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Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit von feueraluminierten Eisenblechen
u. dgl. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit von
feueraluminierten Eisenblechen u. dgl.
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Es ist bekannt, daß Diffusionen von Aluminiumeisen im allgemeinen
erst bei Temperaturen, die über dem Schmelzpunkt des Aluminiums liegen, stattfinden;
ferner, daß die Diffusionsschichten, die gewöhnlich aus Fe Al.-Kristallen bestehen,
sehr spröde sind und ein Abbiegen oder Ausziehen der Bleche erschweren.
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Man hat bereits, um das Bilden solcher Kristalle beim Warmwalzplattieren
zu verhindern, Silizium zu dem Aluminium hinzugefügt, und es ist auch bereits vorgeschlagen
worden, die Verbindung von Eisen und Aluminium überhaupt nicht mehr durch Warmwalzen,
sondern nur durch Kaltwalzen herbeizuführen. Dieses Verfahren verwendet nur Temperaturen,
bei denen Diffusionen des Aluminiums in das Eisen nicht auftreten.
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Demgegenüber besteht das Neue und den erstrebten Erfolg Herbeiführende
bei dem Verfahren nach der Erfindung darin, daß das überzogene Blech durch Druckausübung
auf einmal oder schrittweise um mehr als etwa 35010, gegebenenfalls bis zu
etwa go% oder um ein geringes darüber seiner ursprünglichen Dicke bei Temperaturen
unter 54o° reduziert und dann auf ungefähr 54o° erhitzt wird. Bei schrittweisem
Ausführen des Verfahrens geschiebt
dies vorzugsweise so, daß die
Dickenminderung je Schritt 15 bis 20°/o der ursprünglichen Dicke beträgt.
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Außer dem Hauptzweck des Verfahrens nach der Erfindung, der darin
besteht, die Biegsamkeit von feueraluminierten Eisenblechen u. dgl. zu erhöhen,
besteht ein weiterer Zweck darin, ein verhältnismäßig biegsames gewalztes Metall
zu erhalten, welches gezogen und gebogen und anderen formenden und gestaltenden
Vorgängen unterworfen werden kann, ohne den Überzug zu brechen oder ihn vom Kernstück
zu trennen.
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Das Eisen- oder Stahlmaterial, und zwar vorzugsweise solches mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt, wird mit dem Aluminium am zweckmäßigsten in der Weise überzogen,
daß man es durch ein Bad von geschmolzenem Aluminium führt. Dann ist der Mantel
gewöhnlich 0,o6 mm dick. Wenn die Temperatur, die Bewegung, die Abkühlungszeit usw.
richtig eingehalten werden, wird eine sehr gleichmäßige und verhältnismäßig dünne
Eisen-Aluminium-Schicht (Legierungsschicht) zwischen den beiden Metallen gebildet,
wobei diese Eisen-Aluminium-Leg ierungsschicht gewöhnlich o,o i 3 mm dick ist. Die
Erfahrung hat gezeigt, daß ein so geformtes Walzmetall das Aluminium fest und einheitlich
mit dem Eisen- oder Stahlkernstück verbindet; aber da die Legierungsschicht weniger
biegsam ist als die Komponentenmetalle, kann es vorkommen, daß das Walzmetall, wenn
es gezogen, gekrümmt oder sonst starker Beanspruchung unterworfen wird, die scharfe
Biegungen od. dgl. verursachen, auseinanderbricht, weil es weniger biegsam ist als
die Legierungsschicht. Es ist beobachtet worden, daß das so oder in anderer geeigneter
Weise geformte Metall im wesentlichen als ebenso biegsam wie die Komponentenmetalle
angesehen werden kann, wenn man so vorgeht, wie die Erfindung es in Anwendung auf
die Behandlung eines auf einer oder beiden Seiten überzogenen Streifens angibt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch auf überzogenen Draht und andere
Formen angewandt werden kann.
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Das Eisen- und Stahlmaterial wird einer Reihe von Walzvorgängen ausgesetzt,
wobei es im Querschnitt um wenigstens 35 bis q.00/0 und in günstigen Fällen um 50%
reduziert wird. Dann wird das reduzierte Metall einer Glühung von gewöhnlich 54o'°`
unterworfen, die sich nach- der Art des Eisens oder Stahls, das als Grundmetall
gebraucht wird, richtet.
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Die Reduzierung im Querschnitt wird durch wenigstens zwei Walzvorgänge
bewirkt, aber wünschenswert sind mindestens drei Walzvorgänge. Das Walzen kann bei
jeder passenden Temperatur ausgeführt werden, vorzugsweise bei einer solchen, die
die Dispersion der Komponentenmetalle nicht wesentlich erhöht. Das ist gewöhnlich
unter 5q.0° der Fall. Das erste Walzverfahren würde den Querschnitt um 15 % reduzieren.
Diesem kann ein zweites Walzverfahren folgen, das den Querschnitt weiter um gewöhnlich
2o bis 25 % der ursprünglichen Dicke reduziert. Aber es ist empfehlenswert, zwei
aufeinanderfolgende Walzvorgänge zu benutzen, von denen jeder die ursprünglicheDicke
um 15 bis 2o0/0 reduziert. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen,
daß, während die einstufige Reduktion von 35 bis 40'/o kritisch zu werden scheint,
die absatzweisen Reduktionen nicht kritisch sind, vorausgesetzt, daß die Reduktion
nicht so weit getrieben ist, daß die Legierungsschicht unzweckmäßig zerrieben ist,
wie es nachstehend erläutert wird. Unter Umständen ist es also wünschenswert, eine
größere Anzahl Reduktionen von kleinerem Ausmaß vorzunehmen.
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Nach der letzten Reduktion wird das gewalzte :Metall einem Glühverfahren
ausgesetzt, welches sich nach der Art und der Zusammensetzung des Eisen- oder Stahlkernes
richtet. Aber ein Glühen bei einer Temperatur von gewöhnlich 537° wurde als gut
befunden, um die gewünschte Biegsamkeit des Walzmetalls herbeizuführen.
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Es hat sich herausgestellt, daß eine Reduktion der Dicke um weniger
als 35 bis q:00/0 einen kritischen Punkt erreichen kann, unterhalb dessen die neuen
Ergebnisse des Verfahrens nach der Erfindung nicht erzielt werden können. Die Ausdehnung
der Reduktion über den genannten Grenzwert hinaus ist abhängig von dem Zweck, den
gewünschten Eigenschaften und anderen Faktoren, denen das Metall dienen soll. Hier
ist die Reduktion bis gewöhnlich 50% vorzuziehen.
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FotomikrografischeAufnahmen der verschiedenen Stadien des Verfahrens
zeigen, daß ein verhältnismäßig starkes Walzen, das die Dicke um nahezu 150/a reduziert,
darauf hinausläuft, daß die Legierungsschicht in eine Vielzahl von Blöcken auseinanderbricht,
die durch die aufeinanderfolgenden Walzvorgänge getrennt werden, gefolgt von einer
Drehung dieser Blöcke um ihre Achsen, gewöhnlich im rechten Winkel zu der Walzrichtung,
so daß diese verhältnismäßig harten Legierungsblöcke in das Grund- und überziehmetall
nach ihren Winkelecken eingebettet werden, so daß sie als voneinander getrennte
Einschlüsse wirken, die das Grund- und Überziehmetall verbinden. Zugleich werden
das Überzieh- und Grundmetall in die Zwischenräume hineingezwungen und füllen diese
Zwischenräume zwischen den getrennten und gedrehten Blöcken aus.
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Wenn die Reduktion jedoch so stark ist, daß die Legierungsschicht
zerrieben wird, dann wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht, und das Überziehmetall
neigt dazu, sich vom Grundmetall zu trennen. Wenn jedoch wie oben ausgeführt vorgegangen
wird, so ist das Endprodukt im wesentlichen ebenso biegsam wie die Komponentenmetalle,
so daß man das gewalzte Metall scharf biegen, ziehen und anderen Bearbeitungen unterwerfen
kann, die vorher als unmöglich angesehen wurden, ohne Gefahr zu laufen, daß das
Walzmetall bricht oder das überziehmetall von dem Grundmetall getrennt wird.
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Die Zeichnungen zeigen schematische Schliffbilder der aufeinanderfolgenden
Schritte in einem
Verfahren, das aus drei Walzschritten besteht,
wie oben ausgeführt.
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Fig. i ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls vor der Behandlung
gemäß der Erfindung; Fig.2 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem ersten
Walzverfahren; Fig. 3 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem zweiten
Walzverfahren; Fig.4 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem dritten
Walzverfahren, und Fig. 5 ist ein Bruchstück einer vergrößerten Ansicht einer Mikrofotografie,
um die beobachteten Verhältnisse im Endzustand deutlich zu machen.
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In jeder der Figuren ist das Grundmetall mit io und die Aluminiumschicht
zum Überziehen mit i i bezeichnet.
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In Fig. i ist die Legierungsschicht 12 durch die parallelen Linien
angedeutet, die zwischen dem Grundmetall io und dem Überziehmetall i i liegen.
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Fig. 2 zeigt das Produkt nach dem ersten Durchgang durch die Walzen,
wo eine Reduktion von 150/0 vorgenommen worden ist. Wie hier gezeigt wird, hat sich
die Legierungsschicht 12 in eine Reihe von Blöcken gelöst.
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Fig.3 zeigt das gewalzte Metall nach einem weiteren Walzvorgang, der
eine Reduktion von 15 % vorsieht, und wie hier gezeigt, sind die Blöcke 13 getrennt
worden, und das Überziehmetall ist in die Zwischenräume hineingepreßt worden.
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Praktisch wird in diesem Stadium eine leichte Verdrehungstendenz der
zusammengehörigen Blöcke 13 unter dem Mikroskop beobachtet. Aber bis die Reduktion
um mindestens 35 bis 400/0 vorgeschritten ist, ist keine bemerkenswerte Drehung
der Blöcke zu beobachten.
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Wie in Fig. ¢ jedoch gezeigt wird, die dem dritten Walzprozeß folgt,
haben die Blöcke 13 sich verschieden gedreht, manche bis zu 9o1, andere dagegen
vielleicht nicht mehr als 45 bis 6o1, aber ein großer Prozentsatz, wenn nicht alle
Blöcke sind um einen wesentlichen Winkel gedreht worden, wie in den Darstellungen
gezeigt wird, so daß sie eine Mehrheit von Einschlüssen bilden, deren Kanten 14
in das Grund- und überziehmetall hineingepreßt und hineingebettet worden sind.
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Fig. 5 zeigt in großem Maßstab, was in Fig.4 schematisch dargestellt
worden ist. Diese Ansicht ist von einer Mikrofotografie gemacht, die zeigt, daß
die Blöcke 13, da sie nicht die regelmäßige Formgebung der obigen schematischen
Darstellungen haben, im allgemeinen dennoch die Blockform aufweisen, auf die vorher
hingewiesen worden ist, und die ebenfalls verschieden gedreht worden sind, wodurch
sie in das Grund- und Überziehmetall eingebettet worden sind.
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Die Erfindung zeigt somit ein Verfahren, aluminiumüberzogenes Eisen
oder Stahl so zu behandeln, daß das Endprodukt als genau so biegsam angesehen werden
kann wie die Einzelmetalle.
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Die angegebene Behandlung macht das gewalzte Metall fähig, relativ
scharfe Biegungen zu erhalten, und andererseits kann es sehr kräftig bearbeitet
werden, ohne daß die Legierungsschicht einen Bruch verursacht, weil sie in eine
große Anzahl verhältnismäßig kleiner Blöcke geteilt ist, zwischen denen biegsames
Metall liegt. Zugleich sorgt die Drehung der Blöcke und ihr Ineinandergreifen mit
dem Grund- und überziehmetall für eine feste Verbindung des Überziehmetalls mit
dem Grundmetall. so daß die Gefahr der Trennung zwischen beiden im wesentlichen
ausgeschaltet ist.
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Die Erfindung ist beschrieben worden in bezug auf feueraluminiertes
Eisen oder Stahl, aber sie ist ebenfalls anwendbar auf andere gewalzte Metalle,
wo eine Legierungsbindeschicht zwischen beiden sich befindet und die Bindeschicht
weniger biegsam ist als die dazugehörigen Metalle. Darum ist die Erfindung nicht
allein auf aluminiumüberzogenes Eisen oder Metall beschränkt.