DE102005010626A1

DE102005010626A1 - Gießbare Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE102005010626A1
Application number: DE102005010626A
Authority: DE
Inventors: Herbert William Doty
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20050199318A1

Abstract

Gießbare Aluminiumlegierung, die in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5% Fe, etwa 0,2 bis etwa 3,0% Mn umfasst, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität eines aus der Legierung herstellten Gussteiles zu verringern und seine Zugfestigkeit zu erhöhen.

Description

Die Anmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung Serien-Nr. 10/603 086 mit dem Titel „Aluminium Alloy For Engine Blocks", eingereicht am 24. Juni 2003. Diese Anmeldung beansprucht auch den Nutzen und die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Serien-Nr. 60 551 997, eingereicht am 10. März 2004. Alle vorstehend genannten nicht vorläufigen und vorläufigen Anmeldungen sind hierin durch Verweis aufgenommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft gießbare Aluminiumlegierungen und insbesondere gießbare Aluminiumlegierungen mit einem relativ hohen Verhältnis von Mangan zu Eisen in der Legierungszusammensetzung, um eine Porosität von daraus hergestellten Gussteilen zu verringern und ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Viele Handelssorten von gießbaren Aluminium-Silizium-Legierungen umfassen traditionellerweise Eisen (Fe) als ein unvermeidbares Fremdelement der Legierung, das vorhanden ist, wenn Aluminium aus bauxithaltigem Eisen(III)-Oxid hergestellt wird. Mangan (Mn) wurde in solchen Legierungen auf Grund seiner starken vorteilhaften Wirkung auf die Morphologie von in der Gussmikrostruktur vorhandenen eisenführenden intermetallischen Phasen als ein gewolltes Legierungselement einbezogen. Im Speziellen ist berichtet worden, dass die Bildung einer plattenförmigen intermetallischen Beta-Al₅FeSi-Phase eng mit dem Vorhandensein einer störenden dispergierten (nicht verbundenen) größeren Mikroporosität in der Gussteil-Mikrostruktur verknüpft ist. Als ein Ergebnis wurde die Mn- Konzentration von vielen gießbaren Aluminiumlegierungen traditionellerweise derart gesteuert, dass sie gleich etwa der Hälfte der Fe-Konzentration der Legierung war. Es hat sich gezeigt, dass eine Steuerung der Mn-Konzentration zu diesem Zweck die Bildung einer co-eutektischen Alphaphase in der Guss-Mikrostruktur fördert, die auf Grund ihres Erscheinungsbildes unter einem Mikroskop allgemein als "Chinesische Schrift"-Morphologie bezeichnet wird, und in einer Verringerung von größeren Mikroporen in der Gussmikrostruktur in einer mäßigen Erhöhung in der Zugfestigkeit resultiert. Die Legierungsschmelzen, in die das Mn zugesetzt wurde, um die Form der Alphaphase zu einer "Chinesischen Schrift"-Morphologie zu verbessern, enthalten jedoch noch immer sowohl Porositäts- als auch Schrumpffehler (Schwundporosität), wenn auch geringeren Grades.

Es besteht ein Bedarf, eine verbesserte gießbare Aluminiumlegierung sowie aus der Legierung hergestellte Gussteile, die eine verringerte Gussteil-Porosität und verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen, bereitzustellen.

Die Erfindung stellt eine gießbare Aluminiumlegierung mit einem relativ hohen gesteuerten Gewichtsverhältnis von Mn zu Fe bereit, um diesen Bedarf zu decken.

In einer illustrativen Ausführungsform der Erfindung umfasst eine gießbare Aluminiumlegierung, in Gew.-%, 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5 % Mg, bis zu etwa 3,0 % Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe zumindest 0,6 beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 % ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe zumindest 1,0 beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität von aus der Legierung hergestellten Gussteilen zu verringern und seine Zugfestigkeit zu verbessern. Die Legierung kann optional eine entsprechende Menge von zumindest einem von Strontium oder einem Seltenerdmetall umfassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine gießbare Aluminiumlegierung in Gew.-% 0 bis 9,0% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, etwa 0,15% bis etwa 0,6% Mg, bis zu etwa 1,0% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,2% bis etwa 0,8% Fe, etwa 0,3% bis etwa 1,2% Mn und der Rest Al, wobei das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe derart gesteuert wird, dass die Porosität von aus der Legierung hergestellten Gussteilen verringert und ihre Zugfestigkeit verbessert wird.

Die Steuerung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses gemäß der Erfindung kann wesentlich kostengünstigere mehr Fe enthaltende Aluminiumlegierungen (z. B. Fe-Gehalt von etwa 0,4 Gew.-% oder mehr) und/oder mehr Cu enthaltende Aluminiumlegierungen (z. B. Cu-Gehalt von etwa 2,5 Gew.-% oder mehr) für eine Höhere Festigkeit bereitstellen, während eine geringere Mikroporosität und Schwundporosität (Makroporosität) und verbesserte mechanische Eigenschaften in aus den Legierungen hergestellten Gussteilen erhalten werden.

Die Erfindung kann genutzt werden, um verbesserte gießbare kupferhaltige Aluminiumlegierungen sowie verbesserte gießbare Aluminiumlegierungen, in denen Kupfer nur als unvermeidbares Fremd- oder Begleitelement vorliegt, bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Erfindung genutzt werden, um verbesserte gießbare Aluminiumlegierungen bereitzustellen, die eine relativ niedrige oder relativ hohe Siliziumkonzentration aufweisen.

Die Erfindung sieht auch verbesserte Gussteile, die aus den vorstehenden gießbaren Aluminiumlegierungen hergestellt wurden, sowie verbesserte Verfahren zum Gießen derselben vor, wobei sowohl die Mikroporosität als auch die Schwundporosität (Makroporosität) in Gussteilen verringert werden kann. Die Erfindung ist ferner insofern vorteilhaft, als mechanische Eigenschaften verbessert werden können, während eine Verringerung in einer Gussteil-Porosität erzielt wird. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt:
1 eine Darstellung der Wirkung der Mn/Fe-Gewichtsverhältnisse auf die Schwundporosität, Mikroporosität und Zugfestigkeit einer Cu-haltigen Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 6,5% Si, 3,5% Cu, 0,4% Mg, 0,5% Fe, Mn wie angegeben und der Rest Al. Die Mikroporosität und Schwundporosität sind als durchschnittliche Volumenprozent der Prüfkörper ausgedrückt. Die Zugfestigkeit ist als MPa ausgedrückt.
2 einen Graphen, der die Wirkung des Mn/Fe-Verhältnisses auf die Gussteil-Porosität an vier unterschiedlichen angegebenen Positionen an einem Zylinderblock zeigt, der unter Verwendung des Lost-Foam-Gießverfahren und unter Verwendung einer Cu-haltigen Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung von in Gew.-% 7% Si, 3,5% Cu, 0,55% Fe, 0,75% Mn und der Rest Al gegossen wurde, die ein Mn/Fe-Gewichtsverhältnis von 1,33 vorsieht, in 2 mit „HIGH Mn" bezeichnet, gemäß der Erfindung, und zum Vergleich dieselbe Cu-haltige Legierung mit Mn von nur 0,35 Gew.-%, die ein Mn/Fe-Gewichtsverhältnis von nur 0,64, mit „319" bezeichnet, vorsieht. Jeder Datenpunkt ist ein Durchschnittswert von 10 aus Guss-Zylinderblöcken entnommenen Prüfkörpern.
3 einen Graphen, der die Wirkung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses auf mechanische Eigenschaften von Zugprüfkörpern zeigt, die aus den Zylinderblöcken geschnitten wurden, welche gegossen wurden unter Verwendung des Lost-Foam-Verfahrens und unter Verwendung einer Cu-haltigen Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung von, in Gew.-%, 7% Si, 3,5% Cu, 0,55% Fe, 0,75% Mn und der Rest Al (Mn/Fe-Verhältnis von 1,33), in 3 mit „HIGH Mn" bezeichnet, gemäß der Erfindung und zum Vergleich dieselbe Cu-haltige Legierung mit Mn von nur 0,35% Gew.-% (Mn/Fe-Verhältnis von 0,64), mit „319" bezeichnet. Die Zylinderblöcke wurden entweder auf den T5- oder T6-Zustand wärmebehandelt und 10 Zugprüfstabkörper wurden für jeden Wärmebehandlungs-Zustand aus dem Kopf-Oberseitenflächenbereich (OBERSEITE) des Blocks und aus den Kopfschrauben-Ansätzen (KS-ANSATZ) des Blocks herausgeschnitten. In 3 bezeichnet UTS (= ultimative tensile strength) die spezifische Zugfestigkeit, YS (= yield stress) die Streckgrenze bei 0,2% Versetzung, und %E die Prozent Zugdehnung.
4 einen Graphen, der die Wirkung des Mn/Fe-Verhältnisses auf die spezifische Zugfestigkeit (UTS) wie durch die Balken dargestellt, und die Prozent Zugdehnung [E(%)] wie durch die Linie dargestellt von Zugprüfkörpern, die aus Sandguss-Stabgussteilen geschnitten wurden, darstellt, wobei eine Alu minium-Siliziumlegierung mit einer Zusammensetzung von in Gew.-%, 11,75% Si, 0,4% Fe, 3,6% Cu, 0,15% Mg, 0,03% Sr, Mn wie angegeben und der Rest Al verwendet wurde. Die Gussteile wurden auf den T6-Zustand wärmebehandelt. Jeder Datenpunkt ist ein Durchschnittswert von 5 Zugprüfkörpern.
5 ein Graph, der die Wirkung des Mn/Fe-Verhältnisses auf den Schwundfaktor (Schwundporosität) von Prüfkörpern, die aus Sandguss-Stabgussteilen geschnitten wurden, auf einer relativen Skala von 0 – 40 zeigt, wobei eine Aluminium-Silizium-Legierung mit einer Zusammensetzung, in Gew.-%, von 11,0% Si, 0,44% Mg, 0,018% Sr und Mn, Fe und Cu wie angegeben, und der Rest Al verwendet wird. Jeder Datenpunkt entspricht einem durchschnittlichen Volumenprozentwert aus 8 Prüfgussteilen, wobei jedes Gussteil von 0 bis 5 Prozent eingestuft wurde, um zu einem Durchschnittswert auf der Skala zu kommen.
6 eine perspektivische Ansicht eines V-Motorzylinderblocks, der aus Aluminiumlegierungen der Erfindung gegossen werden kann.
Die Erfindung stellt gießbare Aluminiumlegierungen mit einem relativ hohen Mn/Fe-Gewichtsverhältnis und Legierungszusammensetzungsmerkmalen bereit, um eine Gießporosität zu verringern, während gleichzeitig mechanische Eigenschaften von aus den Legierungen hergestellten Gussteile verbessert werden. Eine Aluminiumgusslegierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Erreichung der beiden Vorteile einer verringerten Gussporosität und verbesserter mechanischer Eigenschaften umfasst in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder größer ist, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität zu verringern und mechanische Eigenschaften wie z. B. die Zugfestigkeit von aus der Legierung hergestellten Gussteilen im Vergleich mit einer gleichen Legierungszusammensetzung, in der das Mn/Fe-Gewichtsverhältnis nicht auf solche Werte gesteuert ist, zu verbessern. Das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe beträgt vorzugsweise 0,6 oder mehr, wenn Fe kleiner als 0,3 Gew.-% ist, das Mn/Fe Verhältnis beträgt 1,0 oder mehr, wenn Fe 0,3 Gew.-% oder weniger als 0,4 Gew.-% ist, und das Mn/Fe Verhältnis beträgt 1,2 oder mehr, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% der Legierung ist, obwohl das Mn/Fe-Verhältnis typischerweise 1,75 nicht übersteigt. Für die meisten Gussanwendungen wird bevorzugt, dass der Eisengehalt der Legierung etwa 0,8 Gew.-% nicht übersteigt. In Druckgussanwendungen kann der Eisengehalt der Legierung jedoch bis zu 1,5 Gew.-% betragen.
Die Legierung kann optional Strontium (Sr) bis zu etwa 0,05 Gew.-% der Legierung und/oder ein Seltenerdmetall oder eine Kombination von Seltenerdmetallen bis zu 5 Gew.-% der Legierung umfassen, wobei Seltenerdelemente mit einer Ordnungszahl von 58 bis 64 des Periodischen Systems umfassen. Diese Legierungselemente modifizieren die eutektische Aluminium-Silizium-Phase, um die Bildung einer primären Siliziumphase zu verhindern und/oder intermetallische Phasen zu modifizieren. Bevorzugte Seltenerdmetallelemente zum optionalen Einschluss in den Legierungen der Erfindung umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Ce, La, Pr, Nd und/oder Pm.
Die Steuerung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses gemäß der Erfindung kann deutlich kostengünstigere mehr Fe enthaltende Aluminiumlegierungen (z. B. Fe-Gehalt von etwa 0,4 Gew.-% oder mehr) und/oder mehr Cu enthaltende Aluminiumlegierungen (z. B. Cu-Gehalt von etwa 2,5 Gew.-% oder mehr) für eine hohe Festigkeit bereitstellen, während man eine verringerte Mikroporosität und Makroporosität und verbesserte mechanische Eigenschaften für aus den Legierungen hergestellte Gussteile erhält.
Eine gießbare Schmelze der Aluminiumlegierung kann durch Schmelzen eines Aluminium-Gussblocks mit geeigneten aluminiumbasierten Vorlegierungen wie z. B. Al-25%Fe, Al-50%Cu, Al-20%Mn, Al-50%Si (wobei sich auf Gew.-% bezieht) und reinem Magnesiummetall zu einer gewünschten Zusammensetzung wie oben beschrieben zubereitet werden. Zugaben von Seltenerdmetallen können über eine Mischmetall-Vorlegierung oder als Reinmetalle oder als Seltenerd-Aluminiumvorlegierungen erfolgen. Solche Zugaben können zu dem ursprünglichen Schmelzgut erfolgen. Es ist jedoch bevorzugt, dass sie gemacht werden, nachdem die Schmelze mit einem Schmelzmittel behandelt und/oder entgast wurde, falls eine solche Verarbeitung verwendet wird.
Die Schmelze wird in einem geeigneten Ofen wie z. B. einem kernlosen Induktionsofen, einem Widerstandsofen, einem Flammofen oder einem gasbeheizten Muldenofen aus Ton-Graphit oder Siliziumkarbid zubereitet. Ein Schmelzmittel ist nur bei verunreinigten oder schlackenreichen Füllgutmaterialien erforderlich. Für gewöhnlich ist keine spezielle Ofenatmosphäre erforderlich. Das Füllgut kann in Umgebungsluft geschmolzen werden. Sobald sie geschmolzen ist, wird die Schmelze mit Hilfe einer üblichen Aluminiumgießtechnik, wie z. B. Ausblasen der Schmelze mit trockenem Argon oder Stickstoff durch einen Rotationsentgaser, entgast. Der Entgasungsvorgang kann auch ein Halogengas wie z. B. Chlor oder Fluor oder Halogensalze enthalten, um die Entfernung von Begleitstoffen zu erleichtern. Vorzugsweise wird die Schmelze bewegungslos behandelt, um so Turbulenzen und eine Wasserstoffgasaufnahme zu minimieren.
Sobald sie entgast und gereinigt ist, wird die Schmelze mit einem Mittel behandelt, um die Modifizierung der eutektischen Aluminium-Silizium-Phase und/oder intermetallischen Phase zu bewirken. Ein bevorzugtes Mittel für diesen Zweck umfasst Sr und/oder ein oder mehrere Seltenerdmetall/e. Das bevorzugte Verfahren besteht darin, dass Al-10%Sr- oder Al-90%Sr- (% bezieht sich auf Gew.-%) Vorlegierungen verwendet werden, die während der letzten Stufen des Entgasens in die Schmelze eingetaucht werden, vorausgesetzt, dass kein Halogenmaterial verwendet wird. Der Gasgehalt der Schmelze wird mit Hilfe eines beliebigen herkömmlichen handelsüblichen Verfahrens wie z. B. dem verminderten Drucktest oder einem AISCAN.TM.-Gerät bewertet.
Schließlich, unmittelbar vor dem Gießen, kann die Schmelze optional mit Hilfe einer Titan-Bor-Vorlegierung, wobei eine typische Zugabe von Titan von etwa 0,02 bis 0,1 Gew.-% der Legierung beträgt, kornverfeinert werden, um eine Korngröße zu verringern. Einige Anwendungen benötigen jedoch keine Kornverfeinerung.
Die Überhitzungswärme einer Schmelze kann von weniger als 50 Grad F auf weit über 500 Grad F variiert werden. Niedrigere Überhitzungswärmegrade sind empfohlen, um die Mikroporosität zu minimieren. Höhere Grade an Überhitzungswärme resultierten jedoch in einer Verfeinerung der intermetallischen Phasen in der Mikrostruktur des Gussteils, so dass dieses Verfahren unter bestimmten Umständen bevorzugt sein kann. Die unten stehenden Beispiele stellen illustrative Gießtemperaturen einer Schmelze bereit. Die Schmelze wird in eine geeignete Form gegossen, die mit Hilfe einer Reihe von bekannten Formerzeugungsverfahren hergestellt sein kann. Solche Formen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, gebundene Sandformen, Metallformen, Druckgussformen, Kokillenformen oder Feingussformen. Sandformen können Metallkokillen enthalten, um eine gerichtete Erstarrung zu ermöglichen oder Gießmikrostrukturen in bestimmten kritischen Bereichen des Gussteils lokal zu verfeinern. Im Fall von Sandformen umfassen Nachbehandlungsverfahren typischerweise das Entfernen von überschüssigem Sand von dem Gusstück durch Sandstrahlen. Nachbehandlungsverfahren umfassen typischerweise auch die Entfernung von Angussabschnitten des Gussteils. Gussteile können durch allgemein verwendete zerstörungsfreie Prüfungen wie z. B. Röntgenstrahlprüfung, Farbeindringprüfung oder Ultraschallprüfung bewertet werden. Diese Prüfungen werden typischerweise durchgeführt, um zu bestimmen, ob das Gussteil auf Grund von Schwund während der Erstarrung eine Porosität ausgebildet hat. Solch ein Schwund kann auf die Zusammensetzung der Gießlegierung und/oder die Form des Gussteils zurückzuführen sein.
Aus den Aluminiumlegierungen der Erfindung hergestellte Gussteile können wärmebehandelt werden, um die mechanischen Eigenschaften durch bekannte Dispersionshärtemechanismen für Aluminiumlegierungen zu verbessern. Solche Dispersionshärte-Wärmebehandlungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf die T5-Vergütung, T6-Vergütung und T7-Vergütung. Die T5-Vergütung beinhaltet die Wärmeaushärtung des Gussteils bei einer Zwischentemperatur von typischerweise 300 bis 450 Grad F für bis zu 12 Stunden oder mehr ein. Anspruchsvollere Gießanwendungen können die Bruchfestigkeit der T6-Vergütung erfordern, die eine Wärmebehandlungslösung bei einer Temperatur nahe aber unter der Festzustand-Temperatur der Legierung für Zeiträume von typischerweise zwischen 4 und 12 Stunden einschließt. Das Gussteil wird von der Lösungs temperatur in einer geeigneten Abschreckflüssigkeit wie z. B. Wasser, Öl oder einem Polymer oder sich schnell bewegender Luft abgeschreckt. Solch ein Abschrecken kühlt das wärmebehandelte Gussteil durch das kritische Temperaturregime, gewöhnlich 850 Grad F bis 450 Grad F, schnell ab. Nach dem Abkühlen verbleibt das Gussteil üblicherweise für 1 Stunde bis 24 Stunden bei Raumtemperatur und wird dann neuerlich auf eine Zwischentemperatur ähnlich der T5-Vergütung erwärmt. In Anwendungen, in denen Formbeständigkeit wichtig ist, kann die T7-Vergütung vorgeschrieben sein. Diese Vergütung ist ähnlich der T6-Vergütung, außer dass der Wärmehärtungszyklus entweder bei höheren Temperaturen und/oder über längere Zeit erfolgt, um einen etwas weicheren Zustand mit einer höheren Formbeständigkeit zu erreichen.
Gießbare Aluminiumlegierungen gemäß der Erfindung sind insbesondere nützlich, um Motorzylinderblock-Gussteile und Zylinderkopf-Gusstücke zu erzeugen, die bearbeitbar sind und die eine verringerte Gussporosität und verbesserte mechanische Eigenschaften im Gusszustand sowie im wärmebehandelten (dispersionsgehärtenen) Zustand aufweisen. Zum Beispiel können Motorzylinderblock-Gussteile und Zylinderkopf-Gusstücke zur Verwendung in benzinbetriebenen Hubkolben-Verbrennungsmotoren aus einer Legierung gemäß der Erfindung hergestellt sein.
6 veranschaulicht ein typisches V-Motorzylinderblock-Gussteil von dem Typ, der gegossen werden kann, obwohl die Legierung verwendet werden kann, um jede beliebige Form eines Motorzylinderblock-Gussteils zu gießen. In 6 ist das Zylinderblock-Gussteil als ein V-6-Motorblock mit drei Zylindern 12, 14 und 16 einer Seite 18 des V-Blocks gezeigt. Die Wände des Zylinders sind maschinengeglättet. Eine große Anzahl von Schraubenlöchern 20 wie z. B. zur Befestigung von zwei Zylinderköpfen (nicht gezeigt) wird in den Block gebohrt und geschraubt. Eine bearbeitete plane Kopfoberseitenflächen-Oberfläche 22 ist vorgesehen, gegen die der zugehörige Zylinderkopf auf bekannte Art und Weise anliegt. Wie bekannt weist solch ein Motorzylinderblock viele komplexe Abschnitte zum Kühlmittel- und Ölfluss auf, so dass eine sehr fließfähige geschmolzene Legierung erforderlich ist, um den Formhohlraum während des Gießens und der Erstarrung der Legierung in der Form auszufüllen.
Eine gießbare Aluminiumlegierung, die zur Erzeugung eines Motorzylinderblocks geeignet ist, besteht im Wesentlichen aus, in Gew.-%, 0 bis 9,0% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, etwa 0,15% bis etwa 0,6% Mg, bis zu etwa 1,0% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,2% bis etwa 0,8% Fe, etwa 0,3% bis etwa 1,2% Mn und der Rest Al, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe weniger als 0,4 Gew.-% ist und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, obwohl das Mn/Fe-Verhältnis typischerweise 1,75 nicht übersteigt. Der Fe-Gehalt der Legierung beträgt 0,4 Gew.-% oder mehr, um Kosten für die Legierung zu reduzieren.
Eine besonders bevorzugte Cu-haltige gießbare Aluminiumlegierung zur Erzeugung eines Motorzylinderblocks besteht im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 5,0 bis etwa 7,0% Si, etwa 2,5% bis etwa 4,0% Cu, etwa 0,15% bis etwa 0,35% Mg, bis zu etwa 0,5% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,35% bis etwa 0,65% Fe, etwa 0,4% bis etwa 0,9% Mn, und der Rest Al, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist.
Eine noch weitere besonders bevorzugte Cu-haltige gießbare Aluminiumlegierung mit einem niedrigen Si-Gehalt zur Erzeugung eines Motorblocks umfasst, in Gew.-%, 0 bis etwa 0,25% Si, etwa 3 bis etwa 5% Cu, etwa 0,1% bis etwa 0,3% Mg, bis zu etwa 0,5% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 0,5% Fe, etwa 0,2% bis etwa 0,8% Mn, und der Rest Al, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist.
Die oben stehenden Cu-haltigen Aluminiumlegierungen können Sr in einer Menge von etwa 0,005 bis 0,03 Gew.-% der Legierung enthalten.
Wie oben erwähnt betrifft die Erfindung auch gießbare Aluminiumlegierungen, die Kupfer nur als ein unvermeidliches Begleitelement oder ein unvermeidliches Legierungselement als Resultat bestimmter Frischungsverfahren und/oder Ausgangsmaterialien, die zur Erzeugung der Legierung eingesetzt werden, umfassen.
Zum Beispiel besteht eine bevorzugte gießbare Aluminiumlegierung mit einem Kupfer-Verunreinigungsgrad gemäß der Erfindung im Wesentlichen aus in Gew.-% etwa 6,0 bis etwa 9,0% Si, 0 bis etwa 0,75% Cu, etwa 0,2% bis etwa 0,4% Mg, bis zu etwa 1,0% Zn, 0 bis etwa 1,5% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,35% bis etwa 0,65% Fe, etwa 0,4% bis etwa 0,9% Mn und der Rest Al, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich 0,4 Gew.-% oder mehr ist. Diese Legierung kann optional Strontium (Sr) bis zu etwa 0,05 Gew.-% der Legierung und/oder ein Seltenerdmetall oder eine Kombination von Seltenerdmetallen bis zu 5 Gew.-% der Legierung umfassen.
Die oben beschriebenen Aluminiumlegierungen können durch herkömmliche Gießverfahren wie z. B. Präzisions-Sandguss, Kokillenguss, Halbkokillenguss, gebundener Sandguss, Lost-Foam-Guss, Feinguss, Druckguss, Rotationsguss und weitere Gießverfahren gegossen werden, um unendlich viele Typen von Gusskomponenten zu erzeugen. Für bestimmte Gusskomponenten wird das Gussteil wärmebehandelt, um mechanische Eigenschaften zu entwickeln, die für die vorgesehene Anwendung geeignet sind. Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als unerwarteterweise sowohl die Mikroporosität als auch die Makroporosität in Gusskomponenten aus den obigen Legierungen verringert werden können. Darüber hinaus kann die Erfindung unerwarteterweise die mechanischen Eigenschaften der Gusskomponenten verbessern, während eine Reduktion in der Gussporosität erzielt wird.
Die folgenden Beispiele werden gezeigt, um die Erfindung weiter zu illustrieren. Obwohl sich die Beispiele zum Zweck der Veranschaulichung auf bestimmte Cu-haltige Aluminiumlegierungen beziehen, ist die Erfindung nicht auf das beschränkt, was aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist. Die in den Beispielen beschriebenen gießbaren Aluminiumlegierungen sind besonders zur Erzeugung von Motorzylinderblock-Gussteilen nützlich, die bearbeitbar sind und die eine reduzierte Gussteil-Porosität und verbesserte mechanische Eigenschaften in dem Gusszustand wie auch in dem wärmebehandelten Zustand aufweisen.
BEISPIEL 1
1 ist eine schematische Darstellung der Wirkung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses auf die Schwundporosität, Mikroporosität und Zugfestigkeit einer Cu-haltigen Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung in Gew.-%, von 6,5% Si, 3,5% Cu, 0,4% Mg, 0,5% Fe, Mn wie angegeben, und der Rest Al. Die Wirkung des Mn/Fe-Verhältnisses wurde durch Herstellung einer Stammschmelze der Grundzusammensetzung und Gießen zu 30 Pfund Gussblöcken bestimmt. Für jeden in einer Reihe von Mn/Fe-Verhältnissen von 0,1 bis 2,0 geprüften Wert des Mn/Fe-Verhältnisses wurde eine eigene Schmelze hergestellt und Mn in Form von Al-25 Gew.-% Mn-Vorlegierungen beigefügt. Darüber hinaus wurde reines Al zu jeder der Schmelzen ausgenommen die Schmelze mit dem höchsten Mn/Fe-Verhältnis beigefügt. Dieses Verfahren wurde verwendet, um sicherzustellen, dass die Gesamtzugabe (Al-25Mn-Vorlegierung + reines Al) eine Konstante darstellte, um alle anderen Legierungselemente um einen konstanten Betrag zu verdünnen. Nach dem Schmelzen in einem Ton-Graphit-Tiegel in Luft wurde jede Schmelze mit Hilfe eines handelsüblichen Rotationsentgasers mit Argon entgast. Zwei Sandformen wurden für jede Schmelze hergestellt; eine Form war eine 8-Gussteile-Gießbarkeitstestform, wobei die Gussteile eine Form ähnlich dem Querschnitt eines Autozylinderkopfes mit Führungs- -und Schraubenansatz-Abschnitten sowie einem Hebeabschnitt aufweisen, um die Kopfoberflächenseite zu simulieren, wobei die zweite Form eine 10-Stäbeform war, die verwendet wurde, um einen Vorrat für die Bearbeitung von Zugprüfstäben zu erzeugen. Jede Schmelze wurde in beide Formen gegossen und abgekühlt. Die Gussteile wurden aus dem Sand ausgeschlagen, gereinigt und zum Prüfen geteilt. Die Stab-Gussteile wurden auf den T6-Zustand wärmebehandelt und dann zu Zugprüfstäben verarbeitet, die mit Hilfe von ASTM 557 und 557M-Prüfverfahren geprüft wurden, um durchschnittliche Zugfestigkeitswerte bereitzustellen. Die Gießbarkeitsform-Gussteile wurden zuerst durchleuchtet und dann wurden Mikrostrukturprüfkörper unterteilt und in Schliff-Befestigungen befestigt und poliert. Die Mikroporosität wurde durch Computerbildanalyse der befestigten Prüfkörper mit Hilfe einer handelsüblichen Software bestimmt und als durchschnittliche Volumenprozent-Porosität ausgedrückt, wie auch in Beispiel 2 beschrieben. Die Schwundporosität (die der dem Erstarrungsschwund zuschreibbaren Makroporosität entspricht) ausgedrückt als durchschnittlicher Vo lumenprozentwert wurde durch Vergleichen der Röntgenbilder mit optischen Skalen bestimmt.
1 fasst die Daten zusammen und macht deutlich, dass es einen unerwarteten „Guten Bereich" in dem Mn/Fe-Verhältnis um ein Mn/Fe-Gewichtsverhältnis von etwa 1,35 bis 1,45 herum für die obige gießbare Cu-haltige Aluminiumlegierung gibt, wo unerwarteterweise die Mikroporosität und Schwundporosität (Makroporosität) minimiert sind, während die Zugfestigkeit auf ein Maximum erhöht ist. Die mechanischen Eigenschaften in dem „Guten Bereich" sind gegenüber den durch die niedrigeren Mn/Fe-Gewichtsverhältnisse nach dem Stand der Technik erreichten mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert. Die Zugabe von Mn gemäß der Erfindung wird die Verwendung von deutlich kostengünstigeren Legierungen mit einem höheren Fe-Gehalt erlauben, während man eine verringerte Mikroporosität und Makroporosität sowie verbesserte mechanische Eigenschaften erhält.
Die Breite oder Ausdehnung des „Guten Bereichs" hängt ab von verschiedenen Faktoren, umfassend die Eisenkonzentration, Siliziumkonzentration, eutetkischen Siliziummodifizierungsmitteln der Legierung sowie der Abkühlgeschwindigkeit der geschmolzenen Legierung nach dem Gießen in die Form, während sie darin erstarrt. Insbesondere ist mit höheren Eisen- und Siliziumkonzentrationen in der obigen Legierung der „Gute Bereich" verkleinert, ohne eutektische Modifizierung ist der „Gute Bereich" tiefer, und bei schnellerer Abkühlgeschwindigkeiten der geschmolzenen Legierung in der Form ist der „Gute Bereich" vergrößert. Kurven der mechanischen Eigenschaften wie die in 1 können für andere Familien von gießbaren Aluminiumlegierungen erzeugt werden, um den „Guten Bereich" des Mn/Fe-Verhältnisses zu bestimmen und die Vorteile der Anwendung der Erfindung zu erzielen.
BEISPIEL 2
Die 2 und 3 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung in Bezug auf eine illustrative gießbare Cu-haltige Aluminiumlegierung.
Im Speziellen ist 2 ein Graph, der die Wirkung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses auf die Gussporosität an vier unterschiedlichen Positionen von mit Hilfe des Lost-Foam-Gießverfahrens gegossenen Zylinderblöcken zeigt. Eine Cu-haltige Aluminiumlegierung (319 Legierung) mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 7% Si, 3,5% Cu, 0,55% Fe, 0,75% Mn und der Rest Al, die ein Mn/Fe-Gewichtsverhältnis von 1,33 nach der Erfindung bereitstellt, wurde bei einer Schmelztemperatur von 1430 Grad F in eine Lost-Foam-Form gegossen. Die Legierung wurde in der Form bei einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10 Grad F/Minute erstarrt. Zum Vergleich wurde die gleiche Cu-haltige Legierung mit Mn von nur 0,35 Gew.-%, die ein Mn/Fe-Verhältnis von nur 0,64 vorsieht, in ähnlicher Weise in eine Lost-Foam-Form gegossen und erstarrt. Das Mn/Fe-Verhältnis von 0,64 ist höher als die üblicherweise empfohlenen Werte, wird aber dennoch bei bestimmten handelsüblichen Gießereien für solch eine Legierung angewendet.
Die gegossenen Zylinderblöcke wurden entweder auf den T5- oder T6-Zustand wärmebehandelt und für jeden Wärmebehandlungs-Zustand wurden 6 Prüfkörper (½ Zoll mal ½ Zoll) aus dem Kopfoberseitenflächen-Bereich (als OBERSEITENFLÄCHE bezeichnet), dem oberen Bohrungsbereich (als BORE-TOP bezeichnet), dem unteren Bohrungsbereich (als BOHRUNG UNTEN bezeichnet) und dem oberen Kopfschraubenansatz-Bereich (als OBERER ANSATZ bezeichnet) des Zylinderblocks herausgeschnitten.
Die durch die geteilten Balken in 2 gezeigte Mikroporosität wurde durch Computerbildanalyse bestimmt und als durchschnittliche Volumenprozent-Porosität auf Basis von insgesamt 30 Feldern, gemessen bei einer 50-fachen Vergrößerung an jedem Mikrostruktur-Prüfkörper, ausgedrückt. Die maximale Porengröße (als Max Feret bezeichnet) wurde durch Computerbildanalyse bestimmt, wobei 32 gleichwinkelige Durchmesser an jeder Pore gemessen und der größte Wert für jede Pore angezeigt wurde. Der angezeigte Wert ist der größte der Gruppe von 6 Prüfkörpern an jeder Position und ist in Mikron ausgedrückt.
2 zeigt die deutlich vorteilhafte Wirkung eines Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses von 1,33 auf die Mikroporosität und maximale Porengröße an den vier angegebenen Positionen der gegossenen Zylinderblöcke. Insbesondere zeigten die Zylinderblöcke, die mit Hilfe der Legierung mit einem Mn/Fe-Verhältnis von 1,33 gemäß der Erfindung gegossen wurden, eine verringerte Mikroporosität und verringerte maximale Porengröße im Vergleich zu der Legierung mit dem Mn/ Fe-Verhältnis von nur 0,64.
Unter Bezugnahme auf 3 ist die Wirkung des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses auf mechanische Eigenschaften von aus den gegossenen Zylinderblöcken geschnitten Zugprüfkörpern gezeigt. Die Zylinderblöcke wurden entweder auf den T5- oder T6-Zustand wärmebehandelt und 6 Zugprüfstabkörper wurden für jeden Wärmebehandlungs-Zustand aus dem Kopfoberseitenflächen-Bereich (OBERSEITENFLÄCHE) der Zylinderblöcke und aus den Kopfschrauben-Gussansätzen (KS-ANSÄTZE) des Blocks herausgeschnitten. Im T5-Zustand wird das Gussteil aus der Form bei einer erhöhten Temperatur in Wasser abgeschreckt und in der Folge wärmeausgehärtet, indem das Gussteil in einem Ofen bei etwa 350 Grad F über 8 bis 10 Stunden angeordnet wird. Im T6-Zustand wird das Gussteil auf Raumtemperatur abgekühlt, nachdem die Form ausgegossen wurde, und dann bei einer hohen Lösungstemperatur, die durch die Zusammensetzung der Legierung bestimmt ist, in einem Ofen angeordnet. Das Gussteil wird für 4 bis 10 Stunden bei der Lösungstemperatur gehalten und dann in heißes Wasser hinein oder mit Hilfe eines ähnlichen Verfahrens zum schnellen Abkühlen der Gussform abgeschreckt. Schließlich wird das Gussteil bei einer Zwischentemperatur ähnlich der für den T5-Zustand verwendeten wärmeausgehärtet. Die Zugfestigkeit wurde gemäß der Zugfestigkeitsprüfung ASTM B 557 geprüft.
3 zeigt, dass sowohl die spezifische Zugfestigkeit (UTS), als auch die Zugdehnung (%E) in den T5- und T6-Vergütungen für die OBERSEITEN-FLÄCHEN-Bereiche erhöht waren. Sowohl die UTS als auch die %E waren in dem T5-Vergütungszustand für die KS-Ansatz-Bereiche verbessert. Diese Verbesserungen in den mechanischen Eigenschaften wurden erzielt, während die Mikroporosität und maximale Porengröße verringert wurden, wie in 2 gezeigt. Es zeigte sich kein Effekt auf die mechanischen Eigenschaften in dem T6-Vergütungszustand der KS-Ansatz-Bereiche.
BEISPIEL 3
Dieses Beispiel bezieht sich auf die positiven Effekte, die durch Steuern des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses für Aluminiumlegierungen mit einem Siliziumgehalt im Bereich von 11 bis 12 Gew.-% der Legierung erzielt wurden. Zum Beispiel veranschaulicht 4 Effekte, die in Bezug auf gießbare Cu-haltige Aluminiumlegierungen mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 11,75% Si, 0,4% Fe, 3,6% Cu, 0,15% Mg, 0,03% Sr, Mn wie angegeben und der Rest Al erreicht werden. Die Legierungen wurden bei einer Schmelztemperatur von 1320 Grad F in gebundene Sand-Formen gegossen. Die Legierungen wurden in den Formen bei einer Abkühlgeschwin digkeit von etwa 10 Grad F/Minute erstarrt, um Gussstäbe zu erzeugen, die auf den T6-Zustand wärmebehandelt und dann geschnitten wurden, um runde Zugprüfstäbe zu Prüfzwecken zu bilden.
4 veranschaulicht eine deutliche Erhöhung der UTS der wärmebehandelten Prüfkörper, die durch Steuern des Mn/Fe Gewichtsverhältnisses auf über 0,74, insbesondere bei einem Verhältnis von 1,367 erzielt wurde. Die Zugdehnung verringerte sich geringfügig bei Mn/Fe-Verhältnissen von 0,74 und 1,14 und stiege dann bei einem Mn/Fe-Verhältnis von 1,367 deutlich an.
5 veranschaulicht die positiven Effekte, die in Bezug auf gießbare Cu-haltige Aluminiumlegierungen mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 11,00% Si, 0,44% Mg, 0,18% Sr, Mn, Fe und Cu wie angegeben und der Rest Al erzielt wurden. Die Legierungen wurden bei einer Schmelztemperatur von 1320 Grad F in gebundene Sandformen gegossen. Die Legierungen wurden in den Formen bei einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10 Graf F/Minute erstarrt, um Gussstäbe zu erzeugen, die auf den T6-Zustand wärmebehandelt und dann geschnitten wurden, um runde Zugprüfstäbe zu Prüfzwecken zu bilden.
5 veranschaulicht eine deutliche Reduktion in dem Schwundfaktor, der der oben erläuterten Schwundporosität entspricht, durch Erhöhen des Mn/Fe-Gewichtsverhältnisses über etwa 1,0. Wenn das Mn/Fe-Verhältnis derart erhöht wird, nimmt der Schwund ab und er nimmt für die Legierungen mit mehr Cu in einem größeren Ausmaß ab.
Die Zugabe von Cu zu Aluminium-Silizium-Legierungen verbessert die Zugfestigkeit. In der Vergangenheit hat eine Zugabe von Cu zu diesem Zweck jedoch in einer Erhöhung in der Schwundporosität und gelegent lich der Mikroporosität resultiert, wenn das Mn/Fe-Gewichtsverhältnis um den typischen Wert von 0,5 herum lag. Aus 5 ist ersichtlich, dass ein Steuern des Mn/Fe-Verhältnisses gemäß der Erfindung unerwarteterweise das Gießen von Cu-haltigen Aluminiumlegierungen mit einer höheren Festigkeit bei besseren Qualitätsniveaus (mit geringeren Schwundporositätsfehlern) als zuvor erreichbar zulässt.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine gießbare Aluminiumlegierung, die in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn umfasst, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität eines aus der Legierung hergestellten Gussteils zu verringern und seine Zugfestigkeit zu erhöhen.

Claims

Gießbare Aluminiumlegierung, umfassend in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe zumindest 0,6 beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe zumindest 1,0 beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität eines aus der Legierung hergestellten Gussteils zu verringern und seine Zugfestigkeit zu verbessern.
Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fe-Konzentration etwa 0,4 Gew.-% oder mehr beträgt.
Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cu-Konzentration etwa 2,5 Gew.-% oder mehr beträgt.
Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner zumindest eines von Sr oder einem Seltenerdmetall umfasst.
Gießbare Aluminiumlegierung, umfassend in Gew.-% 0 bis 9,0% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, etwa 0,15% bis etwa 0,6% Mg, bis zu etwa 1,0% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,2% bis etwa 0,8% Fe, etwa 0,3% bis etwa 1,2% Mn und der Rest Aluminium, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist.
Legierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fe-Konzentration etwa 0,4 Gew.-% bis etwa 0,8 Gew.-% beträgt.
Legierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen, in Gew.-%, besteht aus: etwa 5,0 bis etwa 7,0% Si, etwa 2,5% bis etwa 4,0% Cu, etwa 0,15% bis etwa 0,35% Mg, bis zu etwa 0,5% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, etwa 0,35% bis etwa 0,65% Fe, etwa 0,4% bis etwa 0,9% Mn und der Rest Aluminium, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist.
Legierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner etwa 0,01% bis etwa 0,025% Sr umfasst.
Legierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen, in Gew.-%, besteht aus: 0 bis etwa 0,25% Si, etwa 3 bis etwa 5% Cu, etwa 0,1% bis etwa 0,3% Mg, bis zu etwa 0,5% Zn, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 0,5% Fe, etwa 0,2% bis etwa 0,8% Mn und der Rest Aluminium, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist.
Legierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner zumindest eines von Sr bis zu etwa 0,05 Gew.-% oder einem Seltenerdmetall bis zu 5 Gew.-% umfasst.
Legierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen, in Gew.-%, besteht aus: etwa 6,0 bis etwa 9,0% Si, 0 bis etwa 0,75% Cu, etwa 0,2% bis etwa 0,4% Mg, bis zu etwa 1,0% Zn, 0 bis etwa 1,5% Ni, bis zu 0,3% Ti, etwa 0,35% bis etwa 0,65% Fe, etwa 0,4% bis etwa 0,9% Mn und der Rest Aluminium, wobei das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe 0,4 Gew.-% oder mehr ist.
Legierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner etwa 0,005 bis etwa 0,025% Sr umfasst.
Gussteil, umfassend in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu etwa 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Ge wichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, um die Porosität des Gusstücks zu verringern und seine Zugfestigkeit zu verbessern.
Gussteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Motorzylinderblock oder einen Motorzylinderkopf umfasst.
Gussteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es dispersionsgehärtet ist.
Gießverfahren mit den Schritten: Schmelzen einer gießbaren Aluminiumlegierung, umfassend in Gew.-% 0 bis etwa 19% Si, 0 bis etwa 5,0% Cu, 0 bis etwa 1,5% Mg, bis zu etwa 3,0% Zn, bis zu 2,0% Ni, bis zu etwa 0,3% Ti, mehr als 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Fe, etwa 0,2% bis etwa 3,0% Mn, wobei ein Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 0,6 oder mehr beträgt, wenn Fe kleiner als 0,4 Gew.-% ist, und das Gewichtsverhältnis von Mn/Fe 1,0 oder mehr beträgt, wenn Fe gleich wie oder größer als 0,4 Gew.-% ist, Einbringen der geschmolzenen Legierung in eine Form, und Erstarren der geschmolzenen Legierung in der Form, um ein Gussteil zu bilden, wobei das Verhältnis die Porosität des Gusstücks verringert und seine Zugfestigkeit erhöht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Form ein Guss-Motorzylinderblock oder -zylinderkopf gebildet wird.