KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 40 (3j.
1NDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN 1 JULA 1936.
PATENTNI SPIS BS. 12417
Aluminium Limited, Toronto, Canada.
Usavršenja u legurama na aluminiumovoj osnovi, koje se rnogu toplotno obrađivati. Prijava od 13 maja 1935.	Važi od 1 oktobra 1935.
Traženo pravo prvenstva od 15 avgusta 1934 (U. S. A.).
Ovaj se pronalazak odnosi na usavršenja u toplotnom obrađivanju aluminiumovo magneziumovih legura.
Legure na aluminiumovoj osnovi našle su široku primenu u obliku konstruktivnog materijala tamo gde je mala težina najglav-nija činjenica a velika jačina je od drugo-stepene važnosti. Pojavila se međutim sve veća traženja jačih legura, koje bi pored toga bile otporne prema korozivnim napadima. Nađeno je da aluminiumovo-magneziumove legure, koje sadrže oko 5 do 15% magne-ziuma zadovoljavaju ove uslove u vanred-nom stepenu, pošto imaju neobično visoku jačinu i granicu razvlačenja pored znatne korozivne otpornosti, lako ove osobine preporučuje ove legure za mnoge svrhe, pri proizvođenju livenih delova izvesnib tipova i pri izradi kovanih proizvoda naišlo se na znatnu teškoću. Bilo je naime otkriveno da se rastopljene legure lako oksidišu i da se često dobijaju nezadovoljavajući liveni delo-vi. Bilo je utvrđeno da se ova okolnost može ispraviti dodavanjem rastopljenom metalu pre livenja male količine kalciuma. Smanjenje oksidacije tečnog metala, kako je to ogledima bilo utvrđeno, služilo je istovremeno i povećanju njegove tečnosti naročito pri izradi livenih delova složenog oblika u stalnim kalupima. Teškoće, na koje se naišlo u izradi proizvoda od gore pomenutih legura, trebalo bi prema tome da se smatraju kao rešene ovim poboljšanjem.
Za mnoge svrhe ove su legure u tek livenom ili obrađenom stanju potpuno zado-
voljavajuće u pogledu jačine. S druge strane izvesne primene zahtevaju najveću moguću jačinu uporedno sa težinom materijala. Bilo je utvrđeno da se jačina na prekid i granica razvlačenja livenih ili kovanih aluminiu-movo-magneziumovih legura može znatno povećati, ako se one u toku izvesnog vremena podvrgnu visokoj temperaturi za kojim sledi kaljenje ili naglo hlađenje legure do obične temperature. Poboljšanje se obično postiže zagrevanjem legure do temperature u oblasti od oko 250° do 450° C. u toku vremena od nekoliko minuta do izvesnog broja časova, koji zavisi od prirode proizvoda koji se obrađuje i zatim brzim hlađenjem do znatno niže temperature. Ubrzo je međutim primećeno, da one legure, koje sadrže kal-cium ne odgovaraju na toplotnu obradu u tolikom stepenu kao legure bez ovog elementa. Ovo se dejstvo kalciuma ispoljava u manjim vrednostima jačine ovih legura, kao i u manjoj žilavost. Pokušaji da se ovo štetno dejstvo kalciuma umanju smanjenjem količine kalciuma, koja se upotrebljava, samo bi imah težnju da smanje povoljno dejstvo ovog elementa na osobine legure u pogledu livenja. Zadovoljavajući kompromis između postizavanja poboljšane kakvoće u pogledu livenja i proizvođenja maksimalnih mehaničkih osobina u toplotno obrađenim proizvodima nije mogao da bude postignut.
Jedan od glavnih ciljeva našeg pronalaska sastoji se u proizvođenju boljih mehaničkih osobina kod toplotno obrađenih alu-miniumovo-magneziumovih legura, koje sa-
Din. 10.—
drže kalcium. Dalji cilj je postizavanje ovih povoljnih mehaničkih osobina bez nepovoljnog delovanja na osobine legure u pogledu livenja. Drugi je cilj našeg pronalaska da se ovo poboljšanje postigne bez bitne pro-mene postojeće livačke prakse u pogledu izrade i livenja legure.
Naš je pronalazak zasnovan na otkriću da prisustvo male količine kalaja ili olova ili jednog i drugog u aluminiumovo magneziu-movoj leguri, koja sadrži kalcium, uspešno suzbija nepovoljno dejstvo ovog poslednjeg elementa na osobine ove legure u pogledu toplotnog obrađivanja. Za savlađivanje štetnog dejstva kalciuma potrebna je samo veoma mala količina protivno delujućeg sredstva, od oko 0,01 do 1,25^ olova ili kalaja ili i jednog i drugog u stanju su da ponište dejstvo od oko 0,01 do 2^ zemno alkalnog metala. Kalcium se najčešće dodaje legurama, koje sadrže 5 do 15^ magneziu-ma, ali ovaj elemenat deluje i na legure bilo sa manjom bilo sa većom sadržinom magneziuma. Dodavanje olova ili kalaja ili jednog i drugog nikako ne smanjuje povoljno dejstvo kalciuma na karakteristike legura u pogledu livenja, one se mogu bez ikakvih teškoća liti u kalupe od peska ili stalne ili ,,ingo“ kalupe bez suvišne oksidacije tečnog metala na mestima, gde ovaj dolazi u dodir sa zidovima kalupa ili atmosferom. Za ciljeve našeg pronalaska elementi olovo i kalaj sačinjavaju grupu supstanca, koje mogu jedna drugu zamenjivati ili se mogu zajedno upotrebljavati sa bitno istim rezultatom. U slučaju kada se upotrebljavaju oba elementa ukupna njihova količina ne treba da prevazilazi nekih 1,25^.
Prema našim posmatranjima, sa dodatkom kalciuma, koji znatno sputava difuziju magneziuma kroz aluminiumovu osnovu pri izlaganju legure rastvarajućoj toplotnoj obradi, u unutrašnjoj građi (strukturi) alumi-niumovo magneziumovih legura nastaju iz-vesne promene. Naše je ubeđenje da olovo i kalaj imaju veći afinitet prema kalciumu nego što ga sam kalcium ima prema meg-neziumu i aluminiumu. Usled ovake razlike u relativnom afinitetu olovo i kalaj sprečavaju obrazovanje kakve bilo supstance, koja bi sputavala rastvaranje i difuziju magneziu-ma pod uticajem toplote. Stepen jačine, koji se postizava u toplotno obrađenoj aluminiu-movo-magneziumovoj leguri, određen je stepenem, u kojem se magnezium rastvara i prema tome svaka prepreka koja bi se ra-stvaranju ovog poslednjeg elementa ispre-čila teži da smanji jačinu legure. Bilo da je prethodno tumačenje ponašanja olova i kalaja u pogledu kalciuma tačno ili ne, ipak ostaje nepobitna činjenica da dodavanje kalaja ili olova ili jednog i drugog legurama, koje su
ovde u pitanju poboljšava njihove mehaničke osobine u toplotno obrađenom stanju.
Dobit, koja potiče od primene ovog pronalaska može biti mnogo jasnije prikazana upoređivanjem toplotno obrađenih le gura sa i bez dodatka olova i kalaja. Legure navedene u tablici 1 sadrže oko 10% magneziuma i bile su livene u kalupe od peska. Zatim su bile toplotno obrađivane u toku 16 sati na temperaturi od 432° G. i kaljene u vodi.
Tablica I.
°/o dodanih elemenata. Ca	Pb. Sn.			Jačina na prekid, u kg.	Granica razvlačenja po kv. sm.	0 oizduženja na 50,8mm
0,05	—	—	2466	1514	4,7
0,05	0,3	—	3422	1643	17,2
0,05	0,5	—	3270	1620	15,0
0,05	—	0,3	3272	1537	15,7
0,05	—	0,5	3166	1615	14,8
Poboljšanje osobina u pogledu toplotnog obrađivanja kod legura, koje sadrže olovo i kalaj pojavljuje se najednom u obliku povećanja jačine na prekid i vrednosti izduženja. Povećanje izduženja pretstavlja naročito poželjnu činjenicu pošto su mnoge toplotne obrađene legure na aiuminiumovoj osnovi manje žilave i prema tome su više podložne lomljenju pri udaru. Ispitivanje pokazuje sem toga da prisustvo olova i kalaja ne samo da služi poboljšanju mehaničkih osobina legura toplotno obrađenih pod istim okolnostima kao i legure, koje ne sadrže elemente, koji deluju nasuprot kalciumu, nego da se prema potrebi može skratiti trajanje toplotnog obrađivanja a da se još uvek mogu postići osobine, koje se mogu naći kod toplotno obrađene legure, koja ne sadrži olova i kalaja.
Povoljno delovanje olova i- kalaja za-paža se takođe i kod legura, koje sadrže kalcium u većoj srazmeri. Legure navedene u tablici II sadrže istu količinu magneziuma kao i legure iz tablice 1 i bile su izrađene i toplotno obrađene pod istim okolnostima, tako da se glavna razlika između obeju serija sastoji u sadržini kalciuma.
Tablica 11.
7o dodanih elemenata Jačina na Granica of^adužltU prekidu razvlačenja /0‘1‘luu Ca. Pb. Sn. kg. po kv. sm. (50.8mm.l
0,10	—	—	2780	1613	5,7
0,10	0,6	—	3391	1559	16,2
0,10	—	0,4	3270	1643	13,7
Vidi se da prisustvo olova ili kalaja deluje nasuprot uticaju kalciuma skoro u istom stepenu iako legure sadrže više kalciuma. Bolje je da se sa povećanjem sadr-žine kalciuma u leguri upotrebljava takođe i više olova ili kalaja.
Iako pronalazak ima uspešno dejstvo u celoj oblasti sadržine magneziuma i kalciuma, koja je gore pomenuta, našli smo da dodatak olova ili kalaja ili jednog i drugog deluje sa naročitim uspehom u oblasti sadržine magneziuma, koja se obično upotrebljava u trgovačke svrhe, a to je od oko 6 do 11 %. Sadržina kalciuma u ovakim legurama može se održavati između granica od oko 0,01 do 0,5%. Za legure, koje sadrže magnezium i kalcium u ovim granicama najpogodnija srazmera kalaja i olova leži približno između 0,25 i 0,75°/o. Potrebna količina elementa, koji deluje nasuprot dejstvu kalciuma može lako biti određena ispitivanjem, ali ova se količina menja uopšte sa sadržinom kalciuma tako, da veća srazmera kalciuma zahteva odgovarajuće veću količinu olova ili kalaja ili jednog i drugog, nego kod legure sa malom sadržinom kalciuma.
Legure izrađene u sagksnosti sa našim pronalaskom mogu biti sastavljene na isti način koji se uopšte praktikuie u livnicama, potrebno je jedino preduzeti obično predo-strožnosti za snrečavanje pregrevanja, savršeno mešanje legure i za livenje metaia na podesnoj temperaturi.
Aluminium obične komercialne čistoće pogodan je za izradu ovde opisanih legura. Našli smo međutim da se bolje osobine postizavaju upotrebom aluminiuma koji sadrži manje od 0,3% primeša.
Patentni zahtevi:
1)	Legura na aluminiumovoj osnovi, koja se može toplotno obrađivati, naznačena time, što sadrži oko 5 do 15% magneziuma,
0.	01 do 2% kalciuma i 0,01 do 1,25% olova ili kalaja ili jednog i drugog, dok je ceo ostatak u glavnom aluminium.
2)	Legura u saglasnosti sa zahtevom
1,	naznačena time, što sadrži magneziuma približno od 6 do 11%, kalciuma od 0,01 do 0,05% olova ili kalaja ili jednog i drugog od 0,25 do 0,75e/o-
3)	Legura u saglasnosti sa zahtevom 1 ili 2, naznačena time, što sadrži oko 10%' magneziuma, 0,05% kalciuma i 0,3% kalaja ili olova.
4)	Legura u saglasnosti sa zahtevom 1 ili 2, naznačena time što sadrži oko 10% magneziuma, 0,1% kalciuma i 0,6% olova.
5)	Legura u saglasnosti sa zahtevom I ili 2, naznačena time, što sadrži oko 10% magneziuma, 0,1 % kalciuma i 0,4% kalaja.
6)	Postupak za izradu legure na aluminiumovoj osnovi, koja se može toplotno obrađivati, u saglasnosti sa kojim bilo od zahteva 1 do 5, naznačen time, što se alu-miniumovo magneziumova legura, koja sadrži oko 0,01 do 2% kalciuma i 0,01 do 1,25% olova ili kalaja ili jednog i drugog, toplotno obrađuje na temperaturi odprilike između 250° i 450° C. posle čega sleduje brzo hlađenje legure do znatno niže temperature.
'
K :
■
■
-H









■


'