zink beispielsweise 256 °) liegen, nachhehandelt werden.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die thermische Nachbehandlung Temperaturen oberhalb des Umwandlungspunktes der Verbindung Al₂ Zn₃ verwendet werden, hierbei - jedoch Sorge getragen wird, daß die Wiederabkühlung sehr langsam erfolgt.