DE902091C - Verfahren zur Behandlung von Aluminium-Silizium-Legierungen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (3)

1. PATEN-TANSPRÜCI'IE: i. Verfahren zur Behandlung vonAlurninium-Silizium-Legierurngen, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen im schmelzflüssigen Zustande mit den Elementen Arsen, Tellur oder Thorium oder mit solchen Verbindungen dieser Elemente behandelt werden, aus denen diese von der Metallschmelze bei der Arbeitstemperatur bis höchstens o,5 % aufgenommen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d:aß die Aluminium-Silizium-Legierungen mit den Oxyden der in Anspruch i genannten Elemente behandelt werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe gemeinsam mit den für Aluminium und seine Legierungen bekannten Deck- und Reinigungssalzen in die Metallschmelze eingebracht werden. q.. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe den Aluminium-Silizium-Legierungen vor oder gleichzeitig mit den zu ihrer Veredlung zuzusetzenden Stoffen zugeführt werden.