DE102009048364A1 - Al-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 untereutektische Al-Legierungen mit einem Si-Gehalt zwischen 7 und 12 Gew.-% angewendet. Im Schwerkraft-Kokillenguss wird häufig die Legierung AlSi11Mg, im Niederdruck-Kokillenguss die Legierung AlSi7Mg eingesetzt.
• Si-arme AlSiMg-Legierungen, die sich gegenüber den oben genannten gängigen AlSi-Gusslegierungen durch deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften auszeichnen, sind aus der WO 2007/025528 A2 bekannt.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Si-arme Al-Legierungen hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch eine Al-Gusslegierung erzielt, welche zumindest 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.-%
• Cr: 0,3 bis 1,3, vorzugsweise 0,4 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 0,8 Gew.-%
• Sonstige: < 0,1 Gew.-%
enthält, und jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt ist.
• Das vorzugsweise Zulegieren von Cr in der genannten Größenordnung führt zu einer weiteren signifikanten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, die bereits im Gusszustand, insbesondere jedoch nach Lösungsglühen und gegebenenfalls Auslagern, zu verzeichnen ist.
• Insbesondere hat sich gezeigt, dass durch solche Chromzusätze unerwünschte Eisenausscheidungen bereits im Gusszustand in eine günstigere Morphologie überführt werden können.
• Für Fahrwerksanwendungen, insbesondere für radführende Bauteile, ergeben sich so insgesamt erhöhte mechanische Kennwerte.
• Die erfindungsgemäßen Legierungen können herstellungsbedingte Verunreinigungen, z. B. Pb, Ni, Zn etc., enthalten, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind.
• Die erfindungsgemäßen Legierungen weisen ein gegenüber bekannten Al-Gusslegierungen verbessertes Festigkeits-Dehnungsverhältnis auf.
• Insbesondere bei druckunterstützten Gießverfahren, z. B. Niederdruck – Gegendruck-Kokillenguss – 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 10 h
  Anlassen	150 bis 200°C für 1 bis 10 h

• 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 Zn 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 Lunker, freies Gussstück, zum anderen wird die Mikrostruktur in einer solchen Weise positiv beeinflusst, dass die Anzahl innerer Kerben, die die Bruchdehnung verringern, möglichst gering gehalten wird. Das Formfüllungsvermögen verbessert sich ebenfalls bei der erfindungsgemäßen Anwesenheit von Cr.
• Beispiel
• Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften der Legierung AlSi3Mg0.6Cr0.7 wird ein so genannter ”Französischer Zugstab” nach DIN 50125 in der so genannten ”Französischen Kokille” im Schwerkraft-Kokillengießverfahren gegossen. Anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung T6, wobei der Anschnitt und der Speiser erst nach der Wärmebehandlung abgetrennt werden, um einen möglichen Probenverzug entgegenzuwirken. Ermittelt werden die mechanischen Eigenschaften Zugfestigkeit R_m, Streckgrenze R_p 0,2 und Bruchdehnung A5.
• Nach einer T6-Wärmebehandlung kann eine Steigerung der Bruchdehnung um 3% festgestellt werden, die mit einer Erhöhung der Zugfestigkeit um ca. 37 MPa einhergeht. Die Streckgrenze weist hierbei ein gleich bleibend hohes Niveau auf.

  	Rm [MPa]	Rp 0,2 [MPa]	A5 [%]
  Basis AlSi3Mg0.6	285,5	203,0	8,5
  Basis + Cr AlSi3Mg0.6Cr0.7	315,2	215,4	10,8

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - WO 2007/025528 A2 [0003]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• - DIN 50125 [0017]

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.-% Cr: 0,3 bis 1,3, vorzugsweise 0,4 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 0,8 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 10 h.
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 10 h.
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.