ISBN: 3540416757
TITLE: Magnesium und seine Legierungen
AUTHOR: Beck
TOC:

Zur Einfhrung
Die Magnesiumlegierungen als Fliewerkstoffe XV
Rohstoffe und Herstellung
Von Direktor Dr. phil. W. MOSCHEL, Dr.-Ing. H. SELIGER
und Direktor Dr. phil. R. SUCHY, Bitterfeld
A. Geschichtliches 1
B. Rohstoffe des Magnesiums 3
1. Vorkommen der Rohstoffe 3
2. Technisch wichtige Rohstoffe und ihre Aufbereitung 4
C. Elektrolytische Herstellung des Magnesiums 6
1. Elektrolyse von wrigen bzw. organischen Lsungen der Magnesiumsalze 6
2. Elektrolyse von geschmolzenen Magnesiumsalzen 7
a) Elektrolyse von Magnesiumoxyd in Fluoridschmelzen 7
b) Elektrolyse von Karnallit 7
c) Herstellung von wasserfreiem Magnesiumchlorid 8
d) Elektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid 11
D. Thermische Herstellung des Magnesiums 13
1. Reduktion von Magnesiumoxyd mittels Kohle 13
2. Reduktion von Magnesiumverbindungen mittels Kalziumkarbid 15
3. Reduktion von Magnesiumoxyd mittels Aluminium 16
4. Reduktion magnesiahaltiger Rohstoffe mittels Silizium 16
E. Ausblick 17
Physikalische Eigenschaften des Magnesium-Einkristalls und ihre Bedeutung fr den Vielkristall
Von Dr. phil. G. SIEBEL, Bitterfeld
A. Einleitung 18
Herstellung von Einkristallen 18
B. Physikalische Eigenschaften des Mg-Kristalls 19
1. Anisotropie des Mg-Kristalls 19
2. Verformungsmechanismen, Translation und Zwillingsbildung 20
3. Verfestigung von Mg-Kristallen 24
a) Statische Beanspruchung 24
b) Wechselbeanspruchung 25
c) Legierungsbildung 26
d) Kristallverletzung 28
C. Bedeutung der hexagonalen Struktur fr die Eigenschaften des Vielkristalls 29
1. Verfestigung des Vielkristalls 29
2. Verformungstexturen 31
Metallographie des Magnesiums und seiner Legierungen
Von Dr.-Ing. H. VOSSKHLER, Bitterfeld
A. Schliffherstellung 37
1. Mikroskopische Untersuchungen 37
a) Vorbereitung der Proben 37
b) Schleifen 37
c) Polieren 38
d) tzen 40
2. Makroskopische Untersuchungen 41
B. Gefge dee Magnesiums 42
C. Binre Legierungen 46
Mg-Ag 46. Mg-Al47. Mg-As 53. Mg-Au 53. Mg-Ba 54. Mg-Be 54.
Mg-Bi 55. Mg-Ca 57. Mg-Cd 58. Mg-Ce 59. Mg-Co 60. Mg-Cs 60.
Mg-Cu 61. Mg-Fe 62. Mg-Ga 62. Mg-Ge 63. Mg-H 63. Mg-Hg 63.
Mg-In 64. Mg-K 65. Mg-La 65, Mg-Li 65. Mg-Mn 67. Mg-N 68.
Mg-Na 69. Mg-Ni 69. Mg-O 70. Mg-P 70. Mg-Pb 70. Mg-Pr 71.
Mg-S 72. Mg-Sb 72. Mg-Si 73. Mg-Sn 74. Mg-Sr 75. Mg-Tl 75.
Mg-W 77. Mg-Zn 77. Mg-Zr 78.
D. Ternre Legierungen 79
Mg-Ag-Al 79. Mg-Ag-Cd 80. Mg-Ag-Tl 80. Mg-Ag-Zn 80. Mg-Al-Be 80.
Mg-Al-Bi 80. Mg-Al-Cd 81. Mg-Al-Cu 82. Mg-Al-Fe 83. Mg-Al-Mn 83.
Mg-Al-Ni 84. Mg-Al-Sb 84. Mg-Al-Si 85. Mg-Al-Tl 85. Mg-Al-Zn 86.
Mg-Bi-Cu 90. Mg-Bi-Zn 90. Mg-Ca-Si 91. Mg-Ca-Zn 91. Mg-Cd-Pb 92.
Mg-Cd-Tl 93. Mg-Cd-Zn 94. Mg-Cu-Ni 95. Mg-Cu-Si 95. Mg-Cu-Sn 96.
Mg-Pb-Sb 96. Mg-Pb-Sn 96. Mg-Si-Zn 97. Mg-Sn-Zn 99. Mg-Tl-Zn 100.
Physikalische Eigenschaften
Von Dr. phil. G. SIEBEL und Dr.-Ing. H. VOSSKHLER, Bitterfeld
A. Physikalische Kenngren des Reinmagnesiums 101
B. Rekristallisation 102
C. Volumen 105
1. Spezifisches Gewicht 105
2. Gitterkonstantennderung durch Mischkristallbildung 107
3. Thermische Ausdehnung 108
D. Thermische Eigenschaften 111
1. Warmeleitfhigkeit 111
2. Spezifische Warme, Schmelzwrme, Schmelzpunkt, Siedepunkt, Verdampfungswrme, Dampfdruck 114
3. Diffusion 119
4. Oberflchenspannung 119
5. Bildungswrmen von intermetallischen Verbindungen 119
6. Brennbarkeit 120
E. Elektrische Eigenschaften 122
1. Elektrische Leitfhigkeit 122
2. Thermokraft 128
F. Magnetische Eigenschaften 128
G. Reflexion 129
H. Elektrochemische Eigenschaften 130
Festigkeitseigenschaften
Von Dr.-Ing. W. BUCHMANN, Bitterfeld
Festigkeitseigenschaften bei gewhnlicher Temperatur 131
A. Zugfestigkeit 131
1. Wirkung der Hauptlegierungsbestandteile auf Hrte, Zugfestigkeit und Dehnung 131
2. Zugfestigkeit und Dehnung technischer Legierungen 141
a) Allgemeines : Prfbedingungen, Bruchbild, Bruchdehnung, Gltigkeitsbereich (Probenherkunft und -entnahme), Legierungsbezeichnung 142
b) Technische Gulegierungen 148
c) Technische Knetlegierungen 150
3, Dehngrenzen technischer Legierungen (Elastizitts- und Streckgrenzen) 152
a) Allgemeines, Versuchsbedingungen 152
b) Technische Gulegierungen 153
c) Technische Knetlegierungen 154
d) Konstruktive Bewertung von Dehngrenzen 156
4. Zugelastizittsmal& technischer Legierungen 158
5. Einflu von Kaltverformung auf die Zerreiwerte technischer Legierungen 160
6. Zerreiwerte in Werkstcken technischer Lieferformen 161
a) Gustcke 161
b) Pregut (Stangen, Profile, Bohre) 167
c) Walzgut (Blecheund Bnder) 171
d) Schmiedestcke 173
B. Druckfestigkeit 174
Druckfestigkeit, Quetschgrenze und Stauchung technischer Legierungen 174
a) Allgemeines: Versuchsausfhrung, Bruchbild 174
b) Technische Gulegierungen 175
c) Technische Knetlegierungen 176
C. Biegefestigkeit 178
Biegefestigkeit und Durchbiegung technischer Legierungen 179
a) Allgemeines, Versuchsausfhrung 179
b) Technische Gulegierungen 180
c) Technische Knetlegierungen 181
D. Schubfestigkeit (Scher- und Verdrehfestigkeit) 182
1. Scherfestigkeit technischer Legierungen 182
2. Verdrehfestigkeit und Drillgrenzen technischer Legierungen 183
a) Allgemeines 183
b) Verdrehfestigkeit 184
c) Drillgrenzen 184
3. Schubelastizittsma (Gleitmodul) 184
E. Festigkeit von Bauteilen bei zgiger Beanspruchung (Gestaltfestigkeit) 185
1. Kerbwirkung und sonstige Gestalteinflsse 185
a) Allgemeines 185
b) Festigkeit von Formelementen 186
2. Festigkeitsversuche an ganzen Bauteilen 188
F. Hrte, Verschlei- und Gleiteigenschaften, Verformungskennwerte 189
1. Hrte 189
a) Allgemeines, Versuchsausfhrung 189
b) Hrtewerte technischer Legierungen 190
2. Verschlei- und Gleiteigenschaften 191
a) Vergleichende Verschleiversuche 191
b) Gleiteigenschaften 193
3) Kerbschlagzhigkeit 195
a) Allgemeines, Probenform 195
b) Kerbschlagzhigkeit technischer Legierungen 197
4. Sonstige Verformungskennwerte 197
a) Biegewinkel, Biegehalbmesser 197
b) Tiefung 198
G. Dauerstandfestigkeit 198
Kriechen und Dauerstandfestigkeit bei Raumtemperatur; konstruktive Bewertung des Kriechverhaltens von Magnesiumlegierungen 198
H. Dauerschwingungsfestigkeit 201
1. Allgemeines ber die Ermdungseigenschaften von Magnesiumlegierungen 201
a) Form der Whlerlinien, Grenzlastwechselzahlen, Zeit- und Dauerfestigkeit 201
b) Einflu der Querschnittsgre, Unterschied von Biege- und Zug-druckwerten 207
2. Wechselfestigkeit technischer Legierungen 209
a) Prfbedingungen, Gltigkeitsbereich (Probenherkunft und -form) 209
b) Biegewechselfestigkeit technischer Legierungen, Beziehung
zwischen Biegewechselfestigkeit und sonstigen Gtewerten 210
c) Verhltnis von Zugdruck- und Verdrehwechselfestigkeit zur Biegewechselfestigkeit 213
3. Kerbempfindlichkeit technischer Legierungen 214
a) Bestimmung und Gltigkeitsbereich der Kerbempfindlichkeit 215
b) Kerbempfindlichkeitszahlen technischer Legierungen; Beziehung zwischen Kerbempfindlichkeit und sonstigen Gtewerten; Einflsse auf die Kerbempfindlichkeit 217
c) Kerbempfindlichkeit bei verschiedenen Beanspruchungsarten (Zugdruck- und Verdrehbeanspruchung) 220
4. Wechselfestigkeit und Kerbempfindlichkeit in Werkstcken technischer Lieferformen 220
a) Gustcke 220
b) Pregut, Schmiedestcke, Walzgut 221
5. Dauerfestigkeit und Kerbempfindlichkeit technischer Legierungen bei erhhten Mittelspannungen (Dauerfestigkeitsschaubilder) 224
a) Biegedauerfestigkeit 224
b) Zugdruck-Dauerfestigkeit 226
6. Dauerfestigkeit von Bauteilen (Gestaltfestigkeit) 228
a) Dauerfestigkeit von Formelementen (auer Einspannteilen); konstruktive Bewertung der Kerbempfindlichkeit; Einflu von Querschnittsform und -gre 228
b) Einflu von Einspannbedingungen (Reibkorrosion und Gegenmanahmen) 231
c) Oberflchenwirkung 233
d) Dauerfestigkeitsversuche mit Halbzeug und mit ganzen Bauteilen 234
7. Korrosionsermdung 237
a) Allgemeines und Prfbedingungen 237
b) Korrosionsermdungswerte technischer Legierungen 238
I. Vergleichende Festigkeitstafeln und Verhltniszahlen 239
II. Festigkeitseigenschaften bei tiefen Temperaturen 244
A. Zugfestigkeit und Dehnung 245
B. Schlagzhigkeit und sonstige Verformungskennwerte 246
C. Dauerschwingungsfestigkeit 248
III. Festigkeitseigenschaften bei erhhten Temperaturen 250
A. Hrte, Zugfestigkeit und Dauerstandfestigkeit 250
1. Besondere Wirkung einiger Legierungsbestandteile auf die Warmfestigkeit von Magnesiumlegierungen 250
2. Warmhrte, Warmzugfestigkeit und -streckgrenze technischer Legierungen 252
a) Allgemeines, Abhngigkeit der Warmfestigkeitswerte von den Versuchsbedingungen, Elastizittsma 252
b) Technische Gulegierungen 254
c) Technische Knetlegierungen 256
3. Kriechverhalten und Dauerstandfestigkeit technischer Legierungen 260
a) Allgemeines, Versuchsausfhrung und Begriffsbestimmung 260
b) Technische Gulegierungen 262
c) Technische Knetlegierungen; Einflu der Vorbehandlung 266
B. Dauerschwingungsfestigkeit 267
Warmwechselfestigkeit technischer Legierungen 268
a) Allgemeines, Versuchsausfhrung 268
b) Technische Gulegierungen 269
c) Technische Knetlegierungen 271
Chemisches Verhalten, Korrosion und Oberflchenschutz
Von Dr.-Ing. W. SCHULTZE, Bitterfeld
A. Allgemeines 272
Prfmethoden 274
B. Die Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsverhaltens 277
C. Einflu der Legierungsmetalle 278
Mangan 278. Aluminium 281. Zink 284. Silizium 284. Kalzium 285.
Zer 285. Kupfer 285. Zinn 286. Kadmium 286. Blei 287. Nickel.
Kobalt 287. Chrom 288. Antimon, Wismut 288.
Zirkon 289. Silber 289. Beryllium 288.
D. Das spezielle chemische Verhalten des Magnesiums und der magnesiumreichen Legierungen 292
1. Die Arten der Korrosionserscheinungen 292
a) Bewitterungskorrosion 293
b) Spannungskorrosion 293
2. Die Korrosion in Wssern, Salzlsungen, sauren und alkalischen Elektrolyten 297
3. Verhalten gegen verschiedene Agenzien 299
4. Einflu korrosionshemmender Stoffe 303
E. Oberflchenschutz 305
1. Metallische berzge 305
2. Nichtmetallische Oberzge 305
3. Anstriche 307
F. Konstruktive Manahmen, Isolierung 311
Schmelzen und Gieen. (Mit besonderer Bercksichtigung des Sandguverfahrens.)
Von Direktor Dr.-Ing. h. c. A. BECK und Dipl.-Ing. P. SPITALER, Bitterfeld
A. Die Verfahren zur Reinigung der Schmelzen 313
1. Befreiung von nichtmetallischen Verunreinigungen 313
2. Beseitigung von metallischen Verunreinigungen 318
B. Das Schmelzen der Magnesiumlegierungen 320
1. fen und Tiegel 320
2. Temperaturmegerate 321
3. Metalleinsatz 322
4. Schmelzen und oberhitzen 322
5. Gieen 324
6. Tiegelreinigung und -kontrolle 325
C. Die wichtigsten gietechnischen Eigenschaftender Magnesiumlegierungen und deren Bercksichtigung in der Gieerei 326
D. Die Herstellung von Sandgustcken aus Magnesiumlegierungen 334
1. Entwurf der Gustcke 334
2. Formerei und Kernmacherei 336
3. Nachbehandlung der Abgsse 341
4. Prfung der Gustcke 342
5. Betriebszahlen 343
Technologie des Kokillengieens
Von Dipl.-Ing. P. SPITALER, Bitterfeld
A. Allgemeines. 345
B. Unterschiede des Gieverfahrens gegenber anderen Metallen 345
1. Gieen 345
2. Eingutechnik 346
3. Konstruktion der Kokillen 348
4. Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen 349
5. Kokillenschlichte 350
Technologie des Spritzgieens
Von Oberingenieur A. BAUER, Stuttgart-Bad Cannstatt
A. Entwicklung 352
B. Die heutigen Maschinensysteme 353
C. Wirtschaftlichkeit 358
D. Die Spritzguformen. 359
E. Die Legierungen und ihre physikalischen Daten 361
F. Gre und Gewicht von Magnesiumspritzguteilen 361
G. Wandstrken 362
H. Herstellungsgenauigkeit 362
1. Konstruktionsregeln 363
1. Allgemeines 363
2. Hinterschneidungen 363
3. Einspritzbare Bohrungen 364
4. Der Anzug der Magnesiumspritzguteile 364
5. Gewinde 364
6. Einlagen-Einspritzteile 365
J. Oberflche von Spritzguteilen 366
K. Verwendungsgebiete 367
1. Auto- und Motorradindustrie 367
2. Flugzeugindustrie 368
3. Bromaschinenindustrie 369
4. Optische Industrie 369
5. Elektroindustrie 370
6. Staubsaugerindustrie 371
7. Funkindustrie 371
8) Apparatebau 372
9. Allgemeiner Maschinenbau und andere Industriezweige 373
Technologie des Pressens
Von Dipl.-Ing. R. FIEDLER, Bitterfeld
A. Die Preverfahren 374
B. Eigenschaften und Aufbau der Prelegierungen und deren Abhngigkeit vom Verformungsgrad 375
C. Die Flievorgnge whrend der Verformung 379
Technologie des Schmiedens
Von Oberingenieur Dr.-Ing. H. ALTWICKER, Bitterfeld
A. Einleitung 383
B Rekristallisation 383
C. Kraftbedarf in Abhngigkeit von Reckgrad, Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit 38 5
D. Kristallorientierung unter dem Einflu von Temperatur und Schmiedeverfahren 387
E. Temperatur- und Ofenfrage 392
F. Verformungsgeschwindigkeit und Maschinenfrage 394
G. Werkzeugfragen 396
Technologie des Walzens
Von Dr.-Ing. P. MENZEN, Rackwitz-Leipzig
A. Walzen 399
B. Glhen 401
C. Allgemeine Arbeitsbedingungen 401
D. Verformungsbedingungen beim Walzen 402
1. Walztemperatur 402
2. Walzgeschwindigkeit 406
3. Kristallorientierung 407
4. Korngre 403
Spangebende Bearbeitung
Von Dipl.-Ing. O. KEINERT, Berlin
A. Allgemeines ber die Verspanung der Magnesiumlegierungen 409
1. Beziehungen zwischen Schnittdruck, Spanquerschnitt, Schnittgeschwindigkeit und Meielform 409
2. Die zweckmige Schnittgeschwindigkeit 412
3. Spancharakteristik 413
4. Bearbeitungsfhigkeit der verschiedenen Magnesiumlegierungen 414
5. Schnittemperatur, Trocken- und Nabearbeitung 414
6. Richtlinien fr die Werkzeugherstellung 415
7. Manderung bearbeiteter Teile 416
8. Spnebrnde 417
B. Die wichtigsten Arten der spangebenden Verformung 418
1. Drehen 418
2. Frsen 418
3. Bohren 419
4. Senken 422
5. Gewindeschneiden 422
6. Reiben 423
7. Sgen 423
a) Bandsgen 423
b) Kreissgen 424
8. Feilen 424
9. Schleifen 425
10. Na- und Trockenschliff 426
C. Zusammenfassung 429
Konstruktionsrichtlinien, stoffgerechte Werkstattbehandlung und Anwendungsbeispiele
Von Oberingenieur E. J. DE RIDDER, Bitterfeld
A. Einleitung 430
B. Grundstzliche Betrachtungen 430
C. Bauteile aus Magnesiumgulegierungen 434
D. Bauteile aus Magnesiumknetlegierungen 440
1. Profile und Bleche 440
2. Schmiedestcke 444
E. Die korrosionssichere Konstruktion 446
F. Verbindungsarbeiten an Magnesiumlegierungen 448
1. Nieten 448
2. Verschraubungen 449
3. Schweien 449
a) Autogene Schweiung 449
b) Lichtbogenschweiung 451
c) Druckschweiung 451
d) Punktschweiung 452
G. Spanlose Verformung von Blechen und Profilen 452
H. Die Anwendungsmglichkeiten des Magnesiums als Konstruktionsbaustoff 454
Magnesium als Legierungselement
Von Dr. phil. habil. H. BOHNER, Bitterfeld
A. Magnesium als Legierungszusatz zu Aluminium und Aluminiumlegierungen 460
1. Al-Mg-Legierungen 460
2. Al-Mg-Si-Legierungen 467
3. Al-Cu-Mg-Legierungen 470
4. Al-Si-Mg-Legierungen 476
5. Al-Zn-Mg-Legierungen 477
B. Magnesium als Legierungszusatz zu Schwermetallen 478
1. Eisen 478
2. Nickel 478
3. Kupfer 479
4.Zink. 479
5. Blei 480
6. Zinn 482
7. Edelmetalle 482
Die Verwendung des Magnesiums fr Pyrotechnik und Thermochemie
Von Dr. phil. G. GOSSRAU, Bitterfeld
A. Magnesium als knstliche Lichtquelle 483
B. Magnesium in der Sprengtechnik 485
C. Magnesium fr thermochemische Reduktion 485
D. Magnesium als Desoxydationsmittel fr Metallschmelzen 486
Die wirtschaftliche Bedeutung des Magnesiums 487
Von W. H. O. ZIEGLER, Bitterfeld
Chemische Analyse von Magnesium und seinen Legierungen
Von Dr. phil. G. SIEBEL, Bitterfeld
A. Magnesium 491
1. Silizium 491
2. Kupfer 491
3. Aluminium und Eisen 492
4. Mangan 492
B. Magnesiumlegierungen 493
1. Silizium,. Blei, Zinn 493
2. Kupfer 493
3. Kadmium 494
4. Mangan 494
5. Aluminium 494
6. Zink 495
7. Silber 496
8.Zer496
9. Zirkon 496
10. Kalzium 497
11. Eisen 497
12. Chloride 497
13. Nitride 497
bersicht ber Patente betreffend Herstellung, Verarbeitung und Verwendung von Magnesium und Magnesiumlegierungen
Gruppe I: Herstellung von wasserfreiem Magnesiumchlorid fr die Magnesiumelektrolyse 499
Gruppe II: Erzeugung von Magnesiummetall (elektrolytisch und thermisch) 500
Gruppe III: Magnesiumlegierungen 501
Gruppe IV: Schmelzen, Reinigen und Gieen von Magnesium und Magnesiumlegierungen 502
Gruppe V: Knetverarbeitung von Magnesium und Magnesiumlegierungen 503
Gruppe VI: Wrmebehandlung von Magnesiumlegierungen 504
Gruppe VII: Korrosionsschutz durch Oberflchenbehandlung 504
Gruppe VIII: Verwendung und Verarbeitungsverfahren 505
Namenverzeichnis 506
Sachverzeichnis 510
END
