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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von solchen Magnesiumlegierungen, die einer Veredelung auf Grund einer durch Wärmebehandlung herbeigeführtenAusscheidungs- härtung zugänglich sind, u. zw. insbesondere von Magnesiumlegierungen mit zwischen etwa 3 und 12% Aluminium.
Für die Veredelung derartiger Legierungen ist bereits vorgeschlagen worden, die Legierungen zunächst einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich steigender Löslichkeit des zur Bildung von Mischkristallen befähigten Legierungsbestandteiles zu unterwerfen (Homogenisierungsstufe), und darauf die Legierung entweder abzuschrecken und anschliessend in einem tiefer gelegenen Temperaturbereich anzulassen, oder aber sie einer künstlieh verzögertenAbkühlung aus dem erstgenannten Temperaturbereich zu unterwerfen (Anlassstufe).
Theoretisch würde die obere Grenze für die in der Homogenisierungsstufe anzuwendenden Temperaturen durch den Soliduspunkt der Legierung gebildet werden, und da anderseits die Duffusions-
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Abkürzung der Behandlungsdauer die Glühbehandlung bei Temperaturen möglichst nahe unterhalb des Soliduspunktes durchzuführen.
Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass die Anwendung so hoher Temperaturen zu einem teilweisen Schmelzen der Legierungen, und damit auch zu Formänderungen der der Wärmebehandlung zu unterwerfenden Werkstücke führt.
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aus dem Phasendiagramm ergebenden Gleichgewichte erstarren.
Die sich bei der Abkühlung bildenden magnesiumreichen Primärkristalle nehmen nämlich infolge der geringen Diffusionsgeschwindigkeit nicht die der Sättigungsgrenze im festen Zustande entsprechenden Menge an Legierungsmetallen, beispielsweise Aluminium, in fester Lösung auf, so dass mehr oder weniger grosse Anteile der letzteren in Form eines interkristallinen Netzwerkes ausgeschieden werden, dessen Schmelzpunkt anscheinend mit dem des bei höheren Fremdmetallgehalten auftretenden Eutektikum übereinstimmt. Man hat infolgedessen bei der Wärmebehandlung dieser Legierungen nur Temperaturen zur Anwendung bringen können,
die unterhalb dieser eutektisehen Temperatur liegen und die zur Erzielung der beabsichtigten Homogenisierung über entsprechend lange Zeiträume hinaus aufrechterhalten werden mussten. Da die hiebei in Frage kommenden Zeiträume sich nach mehreren Tagen bemessen, wird die lange Dauer dieser Gluhbehandlung im praktischen Betriebe als ausserordentlich störend empfunden.
Es wurde nun beobachtet, dass schon nach einer verhältnismässig kurzzeitigen Wärmebehandlung bei Temperaturen dicht unterhalb der eutektikalen die Hauptmenge des interkristallin eingelagerten, leicht schmelzbaren Netzwerkes verschwindet, indem nämlich beträchtliche Anteile des letzteren in Form einer festen Lösung in die anfangs noch ungesättigten primären Magnesiumkristalle eintreten. Ist dieser Zustand aber einmal erreicht, so erscheint eine nachträgliche Steigerung der Behandlungstemperatur bis und über die eutektische Temperatur ohne die Gefahr möglich, dass infolge der Gegenwart leicht schmelzbarer Gefügebestandteile ein teilweises Schmelzen der Werkstücke mit seinen unerwünschten Folgeerscheinungen eintritt.
Natürlich darf bei dieser Steigerung die der Legierungszusammensetzung auf Grund des Zustandsdiagramms entsprechende Solidustemperatur nicht überschritten werden.
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In der Zeichnung ist beispielsweise die magnesiumreiohe Seite des Zustandsdiagramms der Magnesium-Aluminium-Legierungen wiedergegeben. Die ausgezogenen Linien A, B, 0 entsprechen den theoretischen PhasengTenzen im Gleichgewichtszustand der Legierungen, während die gestrichelt gezeichneten Linien D, E, F, die bei einer normalen Abkühlung der Legierungen aus dem geschmolzenen Zustand sich einstellenden tatsächlich beobachteten Verhältnisse wiedergeben.
Gemäss Erfindung wird die Homogenisierungsstufe der Wärmebehandlung in zwei Unterstufen zerlegt, von denen die erste bei Temperaturen unterhalb der eutektikalen, aber noch innerhalb des Temperaturgebietes der erhöhten Löslichkeit des die Vergütung bedingenden Legierungsmetalls durchgeführt wird und von verhältnismässig nur kurzer Zeitdauer ist, während in der zweiten Unterstufe höhere Temperaturen, die zweckmässig oberhalb der eutektikalen liegen, zur Anwendung gelangen.
Die Wirkung der ersten Unterstufe besteht nach dem Vorgesagten darin, dass der Hauptteil der in den Eorngrenzen ausgesehiedenen fremdmetallreichen Bestandteile durch Diffusion in die primären Kristalle zum Versehwinden 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 A, B, C allmählich nähern und schliesslich mit ihnen zusammenfallen.
Hieraus folgt aber, dass die Temperaturen, 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 Soliduslinie im Zustandsdiagramm zusammenfallen. Dies heisst aber nichts anderes, als dass im Anschluss eine Wärmebehandlung bei Temperaturen, die bei oder oberhalb der eutektischen liegen, vorgenommen und so die Homogenisierung in entsprechend kürzeren Zeit zum Abschluss gebracht werden kannn.
Nach der bisher üblichen Behandlungsweise wurde für die Homogenisierung von MagnesiumAluminium-Legierungen eine Wärmebehandlung bei 430 C während etwa 72 Stunden für erforderlich gehalten. Nach dem vorliegenden Verfahren dagegen, bei demnächst eine Vorbehandlung bei 4300 C während etwa 6-9 Stunden erfolgt, wird die gleiche Wirkung schon nach einer Nachbehandlung bei 440 C während etwa 15-8 Stunden erreicht, so dass die Gesamtdauer der Wärmebehandlung nur etwa 21-17 Stunden beträgt.
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Vorbehandlung den Werkstoff abschrecken und ihn später der Nachbehandlung bei der erhöhten Temperatur unterwerfen.
Weitere Versuche haben gezeigt, dass man die Temperatur der Vorbehandlung schon während der letzteren allmählich steigern kann in dem Sinne, dass man mit der fortschreitenden Annäherung der tatsächlichen Soliduslinie an ihren theoretischen Verlauf (entsprechend der allmählichen Annäherung der Linien D, E, F an die Linien A, B, C in dem Gleiehgewichtsdiagramm) nachfolgt. Auf diese Weise wird ein allmählicher Übergang der Vorbehandlungs-in die Naehbehandlungsstufe erzielt.
Beispiel :
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wurde in einen elektrischen Ofen und in einer Kohlensäure-Atmosphäre zunächst einer Vorbehandlung während 5 Stunden bei 4200 C unterworfen, worauf die Temperatur auf 435 C gesteigert und diese letztere Temperatur während 16 Stunden aufrechterhalten wurde. Nach Abschreckung der Legierung ergab
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der beschriebenen Wärmebehandlung kann die Legierung in an sich bekannter Weise zwecks weiterer Steigerung ihrer Festigkeitseigenschaften eine Anlassbehandlung während 16 Stunden bei 1500 erfahren.
Neben den die eigentliche Vergütung bedingenden Fremdmetallen, wie Aluminium, Zink u. dgl. können auch andere Metalle, wie Silizium, Mangan u. dgl., die eine Ausscheidungshärtung im Magnesium nicht zu erzeugen vermögen, in kleinen Mengen (bis zu etwa 2%) zugegen sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Veredelung von Magnesiumlegierungen, die einer Ausscheidungshärtung zugänglich sind, insbesondere von Magnesiumlegierungen mit zwischen etwa 3 und 12% Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsglühung in zwei Stufen durchgeführt wird, von denen die erste bei Temperaturen unterhalb der eutektischen durchgeführt wird und von verhältnismässig kurzer Dauer ist, während die Behandlung in der zweiten Stufe bei der eutektischen oder einer noch höheren Temperatur erfolgt.