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Verfahren zur Behandlung von Aluminium-Silizium-Legierungen Das in
den technisch brauchbaren Aluminium-Silizium-Legierungen ausgeschiedene Eutektikum
tritt bekanntlich in zwei sich stark voneinander unterscheidenden Gefügeformen auf,
und zwar entweder in sogenannter körniger oder in lamellarer Form. Während in ersterer
das Eutektikum in Form von in der Grundmasse regellos angeordneten kurzen gezackten
Ausscheidungen kristallisiert, ist die lamellare Struktur des Eutektikums durch
die Ausscheidung des Siliziums als orientiert angeordnete Nadeln charakterisiert.
Die Abb. i und 2 veranschaulichen diese beiden Arten der Ausbildung des Eutektikum,s
an eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen gleicher Zusammensetzung. Die Abb.
i zeigt neben einer geringen Menge primär ausgeschiedenen Siliziums das körnige
Eutektikum; die Abb.2 läßt dessen lamellare Form erkennen. Während also .die Legierung
mit lamellarer Struktur des Eutektikums frei ist von primären Ausscheidungen, sind
in der körnigen Legierung primäre Siliziumkristalle anwesend.
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Die ursächlichen Zusammenhänge, die bei der Herstellung dieser Legierungen
zu der einen oder anderen Ausbildung des Eutektikums führen, sind bisher nicht bekannt.
Bekannt ist lediglich, daß die im praktischen Betrieb nennenswerte Nachteile aufweisende
Art der Herstellung -solcher Legierungen durch Schmelzflußelektrolyse meist zu Legierungen
mit lamellar ausgebildetem Eutektikum führt. Wird diese Legierung jedoch durch die
in wirtschaftlicher Weise vorzunehmende thermische Reduktion von Silizium- und Aluminiumoxyden
mittels Kohle im Lichtbogenafen hergestellt, dann zeigt das Gefüge des Eutektikums
stets eine körnige
Form. Auch bei der Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierungen
durch Zusammenschmelzen der eiinzelnen Legierungskomponenten scheidet sich fasst
regelmäßgd.as Eutektikum inkörnigerForm aus.
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Wie umfangreiche Untersuchungen gezeigt haben, ist die lamellare Struktur
des Eutektiküms der Aluminium-Silizium-Legierungen von besonderer Bedeutung sowohl
für die eutektischen als auch für die untereutektischen Legierungen, die beide bekanntlich
durch Einführung eines Alkalimetalls, wie z. B. Natrium, veredelt werden und in
dieser Form unter dem Namen Silumin und Beta-Silumin (eingetragene Warenzeichen}
bekannt sind. Wenn zwar auch sowohl die körnige als auch die lamellare Ausbildung
des Eutektikums in diesen veredelten Aluminium-Silizium-Legierungen nicht mehr erkennbar
ist, so ist die ein lamellares Gefüge aufweisende Aluminium-Silizium-Legierung im
veredelten Zustande durch eine höhere Dehnung ausgezeichnet als die entsprechend
veredelte Legierung mit ursprünglich körnig ausgebildetem Eutektikum: So zeigte
z. B. eine ver=edelte eutektische Aluminium-Silizium-Legierung mit ursprünglich
körnig ausgebildetem Eutektikum eine Dehnung von 6,20/0, während eine veredelte
eutektische Aluminium-Siliz.ium-Legierung mit ursprünglich lamellar ausgebildetem
Eutektikum eine Dehnung von ii,20/a aufwies. Wird diese Veredelungsbehandlung z.
B, durch eine thermische Behandlung der Legierung wieder rückgängig gemacht, dann
wird das Eutektikum der Aluminium-Silizium-Legierung jedoch wieder in lamellarer
Form erhalten. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren, mit
dessen Hilfe es gelingt, Aluminium-Silizium-Legerungen mit in körniger Form ausgeschiedenem
oder sich ausscheidendem Eutektikum in solche mit lamellar ausgeschiedenem bzw.
sich ausscheidendem Eutektikum umzuwandeln und dadurch die Dehnungswerte dieser
Legierungen in veredeltem Zustande in nennenswerter Weise zu verbessern.
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Dieses Verfahren besteht darin, daß die das Eutektikum in körniger
Form aufweisenden Aluminium-Silizium-Legierungen im schmelzflüssigen Zustande einer
Behandlung mit den Elementen Arsen, Tellur oder Thorium oder mit solchen Verbindungen
dieser Elemente unterworfen werden, aus denen diese von der :Metallschmelze bei
der vom Schmelzpunkt der Aluminium-Silizium-Legierungen abhängigenArbeitstemperatur
aufgenommen werden. Die zur erfindungsgemäßen Behandlung der Legierungen erforderliche
Menge der genannten Zusatzstoffe, die einesteils von der Form, in der sie zur -Anwendung
kommen, und anderenteils von der Art ihres Einbringens in die Metallschmelze abhängt,
ist so zu bemessen, daß bei der üblichen Arbeitstemperatur höchstens o,5 % der genannten
Elemente, gerechnet auf das Metallgewicht, von der Aluminium-Silizium-Legierung
aufgenommen werden.
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Diese genannten Stoffe können entweder direkt in die geschmolzene
Legierung eingebracht oder auf die Schmelze aufgebracht und in diese eingerührt
werden. Auch können die Zusatzstoffe mit z. B. in der Leichtmetallindustrie bekannten
Deck- und Reinigungssalzen, wie z. B. Mischungen von Kryolith mit Natriumchlorid
oder Kalziumchlorid, zusammen auf die Metallschmelze aufgegeben und mit dieser verrührt
werden. Vorteilhaft ist jedenfalls, daß die genannten Elemente bzw. deren Verbindungen
allein oder in Mischung mit den beispielsweise genannten Deck- und Reinigungssalzen
bei der Arbeitstemperatur zwar schmelzen, aber noch nicht nennenswert verdampfen.
Ferner wählt man nur solche Verbindungen der genannten Elemente, deren andere Bestandteile
in Berührung mit der Metallschmelze Stoffe liefern, die entweder von dieser nicht
aufgenommen werden oder deren Anwesenheit in der Legierung nicht erwünscht ist.
So vermeidet man z. B. Eisenverbindungen der genannten Elemente, weil das Eisen
bekanntlich von der Metallschmelze aufgenommen, die Aluminium-Silizium-Legierungen
daher verunreinigt würden. Als für den genannten Zweck besonders geeignete Verbindungen
haben sich z. B. die Oxyde der genannten Elemente erwiesen.
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Die den bekannten Veredlungsverfahren zuzuführenden Legierungen werden
bekanntlich durch Hinzufügen von Reinaluminium zu einer auf thermischem Wege erhaltenen,
aus rund 6o% Aluminium und 4o % Silizium bestehenden Vorlegierung hergestellt. Behandelt
man diese übereutektische Vorlegierung in der erfindungsgemäßen Weise, dann ist
auch in den durch den Zusatz von Reinaluminium hergestellten eutektischen und untereutektischen
Aluminium-Silizium-Legierungen das Eutektikum in lamellarer Form ausgeschieden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, das erfindungsgemäße
Behandeln der Aluminium-Silizium-Legierungen gleichzeitig mit der an sich bekannten
Veredlung dieser Legierungen durchzuführen. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen,
die genannten Elemente oder deren Verbindungen entweder vor oder zusammen mit den
veredelnd wirkenden Stoffen, z. B. Natrium, zur Anwendung zu bringen. So zeigt z.
B. eine in bekannter Weise veredelte magnesiumhaltige untereutektische Aluminium-Silizium-Legierung
der Zusammensetzung 9,61% Silizium, 0,36% Mangan, 0,34% Magnesium, 0,40% Eisen und
o,ii% Titan eine Zerreißfestigkeit von 27,1 kg/mm2, eine Streckgrenze von 21,8 kg/mm2;
eine Härte von 95,1 kg/mm2 und eine Dehnung von 1,30/a. Wird der gleichen Legierung
beim Veredeln Arsenpentoxyd in einer Menge von o,o6% des Gewichtes .der Legierung
zugesetzt, so weist die in der Weise veredelte Legierung bei sonst gleichen Festigkeitseigenschaften
eine Dehnung von 4,6% auf. Bei einem Zusatz von o,o6% Tellur in elementarer Form
an Stelle des Arsenpentoxyds ergab sich eine Dehnung von 4,7 0/0.