DE1483204A1

DE1483204A1 - Magnesiumlegierung

Info

Publication number: DE1483204A1
Application number: DE19651483204
Authority: DE
Inventors: Foerster George Stephen
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1964-08-19
Filing date: 1965-06-24
Publication date: 1969-10-16
Also published as: GB1063276A; DE1483204C3; US3320055A; DE1483204B2

Description

Aiiguate-Viktaria-StraBe 65 D I".-lug.. HANS" RUSCHKE Pienzenauer Straße 2

PaK-Anw.D_;«a DiρI.-Ing. HE1NZ AGULAR ^ΡΛΑΐιΑϊ

Telefon: 0311/Jg^J Jj 1-53 Telefon: 0811/

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Berlin West 7494 München 662 77 Bankkonto:

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Kto. 32 7608 Kto. 63 516

Telegramm-Adresse: - ■ Telegramm-Adresse: Quadratur Berlin Quadratur München

D 1)18 Dr.Ple/G.

The Dow Chemical Company, Midland» Michigan» V.St.A.

Magnesiumlegierung

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Magnesiumlegierung und besonders auf eine verbesserte Magnesium-Kalzium-Zink-Legierung und auf ein Walzverfahren.

Für Anwendungszwecke dieser Beschreibung und Ansprüche bedeutet eine Magnesiumlegierung (Legierung auf Basis von Magnesium) eine Magnesiumlegierung» die mindestens 8ü Gtew.-# Magnesium enthält.

Bisher war es bekannt» dass eine Anzahl von Magnesium-Kaizium-Zlnk-Legierungen eine gute Kaltverformbarkeit aufgezeigt haben» wenn man sie zuerst richtig warraverarbeitete^ wie z.B. durch Auspressen (Strangpressen)» so dass Rissbildung vermieden wurde» und wenn man sie ohne Rissbildung verarbeitete, sie erwünschte (mechanische) Festigkeitseigenschaften aufwiesen. Diese Legierungen enthielten gewöhnlich 90984 2/043 3 ——*^

wohnlich 1-6 Gew.-% Zink und neigten gefährlich zu Warmrissbildung und Warmbrüchigkeit, wenn sie direkt aus gegossenen Rohlingen (Gußstücken) warnt verwalzt wurden.

Nun wurde erfindungsgemäss festgestellt« dass man Magnesiumlegierungen« die Kalzium und Zink enthalten, leicht ohne Rissbildung oder Zerreissen walzen kann« wenn der Zinkhöchststand (-Niveau) unter 1% gehalten und wenn bestimmte kritische Beziehungen zwischen dem Zink- und dem Kalziumgehalt eingehalten werden. Diese Legierungen kann man durch Zugabe von Mangan oder Zirkonium verbessern.

Die erfindungsgemfisse Legierung enthält etwa ü,01 0,8 Gew.-# Kalzium, 0,05 - 0,95Ji Zink, bis zu l,5Ji Mangan, bis zu 0,8$ Zirkonium und Rest im wesentlichen Magnesium. Ausserdem sind die Mengen von Kalzium und Zink innerhalb des angegebenen Bereiches auf Inhalte beschränkt, wobei die % CaX {% Zn -0,2) nicht 0,1 bei Abwesenheit von Zirkonium überschreiten, oder dass die $> Ca X (j6 Zn - 0,55) nicht 0,1 in der Gegenwart von Zirkonium überschreiten. Noch bevorzugter sind die Werte etwa 0,05 - 0,07, wobei der bevorzugteste Wert etwa 0,07 ist.

Die Zugaben von Mangan und Zirkonium verbessern die statische Festigkeit der Legierung. Der Zuschlag von Zirkonium verbessert auch die Ver- und Bearbeitbarkeit der Legierung;

009842/0433

rung; und so wird festgestellt, dass in Gegenwart von Zirkonium höhere Niveaus von Zink ohne ungünstigen Effekt auf die Walzbarkeit angewendet werden können.

Vorteilhaft enthält die Legierung 0,05 bis etwa 0,5# Kalzium und 0,1 - 0,5j£ Zink. In sogar noch bevorzugteren Zusammensetzungsbereichen enthält die Legierung 0,15 - O,25j6 Kalziun und 0,2 - 0,5$ Zink. Im allfjemeinen neigen in bevorzugteren Bereichen der Zusammensetzung höhere Zinkniveaus zum Verleihen höherer Festigkeit der Legierung.

Jedoch erzielt man bei sehr niedrigen Kalziumniveaus höhere Festigkeitseigensehaften durch Begrenzen der Menge an Zink. So werden sehr gute Eigenschaften durch eine Legierung aufgewiesen, die 0,01 - υ,08# Kalzium, 0,1 - 0,2# Zink und Rest Im wesentlichen Magnesium enthält.

Die Legierungen gemäss der Erfindung besitzen hervorragende Eigenschaften, sowohl bei umgebender Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen. Im kaltgehärteten Zustand weisen diese Legierungen insbesondere erwünschte mechanische Festigkeitseigenschaften auf. In den weicheren Härtestufen (tempers) weisen diese Legierungen etwas geringere mechanische Festigkeitseigenschaften, jedoch hohe Duktilltät (Dehn- und Verarbeitbarkeit) auf.

Herstellen kann man die Legierung in den gewünschten erfIn-

dungs-

909842/0433

dungsgemässen Anteilverhältnissen durch Zusammenschmelzen der legierungsbildenden Bestandteile in richtigen Anteilverhältnissen oder durch Benutzung von Härtern (Zwischenlegiorungen) von Magn-äsiumlegierungen, die die legierungsbildenden Bestandteile enthalten. Einen Schutz gegen Oxyaierung während der Leglerungsbildung bewirkt man durch Verwendung eines salzhaltigen oder salzartigen Flussmittels, wie beim herkömmlichen Legieren von Magnesium. Falls gewünscht, kann die erschmolzene Legierung mit einem Flussmittel vergütet werden, durch Durchrühren der Legierung mit einem zusätzlichen Flussmittel. Das so vergütete Metall lässt man sich absetzen und trennt man dann aus dem Flussmittel, z.B. durch Dekantieren in eine geeignete Giessform, wie z.B. in eine rechteckige Form für eine Walzbramme oder WaIz-H-Barren ab.

Beim Walzen des Gussmetalles muss man zuerst den Walzbarren häuten, um Oberflächenverunreinigungen zu entfernen. Dann wird der Barren sooft wie notwendig auf 270 - 48ö°C erhitzt, um Spannungsrisse (im abkühlenden Barren) während des Auslaufs zu verhindern, d.h. durch Warmwalzen, von einer Dicke aus im gegossenen Zustand auf etwa 2,54 mm. Dann wird er 1 Std. bei etwa 345 - 510⁰C geglüht und 1 - 2$ je Stich durch dampfbeheizte Walzen für eine Gesaratwutä>nahme von annähernd 4o# kaltgewalzt und einer Schlusswärmebehandlung, wie gewünscht nach Mass gemacht, unterworfen, um die gewünschte Kombination von Festigkeit und

Duktilität 909842/0 4 33

BAD ORIGINAL

Duktilität zu erzielen. LösungsglUhbehandlung, wie z.B. durch 1-stündigee Ernltzen bei 48ü - 510⁰C und anschliessendes Wasserabschrecken des Metalles, kann vor dem Kaltwalzen zwecks Verbesserung bestimmter Eigenschaften, besonders der mechanischen Festigkeitseigenschaften, angewandt werden.

Die Platte (oder das Blech) kann man auch durch Warmwalzen anstelle durch Kaltwalzen fertigmachen. Nach dem Heiss-Auslauf (rundown) wird das Blech auf 370 - 510⁰C erhitzt und direkt zu den Walzen des Walzwerke« Übernommen, wo eine Abnahme v"ön annähernd 15 - 50$ erstellt wird, wobei geschmierte Walzen sich so unter Bedingungen von Walzdruck und -geschwindigkeit befinden, dass das Metall bei einer im Bereich von 150 - J15°C liegenden Temperatur austritt. Liegt die angewandte Austrittstemperalur über etwa

C, dann kann man das Metall, falls gewünscht, an der Austrittsseite des Walzwerkes abschrecken.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Ea wurden verschiedene Legierungszusammo.nsetzungen gemäss der Erfindung in herkömmlicher Weise durch Zusammenschmel zen der notwendigen Mengen an Magnesium, Kalzium und Zink mit oder ohne Zirkonium oder Mangan zubereitet. Die Zusammensetzungen wurden mit einem Plussmittel raffiniert, absetzen gelassen und alsdann zu Walzbarren vergossen.

Die 909842/0433

Die Walzbarren wurden gehäutet (geschalt), auf etwa 4üO - 455 C erhitzt und einem WarmwaLzVorgang ausgesetzt, um die Dicke der Darren von 5 j;n auf etwa 2,5^ mm zu vermindern. D'inri wurde das fletali .;ie folgt gewalzt. Das Metall wurde warr.igewaLzt, um ei.no ^G^ige PLckönver-Minderung in einem Stich zu. bewirken. E-.üj Metall trat in die V/al sen des Walzwerken bei einer Temperatur /on ⁰ ein und /er Liess die Walken bei uinei· Temperatur von 205 C. Ein TeIL aex so gewalzten Metaa.l«ü wuruu auf 15^°C erhitzt, und zwar 1 ji.d., um das guwalz^e Metall in den H26-Zustand zu bringen. Ein Teil üei> gerade gefalzten Metalles wurde bei 2oü°C 1 Std. urhitaL·, ua aas; r-lei.ai_ auf den 1124-Zustand zu bringen. Probtui des iltitaLio:; -Ln jedbia Zustande (Beschaffenheit) wurden PeotigkeiUaprüi'ungen unterworfen. Die angewandte Zusanuaensetzung, die o^hlussv/ärmebehandlungstemperatur und die Ergebnisse von den Puatigkeitsuntcrsuchungen sind in Tabelle I aufgeführt. Die Festigkeitseigenachaften (mechanischen Eigenschaften) sind die geringeren von Eigenschaften entweder in Längs- oder Querrichtung.

.Tabelle I

BAD QHiGiNAL 909842/0433 ' -—

COPY

Prüfung

Nr.

Zusammensetzung

dito dito 0,13 dito dito dito 0,25 dito dito dito dito dito dito dito dito 0,5

Zn

0,20

dito

0,4

dito

0,5

0,2

Ca

0,06 dito

0,05

dito

0,06

dito

0,09

0,16 0,4

dito dito dito dito 0,6 dito dito dito 0,2 dito dito dito dito dito 0,35 dito
0,63

0,2

Rest Magnesium
= % Dehnung

Mn

0,5
dito

- 7 Tabelle I

Schlusswärrae-

behandlunp;

150

2b'J

150 260 150 260

150 26u

0,10 150

dito 26O

130

26O

0,20 I50 dito 2ΰϋ

0,4 dito

0,7

260

150 260 150 260 150 260 260 260 Mechanische Eigerischaftei

	TYS	CYS	TS
5	1,08	1,68	2,5^
14	1,26	1,19	2,2*
9	L, 47	1,61	2,3ί
17	1,05	1,05	2,1
8	1,47	1,61	2,4
ld	1,05	0,98	2,1'
14	1,54	1,33	2,2
5	2,03	2,03	2,7;
11	1,61	1,54	2,4i
6	2,10	2,10	2,8'
12	1,75	1,68	2,5;
H	2,03	2,10	2,8·:
14	1,61	1,54	2,5.⁽
5	2,10	2,24	3,0:
11	1,75	1,75	2,6t
4	2,17	2,24	2,9*
14	1,68	1,68	2,5s
5	1,96	2,03	2,7:
11	l,6l	1,61	2,4^
5	2,10	2,03	2,8c
9	1,75	1,75	2,5i
'i	2,03	2,17	2,9²
12	1,61	1,61	2,5S
•7	1,75	1,89	2,66
10	1,68	1,68	2,5S

TYS =s Streckgrenze in 1000 von kg/cm CYS =* Quetschgrenze in 1000 von kg/cm

TS = Zugfestigiceitsgrenze in 1000 von kg/cm^c

909842/0433

OFiIGiNAL INSPECTED COPY

Andere Teile des gewalzten Blechmetalles, das wie oben beschrieben gefertigt war, wurden 1 Std. auf 37ü°C erhitzt, um das Metall auf die O-Temper-Beschaffenheit zu bringen. Ein Metallblech gemäss der Erfindung, das dem Heissauslauf (run down) unterworfen war, wurde gemäss einem Arbeitsplan, in dem das Metall auf den T8-Temper-Zustand gebracht wurde, warm verwalzt. Das Metall wurde hinsichtlich der Dicke in einem Stich 20$ vermindert, beim Bringen in ein Walzwerk bei einer Temperatur von 510°C und Verlassen des Walzwerkes bei einer Temperatur von 205°. Das so fertig gewalzte Metall wurde 1 Std. auf eine Temperatur von 260°C erhitzt. Proben von dem Metall im 0- und T8-Temperzustand wurden Festigkeitsprüfun.-'iii unter Einschluss einer Untersuchung der Kriechfestigkoit (Dauerstandsfestigkeit) des Metalles unterworfen. Die angewandten Zusammensetzungen, die Walzbedingungen und die abschliessende Wärmebehandlungstemperatur und die mechanischen Eigenschaften der Legierung sind in Tabelle II wiedergegeben.

PUr Vergleichszwecke wurde eine Legierung, die Anteilmengen von Kalzium und Zink in dem Bereich der erfindungsgemassen Zusammensetzungen enthielt, aber ein Produkt Von dem Prozent an Kalzium, das Mehrfache an Zink minus 0,2, über einen Zahlenwert von 0,1, in gleicher Weise zubereitet, vergossen und in einem Anlauf verwalzt, um das Metall auf einen der Zustände H26, H24, 0- oder T8-Temper zu

bringen.

909842/0433

BAD ORIGINAL

bringen. Das Metali Hess sieh nur äusserst schwierig verwalzen und zeigte gefährliche Rissbildungen.

Die Festigkeitseigenschaften in der Tabelle sind die niederen Eigenschaften in Längs- oder Querrichtung. In jedem Falle wurden die Kriechprozentwerte in der Walzl£ngsriehtung bestimmt. Die Angaben über die Streckgrenze und die Zugfestigkeitsgrenae sind wie in Tabelle I aufgeführt.

Tabelle II

909842/0433

Ca Zn

Hn

Zr

0,0 ο

dito

0,05
dito

0,0ό
dito

0,09
dito

0,16
dito

dito
dito

0,13
dito

dito
dito

0,25

dito

dito
dito

0,20 dito

0,40 dito

0,5 dito

dito

0,40 dito

dito

dito dito

0,6 die ο

dito dito

dito

dito dito

0,35 dito

dito

0,,, dito

0,15 dito

o,nc

dito

0,4 dito

TaDeIIe II

% v. Ein- Warm- tritts- WaIzen Temp.

Schluss wärmebe

Mech.Eigenschaften

20

4C

20

4u

20
40

2υ
40

20
40

JO
40

20
40

20

^r,10 370

510 370

¹Uo 370

510 370

510

370

510 370

■jlO

370

510 370

510

370

260
370

260

370

200
370

i'oo
370

260
370

370

260

370

260
370

LO
14

10

23

Ii
.1:0

12
20

10

10
20

10
19
11

10

19

10
16

TYS.

0,91

0,63

0,84

0,56

0,84

0,56

1,12
0,70

1,19

1,12

0,70

1,47

1,26
1,26

1,12

1,12
1,12

1,47
1,12

1,12
0,91

TS

2,

1,89 2,03

2,59 2,03

2,24

2,59

1,12 2,10 0,84

1,20
1,19

2,03

2,24 2,17

2,24

2,10

2,03

2,55 2,34

2,03 2,10

1,96 2,17

2,38 2,24

2,24 2,10

0,16 0,98

0,55 RA

0,64 RA

0,12 0,02

0,09 0,03

0,10 0,02

0,09 0,06

0,17 0,04

0,19

0,04

0,15

0,02

0,19 0,05

0,10

0,03

nmensetzun*;

dito 0,63

dito dito

0,5 0,2

dito dito

0,7 dito

Schwierig zu verwalzen

510 370

510 370

G
18

It

1,54 2,52 0,08

1,33 2,24 0,04

1,26 2,31 0,13

1,47 2,17 0,03

st Magnesium Durchgang unter Belastung ^-Kriechen In 100 Std. unter 560 kg/cm² und

e
150°C

Patentansprüche

9098Λ2/0Λ33

COpy

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1.) Magnesiumlegierung, die, bezogen auf Gewicht, 0,01 0,8# Kalzium, 0,05 - 0,95$ Zink, bis zu 1,5# Mangan und bis zu O,85f· Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die 7, Ca X (£ Zn - 0,2) 0,1 nicht überschreiten in Abwesenheit von Zirkonium oder dass die % Ca X (# Zn 0,33) 0,1 in Gegenv/art von Zirkonium nicht überschreiten.

2.) Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf Gewicht, 0,05 - 0,5$ Kalzium und 0,1 0,5Ji Zink enUhülL

5.) Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf Gewicht, 0,15 - υ,25# Kalzium und 0,5 0,55c Zink enthalt.

¹^,) Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf Gewicht, 0,01 - 0,08£. Kalzium und 0,1 0,2Ji Zink enthält.

5·) Verfahren zur IIerstell\uig eines verbesserten Walzblechoder Plattenproduktes von einer Magnesiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Magnesiumlegierung schafft, die, bezogen auf Gewicht, ü,Ql - 0,8# Kalzium, 0,05 - 0,95# Zink, bis zu 1,5$ Mangan und bis zu 0,85ε Zirkonium enthält, und dass die # Ca X {% Zn - 0,2) 0,1 in Abwesenheit von Zirkonium oder die % Ca X {% Zn - 0,55)

in 909842/043 3

SAD ORiGSNAL COPY

in Gegenwart von Zirkonium nicht überschreiten, dass nan die Legierung bei einer Temperatur von 370 - 480°C heisa verwalzt, das Metall etwa 1 Std. bei einer Temperatur la Bereich von 3^5 - 510⁰C glüht, das Metall warm verwalzt, um eine Dickenverminderung von 4o£ bei einer Austrittstemperatur von 150 - 315^OC zu bewirken,- und dass nan alsdann das Metall auf eine Temperatur im Bereich von 150 - 37O⁰C etwa 1 Std· erhitzt·

6.) Verfahren nach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet, dass die Schlusserhitzungsstufe bei einer Temperatur von etwa 150⁰C durchgeführt wird.

7.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlusserhitzungsstufe bei einer Temperatur von etwa 370°C durchgeführt wird·

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ORlGfNAL INSPECTiD