DE102012017711B4 - Method for heat treating a component - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Wärmebehandeln eines dünnwandigen Bauteils aus einer aushärtbaren untereutektischen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung nach einem T6/T7-Verfahren, bei welchem das Bauteil lösungsgeglüht und abgeschreckt wird und anschließend in einer Aufheizphase während einer vorgegebenen Aufheizzeit auf eine vorgegebene Wärmebehandlungstemperatur erwärmt und in einer Haltephase für eine vorgegebene Haltezeit bei der vorgegebenen Wärmebehandlungstemperatur warmausgelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Aufheizrate des Bauteils während der Aufheizphase der Warmauslagerung höchstens 20 Kelvin pro Minute beträgt, wobei die Wärmebehandlungstemperatur für das Auslagern 200-240°C beträgt, wobei die Lösungsglühung mit einer Aufheizrate von höchstens 10 Kelvin pro Minute durchgeführt wird, wobei die Aufheizzeit für das Auslagern 10-90 Minuten beträgt, und wobei die Wärmebehandlungstemperatur für das Lösungsglühen 450-520°C beträgt.

Figure DE102012017711B4_0000
A method for heat treating a thin-walled component of a hardenable hypoeutectic aluminum-silicon diecasting alloy according to a T6 / T7 method, in which the component is solution annealed and quenched and then heated in a heating phase for a predetermined heating time to a predetermined heat treatment temperature and in a holding phase for characterized in that an average heating rate of the component during the heating phase of the hot aging is at most 20 Kelvin per minute, wherein the heat treatment temperature for the aging 200-240 ° C, wherein the solution annealing at a heating rate of 10 Kelvin per minute at most, wherein the heat-up time for aging is 10-90 minutes, and the heat treatment temperature for solution heat treatment is 450-520 ° C.
Figure DE102012017711B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Bauteils aus einer Aluminiumbasislegierung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for heat treating a component made of an aluminum-based alloy according to the preamble of patent claim 1.

Üblicherweise werden Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen nach dem Urformen einer Wärmebehandlung unterzogen, um so die mechanischen Kennwerte der Bauteile auf gewünschte Weise einzustellen und das Gefüge des Materials gezielt zu verändern.Normally, components made of aluminum or aluminum alloys are subjected to a heat treatment after primary molding in order to adjust the mechanical characteristics of the components in a desired manner and to modify the structure of the material in a targeted manner.

Eine gängige Art der Wärmebehandlung ist das T6/T7-Verfahren, bei welchem zunächst eine Lösungsglühung für 1-3 h bei Temperaturen von 460°C-500°C durchgeführt und das zu behandelnde Bauteil anschließend abgeschreckt und bei 160°C-240°C für 2-8 h warmausgelagert wird. Das Abschrecken erfolgt in der Regel in Wasser oder bewegter Luft.A common type of heat treatment is the T6 / T7 process, in which first carried out a solution annealing for 1-3 h at temperatures of 460 ° C-500 ° C and the component to be treated then quenched and at 160 ° C-240 ° C. is warmed up for 2-8 h. Quenching is usually done in water or moving air.

Alternativ findet auch das T5-Vefahren Anwendung, bei welchem auf die Lösungsglühung verzichtet und das Bauteil lediglich bei ähnlichen Temperaturen und Zeiten wie beim T6/T7-Verfahren warmausgelagert wird.Alternatively, the T5 method is also used, in which the solution annealing is dispensed with and the component is only warmly stored at similar temperatures and times as in the T6 / T7 method.

Sowohl das Lösungsglühen als auch das Warmauslagern werden zweiphasig durchgeführt: An eine Aufheizphase, in welcher das Bauteil auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, schließt sich eine Haltephase an, in welcher das Bauteil bei dieser Temperatur gehalten wird. Die Aufheizphase wird in der Regel möglichst kurz gehalten, weswegen die Bauteile mit relativ hohen Aufheizraten von bis zu 50 K/min erhitzt werden.Both the solution annealing and the heat aging are carried out in two phases: A heating phase in which the component is brought to the desired temperature is followed by a holding phase in which the component is held at this temperature. The heating phase is usually kept as short as possible, which is why the components are heated at relatively high heating rates of up to 50 K / min.

Mit üblicherweise verwendeten Wärmebehandlungsverfahren können sehr gute mechanische Werkstoffeigenschaften erzielt werden. Bei einer gängigen Druckgusslegierung wie AlSi10MnMg kann beispielsweise eine Dehngrenze Rp0,2 von 120-180 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 180-250 MPa sowie eine Bruchdehnung A5 von 7-15% erreicht werden. Auch die thermische Langzeit- und Kurzzeitstabilität entspricht üblicherweise den Anforderungen.With commonly used heat treatment process very good mechanical properties of the material can be achieved. In a common die-cast alloy such as AlSi10MnMg, for example, a yield strength R p0.2 of 120-180 MPa, a tensile strength Rm of 180-250 MPa and an elongation at break A 5 of 7-15% can be achieved. The thermal long-term and short-term stability usually corresponds to the requirements.

Probleme ergeben sich jedoch aufgrund der Verformungsneigung der Bauteile während der Lösungsglühung, aufgrund von langen Haltezeiten bei hohen Temperaturen. Die hohen Haltetemperaturen und Haltezeiten verursachen Kriecheffekte, also langsame Verformungserscheinungen, die dazu führen können, dass sich die Bauteile während der Behandlung verziehen. Dies macht aufwändige Nachbearbeitungsschritte notwendig. Damit möglichst hohe Festigkeiten erreicht werden können, muss die Warmauslagerung, welche nach der Lösungsglühung mit anschließender Abschreckung erfolgt, mit einer geringen Temperatur mit sehr langen Zeiten erfolgen. Bei erhöhten Auslagerungstemperaturen wird die maximale Festigkeit mit deutlich kürzeren Zeiten erreicht, allerdings auf einem geringeren Festigkeitsniveau.Problems arise, however, due to the tendency of the components to deform during solution annealing, due to long hold times at high temperatures. The high holding temperatures and holding times cause creep effects, ie slow deformation phenomena, which can cause the components to warp during treatment. This makes costly reworking steps necessary. So that the highest possible strength can be achieved, the thermal aging, which takes place after the solution annealing with subsequent quenching, must be carried out at a low temperature with very long times. At elevated aging temperatures, the maximum strength is achieved with significantly shorter times, but at a lower level of strength.

Die US 2004/0011434 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausscheidungshärten eines aus einer Aluminium-Silizium-Legierung gebildeten Bauteils. Bei dem Verfahren wird das Bauteil lösungsgeglüht und abgeschreckt und anschließend in einer Aufheizphase während einer vorgegebenen Aufheizzeit auf eine vorgegebene Wärmebehandlungstemperatur erwärmt und in einer Haltephase für eine vorgegebene Haltezeit bei der vorgegebenen Wärmebehandlungstemperatur warm ausgelagert.The US 2004/0011434 A1 discloses a method for precipitation hardening a component formed from an aluminum-silicon alloy. In the method, the component is solution annealed and quenched and then heated in a heating phase for a predetermined heating time to a predetermined heat treatment temperature and paged warm in a holding phase for a predetermined holding time at the predetermined heat treatment temperature.

Ferner offenbart die DE 10 2004 013 777 A1 eine Aluminium-Silizium-Legierung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Leichtmetall-Gussteilen. Bei dem Verfahren werden folgende Arbeitsschritte durchlaufen: Vergießen einer Aluminium-Silizium-Schmelze zu einem Gussteil, Lösungsglühung mit anschließender gesteuerter Abkühlung des Gussteils, Durchführen einer Alterungsbehandlung des lösungsgeglühten und abgekühlten Gussteils, umfassend: ein Halten des Gussteils bei Raumtemperatur für eine Aushaltezeit, anschließendes kontrolliertes Aufheizen des Gussteils auf eine 150°C bis 240°C betragende Alterungstemperatur mit einer höchstens 1200 K/h betragenden Heizrate, Halten des Gussteils bei Alterungstemperatur für mindestens zwei Stunden und Abkühlen des alterungsbehandelten Gussteils.Further, the DE 10 2004 013 777 A1 an aluminum-silicon alloy and a method for producing light metal castings. The process includes the steps of casting an aluminum-silicon melt into a casting, solution annealing followed by controlled cooling of the casting, performing an aging treatment of the solution annealed and cooled casting, comprising: holding the casting at room temperature for a hold time, then controlled Heating the casting to an aging temperature of 150 ° C to 240 ° C with a heating rate of 1200 K / h or less, keeping the casting at the aging temperature for at least two hours, and cooling the aging-treated casting.

Der DE 100 02 021 A1 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Strukturgussteilen aus einer Aluminiumlegierung als bekannt zu entnehmen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Auflegen des Strukturgussteils auf eine konturgreifende Produktaufnahme, Aufheizen auf 490°C in etwa 30 Minuten, Halten der Temperatur von 490°C während einer Zeit zwischen 60 und 90 Minuten, Abschrecken in Luft in etwa vier Minuten von 490°C auf etwa 100°C und gegebenenfalls anschließendes Abschrecken in Wasser, Aufheizen auf 250°C in etwa 15 Minuten, Halten der Temperatur von 250°C während einer Zeit zwischen 30 und 105 Minuten und Abschrecken in Luft auf 40°C und gegebenenfalls abschließendes Abschrecken in Wasser.Of the DE 100 02 021 A1 is a method for the heat treatment of structural castings of an aluminum alloy to be taken as known. The method comprises the steps of applying the structural casting to an acrid product pick-up, heating to 490 ° C in about 30 minutes, maintaining the temperature at 490 ° C for a time between 60 and 90 minutes, quenching in air in about 4 minutes from 490 ° C to about 100 ° C and optionally followed by quenching in water, heating to 250 ° C in about 15 minutes, maintaining the temperature of 250 ° C for a time between 30 and 105 minutes and quenching in air at 40 ° C and optionally final quenching in water.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2005 045 340 A1 ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Aluminiumlegierungselements mit einer Hauptfläche bekannt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Unterziehen des Elements einer Lösungsglühbehandlung, Abschrecken des Elements, Wiedererwärmen des abgeschreckten Elements in einem Voralterungs-Wärmebehandlungsschritt und wobei die Voralterungs-Wärmebehandlung durch Verbinden der Hauptfläche des Elements mit einer Hauptfläche einer Heizplatte durchgeführt wird.Furthermore, from the DE 10 2005 045 340 A1 a method for heat treating an aluminum alloy member having a main surface is known. The method comprises the steps of: subjecting the element to a solution annealing treatment, quenching the element, reheating the quenched element in a pre-aging heat treatment step, and wherein the pre-aging Heat treatment is performed by connecting the main surface of the element with a main surface of a heating plate.

Schließlich offenbart die DE 10 2008 056 511 A1 ein Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Metallbauteile aus einer Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierung, die nach ihrer Formgebung in einem zweistufigen Wärmebehandlungsprozess zunächst lösungsgeglüht und nach erfolgter Abschreckung warm ausgelagert werden. Dabei ist es vorgesehen, dass im Rahmen der Lösungsglühung zunächst eine Erwärmung auf eine erste Temperaturstufe, die für eine vorbestimmte erste Haltezeit gehalten wird, erfolgt, wonach eine weitere Erwärmung auf eine zweite Temperaturstufe erfolgt, die für eine vorbestimmte zweite Haltezeit gehalten wird, nach deren Ablauf die Abschreckung erfolgt.Finally, the reveals DE 10 2008 056 511 A1 a method for producing thin-walled metal components made of an aluminum-silicon-magnesium alloy, which are first solution-annealed after their shaping in a two-stage heat treatment process and panned warm after deterrence. It is envisaged that, as part of the solution annealing first heating to a first temperature level, which is held for a predetermined first hold time takes place, after which a further heating to a second temperature level is carried out, which is held for a predetermined second holding time, according to Procedure the deterrence takes place.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches eine besonders schonende und verzugsarme Wärmebehandlung ermöglicht, wobei ein sehr hohes Festigkeitsniveau bei kurzen Zeiten erreicht werden kann.The present invention is therefore an object of the invention to provide a method according to the preamble of claim 1, which allows a particularly gentle and low-distortion heat treatment, with a very high level of strength can be achieved at short times.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die durchschnittliche Aufheizrate während der Aufheizphase für das Lösungsglühen und Warmauslagern höchstens 20 K/min, insbesondere höchstens 10 K/min, beträgt. Dabei beträgt die Wärmebehandlungstemperatur für das Auslagern 200°C bis 240°C, wobei die Lösungsglühung mit einer Aufheizrate von höchstens 10 K/min durchgeführt wird. Die Aufheizzeit für das Auslagern beträgt 10-90 Minuten, und die Wärmebehandlungstemperatur für das Lösungsglühen beträgt 450-520°C. Durch die geringe Aufheizrate ergibt sich eine besonders lange Aufheizphase. Bei der Lösungsglühung werden hierdurch vor allem durch die geringen resultierenden Zeiten in der hochtemperierten Haltephase Kriecheffekte vermieden, so dass sich die Bauteile bei der Wärmebehandlung kaum verziehen. Auf eine aufwändige Nachbearbeitung der Bauteile nach der Wärmebehandlung kann daher verzichtet werden. Gleichzeitig werden durch das langsame Aufheizen innere Spannungen in den Bauteilen abgebaut, so dass derart behandelte Bauteile besonders gute mechanische Eigenschaften aufweisen.According to the invention, it is provided that the average heating rate during the heating phase for the solution heat treatment and aging is at most 20 K / min, in particular at most 10 K / min. In this case, the heat treatment temperature for aging is 200 ° C to 240 ° C, wherein the solution annealing is carried out at a heating rate of at most 10 K / min. The heat-up time for aging is 10-90 minutes, and the heat treatment temperature for solution heat treatment is 450-520 ° C. The low heating rate results in a particularly long heating phase. In solution annealing, creep effects are thus avoided, especially due to the low resulting times in the high-temperature holding phase, so that the components hardly distort during the heat treatment. An elaborate reworking of the components after the heat treatment can therefore be dispensed with. At the same time, internal stresses in the components are reduced by the slow heating, so that components treated in this way have particularly good mechanical properties.

Die wesentlichen metallurgischen Veränderungen finden hierbei bereits während der Aufheizphase statt. Beispielsweise beim Lösungsglühen stellen sich die gewünschten Effekte bereits beim Aufheizen ein. Insbesondere kommt es bereits in der Aufheizphase zur Einformung des eutektischen Gefüges, sobald eine bestimmte Temperaturschwelle, im Falle von AlSi10MnMg von ca. 350°C, überschritten wird. Die Diffusionsvorgänge der Einformung des eutektischen Siliziums erfordern längere Zeiten über der kritischen Temperaturschwelle. Das Lösen der aushärtenden Elemente im Mischkristall sowie die Erhöhung der Leerstellenkonzentration erfordern nur kurze Zeiten auf der Temperatur der Haltephase. Im Grenzfall kann daher die Haltephase auch sehr kurz gewählt werden bzw. vollständig entfallen.The main metallurgical changes already take place during the heating phase. For example, in the solution annealing, the desired effects already set during heating. In particular, the formation of the eutectic microstructure already occurs in the heating phase as soon as a certain temperature threshold, in the case of AlSi10MnMg of approximately 350 ° C., is exceeded. The diffusion processes of eutectic silicon formation require longer times above the critical temperature threshold. The dissolution of the hardening elements in the mixed crystal and the increase of the vacancy concentration require only short times at the temperature of the holding phase. In the limiting case, therefore, the holding phase can also be chosen very short or completely eliminated.

Bei einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Warmauslagerung bilden sich bereits während des Aufheizens die erwünschten Ausscheidungen aushärtender Legierungszusätze, wie beispielsweise Magnesium, welches den üblicherweise verwendeten Legierungen zu 0,1-0,6 Gewichtsprozent zugegeben wird. Aufgrund des langsamen Aufheizens entstehen deutlich mehr und feinere Keime der aushärtenden Phasen als bei Verfahren nach dem Stand der Technik, so dass besonders hohe Dehngrenzen und Zugfestigkeiten realisiert werden. Außerdem trägt die kontinuierliche Aufheizung der Temperatur zu einem beschleunigtem Wachstum der Keime bei. Dies ermöglicht eine gute Temperatur- bzw. Wärmestabilität schon bei geringen Haltezeiten und somit ist eine Realisierung von einer geringen Gesamt-Prozesszeit möglich.In a hot aging carried out according to the method according to the invention, the desired precipitates of hardening alloying additives, for example magnesium, which is added to the alloys usually used at 0.1-0.6 percent by weight, are already formed during heating. Due to the slow heating arise significantly more and finer nuclei of the curing phases than in the method of the prior art, so that particularly high yield strengths and tensile strengths can be realized. In addition, the continuous heating of the temperature contributes to an accelerated growth of the germs. This allows a good temperature or thermal stability even at low holding times and thus a realization of a low total process time is possible.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen insbesondere bei der Behandlung dünnwandiger Bauteile mit einer Wandstärke von weniger als 6 mm, insbesondere 1,5 bis 4 mm zu tragen.The advantages of the method according to the invention are particularly useful in the treatment of thin-walled components having a wall thickness of less than 6 mm, in particular 1.5 to 4 mm.

Die Aufheizkurve, also der zeitliche Verlauf der Aufheizrate, kann in Abhängigkeit von der zu behandelnden Legierung unterschiedliche Formen annehmen. Insbesondere kann die Aufheizkurve zumindest abschnittsweise konstante, steigende oder fallende Aufheizraten zeigen. Auch eine mehrstufige Aufheizung mit je nach Phase unterschiedlichen Aufheizraten kann zweckmäßig sein. Der genaue Verlauf der Aufheizkurve ist dabei anhand spezifischer Kennwerte der zu behandelnden Legierung, insbesondere der Gefügeumwandlungs- und Keimbildungstemperaturen zu bestimmen.The heating curve, ie the time course of the heating rate, can take different forms depending on the alloy to be treated. In particular, the heating curve can at least in sections show constant, increasing or decreasing heating rates. Even a multi-stage heating with different depending on the phase heating rates may be appropriate. The exact course of the heating curve is to be determined on the basis of specific characteristics of the alloy to be treated, in particular the microstructure transformation and nucleation temperatures.

Die beschriebene Art der Wärmebehandlung wird im Rahmen eines T6/T7-Verfahrens, welches eine Lösungsglühung und anschließende Auslagerung umfasst, angewendet. Die beschriebene Art der Wärmebehandlung kann bei der Lösungsglühung und Warmauslagerung angewendet werden. Für das Abschrecken nach der Lösungsglühung ist eine Abkühlrate von 0,5 bis 300 Kelvin pro Sekunde, insbesondere 1-50 Kelvin pro Sekunde, zweckmäßig.The described type of heat treatment is applied in the context of a T6 / T7 process, which comprises solution annealing and subsequent aging. The described type of heat treatment can be used in the solution annealing and heat aging. For the quenching after solution annealing, a cooling rate of 0.5 to 300 Kelvin per second, in particular 1-50 Kelvin per second, appropriate.

Vorteilhafte Parameter für die Lösungsglühung sind ferner eine Temperatur von 460-500°C, eine Aufheizzeit von 10-100 Minuten, insbesondere 20-60 Minuten, sowie eine Haltezeit von 0-60 Minuten, insbesondere 5-40 Minuten.Advantageous parameters for the solution annealing are also a temperature of 460-500 ° C, a heating time of 10-100 minutes, in particular 20-60 minutes, and a holding time of 0-60 minutes, in particular 5-40 minutes.

Vorteilhafte Parameter für die Auslagerung sind ferner eine Aufheizzeit von 30-60 Minuten sowie eine Haltezeit von 0-180 Minuten, insbesondere 9-100 Minuten.Advantageous parameters for the aging are also a heating time of 30-60 minutes and a holding time of 0-180 minutes, in particular 9-100 minutes.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine grafische Darstellung des Temperaturverlaufs über der Zeit für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich mit einem Wärmebehandlungsverfahren nach dem Stand der Technik.In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. The single FIGURE here shows a graphical representation of the temperature profile over time for an embodiment of a method according to the invention in comparison with a heat treatment method according to the prior art.

Zur Bestimmung des Einflusses unterschiedlicher Aufheizraten während einer Wärmebehandlung auf Aluminiumbauteile wurden dünnwandige Prüfkörper aus der Druckgusslegierung AlSi10MnMg hergestellt und entsprechend den in der Figur dargestellten Temperatur-Zeit-Kurven wärmebehandelt. Die durchgezogene Linie 10 zeigt den Temperatur-Zeit-Verlauf bei einer aus dem Stand der Technik üblichen Wärmebehandlung, während die gestrichelte Linie 12 den Temperatur-Zeit-Verlauf bei der Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.To determine the influence of different heating rates during a heat treatment on aluminum components thin-walled specimens were prepared from the die-casting alloy AlSi10MnMg and heat treated according to the temperature-time curves shown in the figure. The solid line 10 shows the temperature-time curve in a conventional heat treatment from the prior art, while the dashed line 12 illustrates the temperature-time profile in carrying out an embodiment of the method according to the invention.

In beiden Fällen wurde eine T6/T7-Behandlung mit einer anfänglichen Lösungsglühung 14, gefolgt von Abschrecken an bewegter Luft und einer Warmauslagerung 16 durchgeführt.In both cases, T6 / T7 treatment was performed with initial solution annealing 14 followed by quenching with agitated air and hot aging 16.

Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wurden die Prüfkörper bei der Lösungsglühung innerhalb von 10 min auf die Lösungsglühtemperatur von 480°C erhitzt und für 50 min bei dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abschrecken wurden die Prüfkörper innerhalb von 7 min auf die Auslagerungstemperatur von 200°C gebracht und 163 min gehalten.In the method known from the prior art, the test specimens were heated in the solution annealing within 10 min to the solution annealing temperature of 480 ° C and held for 50 min at this temperature. After quenching, the specimens were brought to the aging temperature of 200 ° C within 7 min and held for 163 min.

Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dagegen durch deutlich längere Aufheizzeiten und damit durch deutlich geringere Aufheizraten aus. Das Erhitzen auf die Lösungsglühtemperatur von 480°C wurde hier innerhalb von 50 min durchgeführt, während die Haltezeit beim Lösungsglühen lediglich 2 min betrug. Nach dem Abschrecken wurden die Prüfkörper hier innerhalb von 30 min auf eine Auslagerungstemperatur von 210°C erhitzt und 30 min bei dieser Temperatur gehalten.The embodiment of the method according to the invention, however, is characterized by significantly longer heating times and thus by significantly lower heating rates. The heating to the solution annealing temperature of 480 ° C. was carried out here within 50 minutes, while the solution heat treatment time was only 2 minutes. After quenching, the specimens were heated here within 30 min to an aging temperature of 210 ° C and held at this temperature for 30 min.

Im Anschluss an die Wärmebehandlung wurden jeweils die Materialeigenschaften der behandelten Prüfkörper bestimmt. Hierzu wurden im Zugversuch die Dehngrenze Rp0,2, die Zugfestigkeit Rm, sowie die Bruchdehnung A5 gemessen. Zur Bestimmung der Kurzzeit- und Langzeitwärmestabilität - also der Beständigkeit der Prüfkörper gegen kurzfristige und langfristige Wärmebelastungen - wurden die Prüfkörper nach den üblichen Verfahren bei 170°C-210°C für 0,5-2 h, bzw. bei 120°C-160°C bei 500-2000 h behandelt und die mechanischen Eigenschaften erneut bestimmt.After the heat treatment, the material properties of the treated test specimens were determined in each case. For this purpose, the yield strength R p0.2 , the tensile strength Rm and the elongation at break A 5 were measured in the tensile test. To determine the short-term and long-term thermal stability - ie the resistance of the test specimens against short-term and long-term heat loads - the specimens were according to the usual methods at 170 ° C-210 ° C for 0.5-2 h, and at 120 ° C-160 ° C treated at 500-2000 h and the mechanical properties redetermined.

Mit beiden Wärmebehandlungsverfahren konnten Prüfkörper mit für die Anwendung im Kraftwagenbau hinreichenden Wärmestabilitäten gefertigt werden. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens trotz wesentlich kürzerer Gesamtbehandlungszeit (112 min gegenüber 240 min nach dem Stand der Technik) zu deutlich verbesserten Zugfestigkeiten führte. So konnte die Dehngrenze Rp0,2 gegenüber der Wärmebehandlung nach dem Stand der Technik von 167 MPa auf 189 MPa und die Zugfestigkeit Rm von 237 MPa auf 257 MPa erhöht werden. Lediglich bei der Bruchdehnung A5 sank der gemessene Wert gegenüber dem Stand der Technik von 15,2% auf 12,3%, was jedoch noch immer im Bereich der Anforderungen des Kraftwagenbaus liegt.With both heat treatment processes test specimens could be produced with adequate thermal stabilities for use in motor vehicle construction. Surprisingly, it turned out that the embodiment of the method according to the invention, despite significantly shorter overall treatment time (112 min compared to 240 min according to the prior art) led to significantly improved tensile strengths. Thus, the yield strength R p0.2 could be increased from 167 MPa to 189 MPa and the tensile strength R m from 237 MPa to 257 MPa compared with the heat treatment according to the prior art. Only at the elongation at break A 5 , the measured value fell from 15.2% to 12.3% compared to the prior art, which is still within the range of the requirements of motor vehicle construction.

Deutliche Vorteile zeigte das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bezüglich der Formstabilität der behandelten Prüfkörper. Während die nach dem Stand der Technik behandelten Prüfkörper deutliche Verzüge zeigten, konnte im Rahmen der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung kaum Formänderungen festgestellt werden.Significant advantages showed the embodiment of the method according to the invention also in terms of dimensional stability of the treated specimens. While the specimens treated according to the prior art showed significant distortions, hardly any changes in shape could be detected within the heat treatment according to the invention.

Insgesamt ergibt sich somit ein Verfahren, welches bei besonders kurzen Prozesszeiten und damit besonders geringem Energieverbrauch zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften, hoher Formstabilität und hoher Wärmestabilität der behandelten Bauteile führt.Overall, this results in a method which leads to excellent mechanical properties, high dimensional stability and high thermal stability of the treated components at particularly short processing times and thus very low energy consumption.

Claims (10)

Verfahren zum Wärmebehandeln eines dünnwandigen Bauteils aus einer aushärtbaren untereutektischen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung nach einem T6/T7-Verfahren, bei welchem das Bauteil lösungsgeglüht und abgeschreckt wird und anschließend in einer Aufheizphase während einer vorgegebenen Aufheizzeit auf eine vorgegebene Wärmebehandlungstemperatur erwärmt und in einer Haltephase für eine vorgegebene Haltezeit bei der vorgegebenen Wärmebehandlungstemperatur warmausgelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Aufheizrate des Bauteils während der Aufheizphase der Warmauslagerung höchstens 20 Kelvin pro Minute beträgt, wobei die Wärmebehandlungstemperatur für das Auslagern 200-240°C beträgt, wobei die Lösungsglühung mit einer Aufheizrate von höchstens 10 Kelvin pro Minute durchgeführt wird, wobei die Aufheizzeit für das Auslagern 10-90 Minuten beträgt, und wobei die Wärmebehandlungstemperatur für das Lösungsglühen 450-520°C beträgt.A method for heat treating a thin-walled component of a hardenable hypoeutectic aluminum-silicon diecasting alloy according to a T6 / T7 method, in which the component is solution annealed and quenched and then heated in a heating phase for a predetermined heating time to a predetermined heat treatment temperature and in a holding phase for characterized in that an average heating rate of the component during the heating phase of the hot aging is at most 20 Kelvin per minute, wherein the heat treatment temperature for the aging 200-240 ° C, wherein the solution annealing at a heating rate of not more than 10 Kelvin per minute The heat-up time for aging is 10-90 minutes, and the heat treatment temperature for solution heat treatment is 450-520 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufheizkurve in der Aufheizphase zumindest einen Abschnitt mit konstanter Aufheizrate umfasst.Method according to Claim 1 , characterized in that a heating curve in the heating phase comprises at least one section with a constant heating rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufheizkurve in der Aufheizphase zumindest einen Abschnitt mit zunehmender Aufheizrate umfasst.Method according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that a heating curve in the heating phase comprises at least one section with increasing heating rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufheizkurve in der Aufheizphase zumindest einen Abschnitt mit abnehmender Aufheizrate umfasst.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that a heating curve in the heating phase comprises at least one section with decreasing heating rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen während der Aufheizphase mit unterschiedlichen Aufheizraten mehrstufig durchgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the heating is carried out in several stages during the heating phase with different heating rates. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abkühlrate beim Abschrecken 0,5 bis 300 Kelvin pro Sekunde beträgt.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that a quenching cooling rate is 0.5 to 300 Kelvin per second. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit für das Auslagern 0-180 Minuten beträgt.Method according to one of Claims 1 to 6 Characterized in that the holding time for the retrieval is 0-180 minutes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit für das Lösungsglühen 0-60 Minuten beträgt.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the hold time for solution annealing is 0-60 minutes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus einer Legierung gefertigt wird, welche als Legierungsbestandteile Silizium zwischen 6-11,5 Gew.-% und Magnesium zwischen 0,1-0,6 Gew.-% umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component is made of an alloy comprising as alloying constituents silicon between 6-11.5 wt .-% and magnesium between 0.1-0.6 wt .-%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das Bauteil ein Bauteil mit Wandstärken zwischen 1,5 - 6 mm verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a component with wall thicknesses between 1.5-6 mm is used as the component.
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