171708. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-szilícium ötvözetből készült lemez előállítására

3 171708 4 metallikus fázist a közvetlen hűtéses folyamatos öntési eljárással történő öntéskor a nagy vastagságú (például 10—30 cm) öntecsek előállításánál alkalmazott körülmények között. Azt találtuk, hogy ilyen körülmények között a szilícium-fázis viszonylag durva, lamellához hasonló szalagok alakjában szilárdul meg, amelynek a vastagsága 2—5 mikron nagyságrendben van és szélessége jóval nagyobb. Al-Si ötvözetekből készült lemezeket már hengereltek ilyen öntecs-anyagból. Az ugyanolyan körülmények között hengerelt ötvözetből készült lemez erőssége kielégítő, de túlságosan rideg ahhoz, hogy formálható legyen. Abban az esetben, ha a hidegen hengerelt lemezt 250 C°-on megeresztjük, hajlékonysága és alakíthatósága jelentősen javul, de folyási határa lecsökken a megeresztett, kereskedelmi tisztaságú alumínium lemez szintjére. A termék felhasználásra talál ugyan egyes területeken, de használata olyan területekre korlátozódik, ahol a kis mechanikai szilárdság elfogadható. Más alumínium ötvözetekhez hasonlítva az 5—12% szilíciumot tartalmazó Al-Si ötvözetek számos előnynyel rendelkeznek. A szilícium például olcsó ötvözőelem. Az ötvözetek nem drágák és jó a korróziós ellenállásuk, ezért a viszonylag kis mechanikai szilárdság nem szerencsés velejárója ezeknek az ötvözeteknek. A találmány tárgya javított eljárás ezeknek az ötvözetéknek az előállítására az előnyös tulajdonságok növelése érdekében. A találmány különösen olyan ötvözetek előállítására vonatkozik, amelyekből jobb nyújthatósági tulajdonságokkal rendelkező, formálható lemezek készíthetők az ötvözetek hengerlése és megeresztése folyamán. Azt találtuk, hogy javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, 5—12% szilíciumot tartalmazó Al-Si ötvözeteket állíthatunk elő az ötvözet öntése útján, olyan jellegzetes öntési módszerek alkalmazásával, amelyek segítségével lehetővé válik a szilíciumtartalomnak finom, elágazó pálcikák formájában, előnyösen 0,05— 0,5 mikron átmérőjű pálcikák alakjában, való előállítása. A kiöntött ötvözettömböt ezután úgy dolgozzuk fel, hogy a szilícium pálcikákat felaprózzuk és megfelelő részecske méretű finom szilícium részecskékből álló diszperziót képezünk. E művelet legalább 60%-os vékonyodást eredményez és hidegen vagy melegen történő megmunkálás lehet. A lapok vastagságának a csökkentése elsősorban hideghengerléssel történik, ha azonban a lapok vastagságát meleghengerléssel csökkentjük, legalább további 10%-os csökkentést hideghengerléssel végzünk. Finom részecskeméret a folyási határ bizonyos megnövekedését eredményezi a hidegen hengerelt lemezben, de ennek a növekedésnek csekély gyakorlati jelentősége van. Nagyon jelentősen megnövekszik azonban a lemez folyási határa 250—400 C° hőmérséklettartományban való részleges megeresztés után, míg a lemez alakíthatósága olyan szintre növekszik, hogy a lemez használható mélyhúzásra vagy pontosan beállított feszítő-formázó műveletekre. E célra való alkalmasságát 15%-nál nagyobb, előnyösen 20% körüli, feszítési nyúlás jelzi. Űgy véljük, hogy a finom szilícium részecskék kedvező hatása, amelyet a megfelelő alakíthatóságra és a megnövelt folyási határra gyakorol részlegesen megeresztett körülmények között, abban nyilvánul meg, hogy ezek a részecskék a végső megeresztő kezelés során finom, egységes méretű szemcséket vagy ennél az egységes szemcseméretnél kisebb szemcséket visszatartanak. Optimális eredmények eléréséhez a részecskeméretnek nagy jelentősége van és a részecskék diszperziója az 5 egész ötvözetben a lehető legegységesebb. Abban az esetben, ha a részecskék durvák vagy egyenlőtlenül vannak diszpergálva, a szemcsék valószínűleg túlságosan nagyok. Másrészt, ha a részecskék túlságosan kicsik (0,05 mikronnál kisebbek), nincs szemcserögzítő hatá-10 suk. A szemhatárok valószínű nem érintkeznek a részecskékkel, az anyag jól alakítható ugyan, de alacsony a folyási határa. Primer részecskék legfeljebb körülbelül 2 térfogat%ban lehetnek jelen a finom részecskék mellett, de ezek a 15 nagy részecskék az alakíthatóság csökkenését okozzák és ezért amennyire lehetséges ezek képződését ki kell küszöbölni. A találmány szerinti eljárás előnyösen 5— 12% szilíciumtartalmú Al-Si ötvözeteknél alkalmazható, de egészen 15%-ig terjedő szilíciumtartalmú 20 hiper-eutektikus elegyek esetében is megkapjuk az előnyök legnagyobb részét. 5% Si-tartalom alatt a diszpergált részecskék térfogatrésze túlságosan kicsi ahhoz, hogy a kívánt szakítási tulajdonságok, amelyekkel együtt jár a jó alakíthatóság, kialakuljanak. 25 A kívánt szerkezet kialakulása az öntött anyagban az ötvözetnek olyan körülmények közötti folyamatos öntésével érhető el, amely legalább 25 cm/perc, előnyösen legalább 40 cm/perc és különösen 50—85 cm/perc növekedési sebességhez vezet. A szilícium pálcikák átmérője 30 a növekedési sebességgel nő és — ahogy már említettük — a szilícium részecskék nem lehetnek kisebbek 0,05 mikronnál. Ezt akkor érjük el, ha a növekedési sebesség nem emelkedik 250 cm/perc fölé. Bizonyos esetben rendkívül nehezen lehet elérni ilyen nagy növekedési sebes-35 séget valamely szokásos folyamatos öntési műveletnél. Az öntőmasszát rendszerint körülbelül 6 mm vastag folyamatos lemez alakjában öntjük ki. 25 cm/perc növekedési sebességnél elérhető legnagyobb lemezvastagság körülbelül 25 mm. 40 A szilíciumtartalmat körülbelül 4 súly% alá is csökkenthetjük. Ilyen esetben előnyösen további ötvöző elemeket építünk be, amelyek a szekunder fázisok térfogatát körülbelül 5%-kal növelik. A találmány szerinti ötvözetek esetében legfeljebb 2 súly% Fe-t és legfeljebb 45 2 súly% Mn-t lehet adagolni (az Fe és Mn összmennyisége legfeljebb 3% lehet). Egyenként legfeljebb 2% Cu, Mg és Zn is megengedhető, előnyösen azonban az öszszes Cu, Mg, Zn, valamint Fe és Mn mennyiséget 3 súly% alatt tartjuk. Más elemek is lehetnek az ötvö-50 zetben összesen 1% (egyenként legfeljebb 0,5%) menynyiségben. Előnyös azonban, ha az egyéb elemek összes mennyisége 0,15% alatt marad. Abban az esetben, ha csak Fe van jelen szokásos mennyiségben, az összes szennyezőt, beleértve a vasat is, előnyösen 0,5% alatt 55 tartjuk; a Cu, Mg és Mn elemeken kívül az összes ötvöző elemet szennyezésnek vesszük. Valamely nem folyamatos öntési módszerrel, így egy állandó formába való öntéssel, nem lehet eljutni a kívánt 60 szerkezethez, de olyan módszerekkel sem lehet azt elérni, amelyeknél a folyékony fémet különálló cseppekké kell alakítani, ilyen módszer például az úgynevezett rézsűöntés. A lehető legjobb tulajdonságok biztosítására az alkal-65 mázott öntési módszer eredménye lényegében az egész 2