M e t a l l R u b R i k 240 6 2011 65 Jahrgang METALL F o R s c h u n g 5 9 D er vorliegende Beitrag ist der zweite Teil einer Veröffent lichungsserie zur Entwick lung von bleifreien Mes singlegierungen und geht auf ein von der Forschungsförderungsgesellschaft mbH FFG gefördertes Projekt der Metall schmelze Tattendorf GmbH und des Ins tituts für Nichteisenmetallurgie an der Montanuniversität Leoben zurück Wäh rend sich der erste Teil mit den Methoden zur Untersuchung und Entwicklung der genannten Legierungen befasst und die ers ten Zwischenergebnisse der empirischen Modellierung aus der Versuchsserie 1 in numerischer und grafischer Form liefert 1 dienen die Ergebnisse welche im Rah men der durchgeführten Untersuchungen gewonnen wurden der Verbesserung und Bewertung der bestehenden Modelle Rückblick Die Idee Siliziummessing zu entwi ckeln geht auf die 1930er Jahre zurück namentlich auf Eugen VADERS 2 Auf dieser Grundlage basieren viele der heute gebräuchlichen bleifreien Messingsorten Die Erweiterung des 3 Stoffsystems Kup fer Zink Silizium um das Element Man gan ist eine Möglichkeit schadstofffreies Gussmessing zu optimieren Die erste Versuchsserie bestehend aus den im ersten Teil beschriebenen 30 Legierungen führte zu äußerst aufschlussreichen Ergebnissen warf aber auch viele weitere Fragen auf Mangan verbindet sich mit Silizium zu harten intermetallischen Phasen die sich entweder an den Korngrenzen oder als feine Teilchen in den α Mischkristallen ausscheiden Weiterhin treten diese Aus scheidungen auch in Form harter Primär kristalle z B Mn 5 Si 3 auf 3 4 Mittels der Versuchsplanungs und Aus wertungssoftware Modde 7 Version 7 0 0 1 erfolgte die Zusammenstellung der Experimente nach einem D optimal Design sowie die Auswertung der Ergeb nisse Mit den für die erste Versuchskam pagne definierten Legierungsgrenzen 3 21 Zink 1 5 Silizium und 1 2 5 Mangan konnten somit in Abhängigkeit unterschiedlicher Zusammensetzungen empirische Modelle zur Bestimmung der Gießbarkeit Lauflänge sowie Lunker und Rissneigung der Werkstoffhärte der Kristall und Phasenbildung generiert werden Weiterhin stand das Abkühl sowie Ausscheidungsverhalten der Si Mn Messinge im Fokus der wissenschaftlichen Untersuchungen Die Modde Modelle zeigten einen deut lichen Einfluss der beiden Elemente Zn und Si auf die Fließfähigkeit wobei vor allem die Zugabe von Silizium diese sig nifikant verbessert Beide Komponenten steigern über eine Mischkristallverfes tigung die Härte der Legierungen Als besonders interessant stellte sich die Untersuchung der intermetallischen Mn 5 Si 3 Phasen mittels elektronenopti scher Mikroskopie REM unter Nut zung der FIB Technologie heraus Die so physikalisch freigeschnittenen Man gansilizide zeigten sich als hexagonale Hohlprismen deren Kern zum Teil aus Werkstoffentwicklung bleifreier Messinglegierungen Teil 2 3 Hofer S 1 Angerer T 2 Antrekowitsch H 2 Der hier vorliegende zweite Beitrag der Veröffentlichungsserie zur Entwicklung blei freier Messinglegierungen hinterfragt kritisch die im Teil 1 entwickelten Modelle welche auf einer Versuchsserie mit 30 Experimenten basieren Weitere Versuchskampagnen boten die Möglichkeit durch mathematische Berech nungen Ergebnisse zu prognostizieren die Qualität der Modelle empirisch zu testen und deren Potenziale darzustellen Die hieraus entstandene Verbreiterung der Da tensätze ging nicht nur mit einer Erweiterung des Untersuchungsbereiches einher sondern auch mit einer signifikanten Verbesserung der Qualität der einzelnen über arbeiteten Modelle Diese nun an das neue Datenvolumen angepassten mathema tischen Gleichungen bieten die Möglichkeit zielgerichtet nach kundenspezifischen Anforderungen Messingwerkstoffe zu designen Bild 1 Grafische Darstellung des Legierungsfeldes mit den 50 Versuchen

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