CH226273A

CH226273A - Verfahren zur Wärmebehandlung von Gegenständen aus einer Aluminium-Legierung.

Info

Publication number: CH226273A
Authority: CH
Inventors: America Aluminium Company Of
Original assignee: Aluminum Co Of America
Priority date: 1939-07-12
Filing date: 1940-05-23
Publication date: 1943-03-31
Also published as: GB544439A; US2248185A; FR868271A

Description


      Vealahren        zur        Wärmebehandlung        von        Gegenständen        aus        einer       Die Erfindung bezieht sich auf     eine          Wärmeb,ehan,dl=g        von        Gegenständen    aus       Legierungen    auf     Aliuanimumba@sms,        @dme    Zink,       Alabgnesiuan,        Kupfer    und Mangan enthalten,  zwecks     Verb@es,

  sierung    der     Karrosionsbe@stIn-          d:igkeit.    Unter     Legierungen    auf     Aluminium-          basis    werden     Legierungen    verstanden, die  mehr als<B>50%</B>     Aluminium    enthalten.  



       Brei:        einem    grossen Zahl von Legierungen       auf     können durch     vemschie-          clene        thermüssche        Behandlungen        Verbesserun-          gen        der        Zugfestigkeit,        .Streckgrenze,

          Härte     und     undemer        physikalischer        Eigensichdten     bewirkt     wenden.        Eine    der häufigsten     dieser          Behandlungen,    die     ,gewöhnlich        in        Kombimia-          tion        mit    einer     darauffolgenden        Ausschei.-          Üun,gs-    oder     Härtwngsib:

  ehlandlung    durch     Al-          temn    Anwendung findet, wird oft     alsi        Lö:sungs-          wärmebehandlung        bezeichnet        und    besteht       darin,        dass    die     Legierung    einer Erhitzung       unterworfen    wird während     eines        Zeitraumes,

       der     gen%t        um        die        Lösung        einem        wesentlichen            MeAge    der löslichen     Elemente    der     Legierung     zu     bewirken,    wobei die     Temperatur        ahem    un  terhalb     Idee        Sahmelztemp,

  eratur    des     Bes!taand-          teilus    der     Legierung    mit     dem        niedrigsten          ,Schmelzpunkt        liegt.        Diese        Elemente        können     dann     durch    verhältnismässig     rasclhes        Abküh-          fen    oder     Ab@sichrecken    auf     Arbeitsraumtempe-          ratur        in,

          Lösung        gehalten    werden.     Nach        diesem          Lösungswärm!ebehandlung    und     dem        Ab-          schrecken        können    die Festigkeit, Härte und  andere     Eigenschaften        manchen'        Äluminium.-          llegerungen        weiter        verbessert    werden,

       wenn          die    Legierungen     eInige    Tage     liegen    oder  altern     gelassen    werden oder bei     einer    Tem  peratur von ungefähr 94     bis    l76  C während       eines    kürzeren     Zentraumes        künstlich        .gealtert          wenden.     



       Zu        Aden     welche durch     Lö-          sungswärmebehandl!ung;        Abschrecken        und     künstliches     Altern.        vembess,ert    werden     können,     gehören die     Legierungen    Tauf     Alumnniumb@asis,     die     Zink,        Magnesium,        Kupfer        und        Mangan         enthalten.

   Solche     Legierungen    werden     meist          aurf        eine        Temperatur    von 456     bis    53S  C     er-          hitzt        und    auf dieser Temperatur während       eines    Zeitraumes von 5 Minuten bis 10 Stun  den     gehalten,        um.        einen    wesentlichen Teil     des     löslichen     Bestandteils    der     Legierung    zu  lösen;

       .nach    dem Abschrecken auf normale       Temperatur    lässt mau     ,sie        altern,        und    zwar       gewöhnlich    während     eines    Zeitraumes von  2 bis 30     Stunden    bei einer Temperatur     zwi-          sehen    94 und 176  C. Diese Legierungen ent  wickeln hohe Zug- und     Biegefestigkeiten     sowie andere     wünschenswerte        Eigenschaften,     wenn sie     in    der oben     beschriebenen    Weise be  handelt werden.

   Wenn diese     Legierungen     nach der     Lösungswärmebehandlung    jedoch  nicht     sehr    rasch oder kräftig abgekühlt wer  den,     entwickeln    sie manchmal eine     Emp-          fängliehkeit    für eine Art von     interkristalliner     Korrosion, wenn sie     Ko:rro3ionsbedngun-          gen        ausbes#etzt        werdeu.    Es wird angenommen,       dassdieser    Angriff auf :

  die     Ausscheidung          eines        Teils        dies        löslichen          innerhalb    des     Metalles    und auf eine       durch,die        Potentialunterschiede        zwischen    der  ausgeschiedenen Phase und dem     Metall    selbst       verursachte        gaIvanisehe    Wirkung     zurück-          zuführen    ist.

   Diese Art der Korrosion     wird     beschleunigt, wenn Gegenstände aus     diesen          Legierungen        innern    oder äussern     Beanspru-          chungen    unterworfen werden,     welche    die     lie-          gierwng    zu     zerbrechen    trachten,     wobei    frische       Bruchflächen    den korrodierenden Stoffen       ausgesetzt    wenden.

   Eine     solche    Korrosion     in.          Lebieirungen    dieser Art kann im     wesentlichen          verhindert        w=erden,    wenn der aus der     Legie-          rung        hergestellte    Gegenstand nach .der     Lö-          sungswärmebehandlun.g    sehr rasch und     kräf-          ti.g    in     kaltem    Wasser abgeschreckt     wird:;

          abem     dieses Verfahren ist oft unpraktisch, weil es  sein     Verzerren    oder Werfen des     Gegenstandes     zur Folge haben     kann.     



  Beim     Verfahren        gemäss    der Erfindung  werden die Gegenstände aus einer     Alumi-          niumlegi        erung,        die        Zink,    Magnesium, Kupfer  und Mangan     und    mehr     als   <B>50%</B>     Aluminium     enthält,     einer        Lösungswärmebehan:

  dlung        z.\vi-          schen    450 und 540  C während eines Zeit-         raumes        unterworfen,    der zur     Lösung    wenig  stens     einer    solchen Menge der     löslichen        Be_          starndteile    der     Legierung    genügt,     umfeine          Altershärtung    der     Legierung    zu sichern,

   dann       abgekühlt    und     künstlich        gealtert.    Die     Erfin.-          dung    ist     neun    dadurch     gekennzeichnet,    dass  die Gegenstände     nach    der     Ijösun,

  gswäirme-          behandlung    im Vergleich zum     Abschrecken          langsam        gekühlt    und nach     künstlichem          Altern    zwecks     Verbesserung    ihrer     Korro-          snonsbeständigkeit    während 15 Minuten     bis     2     Stunden    lauf     eine        Temperatur        zwischen    176       und    230  C     erhitzt    werden.  



       Vermöge        dieses        Verfahrens        wird    die     Kor-          rosionsbe        tänidigkeit    solcher     Alumiuiumlegie-          rungsgegenstände,        insbesondere    wenn diesel  ben     im    Gebrauch     mechanischen        Beanspru-          chungen    ausgesetzt     werden,    wesentlich     ver-          bessert,

          während        Formveränderungen,    wie     ein     Verzerren der     Gegenstände,        die        sonst    von       seinem    kräftigen     Abschrecken    oder raschen  Abkühlen herrühren, vermieden     werden          können.     



  Wenn die     Gegenstände    nach der     anfäng-          lichen        Läsungswärmebehandlung        zwecks        Ver-          hinderung    von     Formveränderungen        langsam     gekühlt werden, so     ist    es     vorteilhaft,    auf     eine     noch     hinreichend        rasche        Abkühlung    zu  achten, um     eine    die     Altershärtung    :

  der     lAgie-          rung    sichernde     Menge    :der     löslichen    Legie  rungsbestandteile in     gel.ästem    Zustande zu  erhalten. Die     Gegenstände        können    nach der  Erhitzung auf     eine        Temperatur        zwischen    176  und 230  C ohne     Verzerrung    ihrer Form auf       irgendeine        geeignete        Weisse    auf     Arbeitsraum-          temaperatur    abgekühlt     

  werden,    z. B.     @dureh          natürliches    Abkühlen oder     durch        Absehrek-          ken.        Die        erfindungsgemässe        Behandlung    kann  mit     .sehr    geringen     Kosten        und        in    einer ge  wöhnlich verwendeten     Wärmebehandlungs-          einrichtung        ausgreführt    werden.  



  Das     beschriebene        Verfahren    wurde beson  ders     geeignet    gefunden zur     Anwendung    auf       Legierungen    auf Aluminiumbasis, die 3 bis  10% Zink, 0,75 bis 4% Magnesium, 0,5 bis  3 % Kupfer und 0,1 bis 1,5 %     Manbgou        n    ent  halten.     Verschiedene    Mengen     anderer    Ele  mente     können    ebenfalls vorhanden sein, um      gewisse     Eigenschaften    der Legierungen     ab-.          zuänderm.        oder    zu verbessern, z. B.

   Titan,       Vamadkm,        Zirkon,        Chrom,    Kobalt,     Wolfram,          Niab    oder     Tantal.     



       Bei:        einer        besonderen        Anwendung    der     Er-          findung    wurden Proben einer     Legierung          untersucht,    die 5,46 %     Zink,    2,21 %     Magme-          sium,        1,51%    Kupfer, 0,42%     Mangan,        0,2,8          Eisen,    0,17 %     .Silizium    und 0,09 % Titan ent  hielt;

       Ader        Rest    der     Legierung    war     Allumi-          niuml.    Diese     Proben        wurden        einer    für diese       Legierung    oft angewendeten     Lö:

  sumgswärme-          behandlung        unierzogen    bei     einer        Temperatur     von 480  C     während        eines        Zeitraumes        vom.    15  bis 20     Minnten.        Einige    der Proben wurden  dann     in    kaltem Wasser     rausch        abgesrchreickt          und,die        andern    wurden     ,

  mittels        eines        Gebläses     langsamer     äbgeküMt.        Däne    Proben,     ,die        kräftig          abgeschreckt        worden    waren, waren durch die  sehr     rasche        Abkühlung    verzerrt und ver  bogen,     während    die     verhältnismässig    langsam       abgekühlten    Proben     ihre    Form beibehielten.

         Alle    Proben wurden dann während 8 Stun  den bei einer     Temperatur    von 135 C einer       künstlichen        Aiterungsbehandlung        unterzogen,     nach     welcher        gefunden    wurde.,     dali        kein          wesentlälcher        Unterschied    besteht     zwisichen     .der     Festigkeit    und Dehnung der Proben, die       @sehr        rasich    abgekühlt worden waren, und  jener     der    Proben,

   die von der Lösungstempe  ratur     lamigsaamr    abgekühlt worden     waren.     



  Diese Proben wurden dann     Korroslons-          b:eidä:ngami,oien        unterworfen.        Silo    wurden     ins-be-          sondere        wiederholt    für kurze Mt     in    eine     ge-          wöhnliche        wässerige,    0,9     %ige        gooh;

  salzlösung          eingetancht,        @die    0,3% Was     @serstoffperogyd     enthielt,     und    für     kurze        dazwisehenliegende     Zeiträume der Luft     ausgesetzt.    Während       dieses,        Verfahrens    wurden     einige    der Proben       l        Beanspruchungen        unterworfen,    die<B>75%</B> der       Stre:

  Gkbo renzie,der        Legierung    entsprachen,     um     ihren Widerstand gegen     13eansprwohungs-          korrosäon    feststellen zu     können.    Diese wieder  holte Folge des     abweichselnden        Eintauchens     der Proben in     düs    Lösung und des     Aussetzens     an dem Luft wurde während     eines        Zeitraumvers          vom.    48 Stunden     fortgesetzt,

      worauf     die    Pro  ben auf die üblichen physikalischen Eigen-         schaften        untersucht        wunden,        wie        nachfolgend          hesichrieben        wird.     



  Die     Untersuchungen        zeigten,        @dass        die    Pro  ben, die     vom:    der     Lösrungswärmebehandlungs:-          temperatur        verhältnismässig          abge-          kühlt    worden waren,     infolge        der        Korrosion          viel,

          grössters    Verluste der     Eigenschaften        er-          litten        hatten        als    jene Proben,     .die    ras ich abge  kühlt worden     waren;

      und von den     langsam          abgekühlten    Proben     zeigten    jene,     die        unbar          dien        Ko#nrosionsrb#adi%#-ungen        mvechaaüseh        be-          ausprucht    worden waren,     einen    viel grösseren  Verlust     der        Eigenschaften    als die     unbean-          spruchten    Proben.

   Diese     Beobachtungen        zei-          gen;,        dass        verhäl        'tmlsmg        langsam        abgekühlte          Gegenstände    aus     der    besonderen     Legierung     einen     viel        geringeren    Widerstand gegen       Korrosion        aufweIsien,        insbesondere    wenn     slic          unter    den     gox:

  rosmonsbednmgungen        mechaau-          sehen        Beamopruehungen        unterworfen    werden,  als     die    kräftig     abgeschreckten        Gegenstände.     



       Einige        edler        durch    Altern     gehärteten    Pro  ben,     die    verhältnismässig     langsam        abgekühlt          und    während 8     Stunden    bei 135  C     gealtert          worden    waren,     wurden    dann     während    reiner       halben        Stunde    bei Temperaturen von 191,  204 und 218  C erhitzt.

   Sie wurden -den oben       besichriebenen        Ko@rroslonsbedingungen        ausge-          setzt,    wobei einige     edier    Proben     mechanischen          Beanspruchungen        unterworfen    wurden, wäh  rend die     andern        nioht        beansprucht    wurden.

         Nachdem    die Proben während 48     Stunden          abwechselnd        in        die        Salzlösung        eingetaucht     und der     Luft    ausgesetzt worden waren, wur  den sie untersucht.

   Die Untersuchungen zeig  ten, dass der     prozentuelle    Verlust ,der Eigen  schaften     bei    den     longs!am    abgekühlten Pro  ben,     @dme    einer zweiten     Wärmebehan@dhmg    bei       verhältnismässig        niedriger        Temperatur        unter-          zogen    worden waren,     nicht        beträchtlich     grösser war     al!s    bei -den     kräftig        abgeschreckten     Proben,

       woraus        isich    ergibt,     dlass    der     Wider-          stand        gegen        Kürroision    der     langsam    abge  kühlten Proben selbst     unter    Beanspruchung  im     wesentlichen        @gleich        ist        jenem    der     kräftig          abgekühlten    Proben     infolge    der rauf die       Härtung    durch     Altern    folgenden,

   oben     be-          ,schriebenen    thermischen     Behandlung.         Die     Untersuchungsergebnisse        .sind    nach  stehend verzeichnet.     Die        Bedeutung    der den  
EMI0004.0005     
  
    <I>Eigenschaften <SEP> der <SEP> wärmebehandelten,</I>
<tb>  <I>abgekühlten <SEP> und <SEP> gealterten <SEP> Gegenstände</I>
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung
<tb>  in <SEP> kg/mm$
<tb>  1. <SEP> 52,46 <SEP> 45,52 <SEP> 12,8
<tb>  2.

   <SEP> 53,36 <SEP> 45,00 <SEP> 14,0     
EMI0004.0006     
  
    <I>Eigenschaf <SEP> ten <SEP> der <SEP> wärmebehandelten,</I>
<tb>  <I>- <SEP> abgekühlten <SEP> und <SEP> gealterten <SEP> Gegenstände</I>
<tb>  <I>nach <SEP> der <SEP> zweiten <SEP> Wärmebehandlung</I>
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung
<tb>  in <SEP> kg/mm$
<tb>  3. <SEP> 50,40 <SEP> 44,93 <SEP> 10,0%
<tb>  4. <SEP> 49,66 <SEP> 44,19 <SEP> 10,0
<tb>  47,48 <SEP> 40,32 <SEP> <B>10,5%</B>       1. Von der     Lösun,b,swärmehehandlungs-          tempera.tur        abgeschreckt.     



  2.     Verhältnismässig        Iangsa.m    .abgekühlt von  der     Löaungswärmebehandlungste:mperatur.     



  3. Verhältnismässig langsam abgekühlt von  der ersten     Wärmebehandlungstempe:ratur    und  nach der     Härtunb    durch Altern     behandelt    bei       ner    Temperatur von     191     C.  



  4.     Verhältnismässig        langsam    abgekühlt von  der     ers    :en     Wärmebehandlungstemperatur        und     nach der     Härtunb    durch Altern behandelt bei  einer     Temperatur    von 204  C.  



  5.     Verhältnismässig    langsam abgekühlt     von          d:er    ersten     'N,#Tärmebehandl:ii.ngstemperatur    und  nach der Härtung durch Altern behandelt     bei          einer    Temperatur von 218  C.  



  Obwohl die     Erfindun,;    im     Zusammen-          hang        zeit    der     Behandlung        einer        besonderen          Legkirung    beschrieben worden ist, kann sie       vorteilhaft        angewendet    werden, um den     Wi-          derstand    gegen     Bean"spruchungahorroio:n    von       Gegenstän:

  d@en    aus     andern,    Zink,     Magnesium,          ITCupfter    und Mangan enthaltenden     Legierun-          gen        auf        Aluminiumbasis    zu erhöhen, die: von  der     Lösungswärmebehandlungstemperatur        ver-          hältnismässi@j    langsam abgekühlt und hierauf  durch Altern     gehäTtert    wurden sind.

   Die Er-    Versuchsergebnissen     vorangestellten    Ziffern  wird nach den Tabellen     erklärt.     
EMI0004.0058     
  
    <I>Prozent=aale <SEP> Verluste <SEP> der <SEP> Eigenschaften</I>
<tb>  <I>nach <SEP> erfolgter <SEP> Korrosion</I>
<tb>  <I>Uübeansprucht <SEP> Beansprucht</I>
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Dehnung
<tb>  - <SEP> 4% <SEP> -43% <SEP> - <SEP> 5% <SEP> -49%
<tb>  -10% <SEP> -66% <SEP> -24% <SEP> -87%     
EMI0004.0059     
  
    <I>Prozentuale <SEP> Ferbiste <SEP> der <SEP> Eigenschaften</I>
<tb>  <I>nach <SEP> erfolgter <SEP> Korrosion</I>
<tb>  <I>Unbeanspriac%t <SEP> 13ca@esln uelit</I>
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Dehnung
<tb>  -5, ',

   <SEP> -40% <SEP> --6% <SEP> -40%
<tb>  --6% <SEP> -50% <SEP> --6% <SEP> -50%
<tb>  -3% <SEP> -16% <SEP> -4% <SEP> -31%            findunb        kann,    mit     besonderem    Vorteil ange  wendet werden, wenn es erwünscht ist, :die       Verzerrung    von Gegenständen aus solchen  Legierungen zu vermeiden,     wenn    sie der       Lösungsw        ärmebeha.ndlung    und der     Härtung     durch     Allbern        unterworfen    werden sollen.

Claims

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Verfahren zur Wärmebehandlung von Ge genständen aus einer Aluminiumlegierung, die Zink, Magnesium, Kupfer, Mangan und mehr a1,3 <B>50%</B> Aluminium enthält, bei wel chem die Cregensitände einer Lösungswärm@e- behandlung zwischen 450 und 540 C unter worfen werden während eines Zeitraumes,

der zur Lösung wenigstens einer solchen Menge der löslichen Bestandteile :der Leib erun,g ge nügt, um, eine Altershärtung der Legierung zu sichern, :dann abgekühlt und künstlich ge altert werden, dadurch gekennzeichnet, :dass die Gegenstände nach der Lösungs:

wärme- behandlung im Vergleich zum Abschrecken langsam ,gekühlt und nach künstlichem Altern zwecks Verbesserung ihrer Korro sionsbeständigkeit während 15 Minuten bis 2 Stunden auf eine Temperatur zwischen 176 und 230 C erhitzt werden.

UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentauspruch, dadwrch gekennzeichnet, @dass nach der anfänglichen Lösnwrbs@wänuueb@ehau-dbung @dic CregensUnde s zwecks Verhinderung von Farmverändierun.- gen 1!an@gsam,

jedoch hinreichend rasch ge- kühlt werden, um eine die Altershärtung der Legierung sichernde Menge der löslichen Le- ,gde@r@rn;gsl@estaaidteäl@e in gelöstem. Zustaalde zu ,erhahen.