DE102006040720A1 - AI-Gusslegierungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leichtmetalllegierung.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Aluminium-Gusslegierungen, insbesondere für Fahrwerksanwendungen. Hierfür werden im Allgemeinen primär erschmolzene untereutektische AlSi-Legierungen angewendet, die zur Festigkeitssteigerung mit geringen Gehalten an Mg legiert sind, z.B. AlSi7Mg oder AlSi11Mg. Vereinzelt werden auch AlSi(Mg,Cu)-Legierungen verwendet, die aber aufgrund der korrosiven Eigenschaften nur Nischenanwendungen finden können. Gleiches gilt für die Familie der AlCu(Ti,Mg)-Legierungen, die unter den gängigen Legierungen die höchsten Festigkeiten bieten. Ebenfalls Nischenanwendungen im Fahrwerksbereich bilden die AlMg-Legierungen. Andere Legierungsfamilien, wie AlZn oder AlLi, spielen im Fahrwerk keine Rolle.
• Üblicherweise werden die Bauteile, die aus den oben genannten Legierungen hergestellt werden, einer zweistufigen Wärmebehandlung zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften unterzogen.
• Generell weisen die bestehenden Legierungsfamilien den Nachteil auf, dass damit nur ein eingeschränktes Festigkeits-Dehnungsverhältnis erreichbar ist. Die zuvor genannten höherfesten Legierungen mit Cu-Zugabe scheiden aufgrund der korrosiven Eigenschaften häufig aus. AlMg-Legierungen sind deutlich schwerer vergießbar und daher in der Anwendung (Bauteilgeometrie) limitiert.
• Demgemäß lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Legierung zu entwickeln, welche Eigenschaften aufweist, die insbesondere für Anwendungen im Automobilbau, bei hohen Materialfestigkeiten noch ausreichend hohe Bruchdehnungswerte aufweist. Diese Eigenschaftskombination ist beispielsweise bei Fahrwerksanwendungen notwendig, um auch Missbrauchsfälle überstehen zu können. Gleichzeitig muss die Legierung hinreichend gut vergießbar sein und soll aufgrund ihrer Zusammensetzung keine überhöhten Anforderungen an den Schmelzprozess und den Metallkreislauf stellen.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass Al-Gusslegierungen zumindest fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile enthalten:

  Si:	2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-%
  Mg:	0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%
  Fe:	< 0,18, vorzugsweise 0,05 bis 0,16 Gew.-%
  Mn:	< 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-%
  Ti:	< 0,1, vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-%
  Sr:	< 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-%
  Sonstige:	< 0,1 Gew.-%

  und jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt.
• Gegebenenfalls sind herstellungsbedingte Verunreinigungen, z.B. Pb, Ni, Zn etc., enthalten, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind.
• Die erfindungsgemäßen Legierungen weisen ein Festigkeits-Dehnungsverhältnis auf, welches mit herkömmlichen Al-Gusslegierungen unter der Anforderung von Cu-Freiheit nicht erreichbar ist. Insbesondere bei druckunterstützten Gießverfahren, z.B. Niederdruck – Gegendruck-Kogillenguss – ergeben sich aus dem guten Gussgefüge bessere mechanisch technologische Eigenschaften.
• Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Legierung korngefeint ist.
• Um die oben genannten Vorteile zu erzielen oder noch weiter zu entwickeln, ist es vorteilhaft, wenn die gegossenen Bauteile wärmebehandelt werden, insbesondere mit folgenden Parametern:

  Lösungsglühen	490 bis 540°C für 1 bis 10h
  Anlassen	150 bis 200°C für 1 bis 10h

• Für manche Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, lediglich eine einstufige Anlassbehandlung vorzunehmen, allgemein bekannt als beispielsweise T4, T5 oder 0
• Neben den bereits genannten Vorteilen, die Bauteile aus Legierungen gemäß der Erfindung aufweisen, kommt noch hinzu, dass wegen der fehlenden Legierungsbestandteile Cu und Cn die Korrosionsbeständigkeit bedeutend erhöht wird. Das Produkt ist auch relativ preiswert, weil keine dasselbe verteuernden Legierungszusätze, wie z.B. SE-Metalle, verwendet werden, es kann die übliche Schmelzbehandlung angewendet werden und es bedarf keines besonderen Aufwandes zur Kreislauftrennung.
• Es ist auch ein vorzügliches Festigkeits-Dehnungsverhältnis bei vorzüglicher Gießbarkeit vorhanden. Die Gießbarkeit ermöglicht zum einen ein von großen Fehlern, bekannt als Lunkern, freies Gußstück, zum anderen wird die Mikrosturktur in einer solchen Weise positiv beeinflußt, daß die Anzahl innerer Kerben, die die Bruchdehnung verringern, möglichst gering gehalten wird.
• Als beispielhafte Werte sind anzuführen:

  

Claims (5)

1. Al-Gußlegierung, enthaltend mindestens fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile: Si: 2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-% Mg: 0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% Fe: < 0,18, vorzugsweise 0,05 bis 0,16 Gew.-% Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-% Ti: < 0,1, vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-% Sr: < 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-% Sonstige: < 0,1 Gew.-% und jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt.
2. Al-Gußlegierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die daraus gegossenen Teile lösungsgeglüht sind zwischen 490 bis 540°C für 1 bis 10h.
3. Al-Gußlegierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die daraus gegossenen Teile angelassen sind zwischen 150 bis 200°C für 1 bis 10h.
4. Al-Gußlegierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungen korngefeint sind.
5. Verwendung von Al-Gußlegierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Werkstücke, Bauteile oder Teile für beziehungsweise von Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen.