DE1148386B

DE1148386B - Use of certain aluminum-magnesium alloys for hot forming

Info

Publication number: DE1148386B
Application number: DEB38122A
Authority: DE
Inventors: Charles Eric Ransley
Original assignee: British Aluminum Co Ltd
Current assignee: British Aluminum Co Ltd
Priority date: 1954-12-09
Filing date: 1955-12-02
Publication date: 1963-05-09

Description

Verwendung von bestimmten Aluminium-Magnesium-Legierungen zur Warmverformung Die Erfindung betrifft die Verwendung von Aluminiumlegierungen mit den üblichen Verunreinigungen, darunter Natrium, die außer Aluminium als zweiten Hauptbestandteil Magnesium enthalten und durch Zusatz von sehr geringen Mengen Wismut gegen die spröde machende Wirkung der Natrium verunreinigungen gesichert sind.Use of certain aluminum-magnesium alloys for hot forming The invention relates to the use of aluminum alloys with the usual Impurities, including sodium, other than aluminum as the second major component Magnesium contained and by adding very small amounts of bismuth against the brittle making effect of the sodium impurities are assured.

Es ist bereits bekannt, daß Natrium im allgemeinen in sehr kleinen Mengen (als ein Verunreinigungselement) in Aluminiumlegierungen und in reinen Aluminiumblöcken, die normalerweise verwendet werden, anwesend ist. Solche Aluminiumlegierungen können die Form von Gußstücken haben, die in normalem Sand oder in dauerhaften Formen als Zylinderoder Blöcke hergestellt sind und die füreinanschließendes Strangpressen oder Walzen verwendet werden.It is already known that sodium is generally very small Amounts (as an impurity element) in aluminum alloys and in pure aluminum ingots, normally used is present. Such aluminum alloys can take the form of castings made in normal sand or in permanent forms as Cylinders or blocks are manufactured and for subsequent extrusion or rollers can be used.

Die Natriumverunreinigung in solchen Legierungen ist kaum höher als 0,005% und liegt normalerweise in dem Bereich von 0,0005 bis 0,0004%. Bei bestimmten Arten von Aluminiumlegierungen haben Natriumverunreinigungen dieser Größenordnung keine nachteilige Wirkung. Es hat sich aber in den letzten Jahren herausgestellt, daß bemerkenswerte Sprödigkeit und Warmbrüchigkeit bei solchen Aluminiumlegierungen auftreten, die außer Aluminium noch Magnesium als zweitenHauptlegierungsbestandteil enthalten, und zwar dann, wenn das Natrium in Mengen unter 0,01% in den Legierungen enthalten ist.The sodium contamination in such alloys is hardly higher than 0.005% and is usually in the range of 0.0005 to 0.0004%. With certain Types of aluminum alloys have sodium impurities of this magnitude no adverse effect. But it has been found in recent years that remarkable brittleness and hot brittleness in such aluminum alloys occur, which besides aluminum also magnesium as the second main alloy component when the sodium is present in the alloys in amounts below 0.01% is included.

Es wurde nun festgestellt, daß die schädigenden Wirkungen des Natriums in der Praxis schon an Aluminiumlegierungen bemerkbar werden, die ungefähr 2% Magnesium enthalten, und noch stärker in Erscheinung treten, wenn der Magnesium-Prozentsatz über diesen Wert hinausgeht. - So kann z. B. in Legierungen nach der Broschüre »British Standard«, S. 1470, 1955, N. 6 (s. Tabelle am Ende dieser Beschreibung) mit rund 5% Magnesium, die normalerweise für Strangpreß- oder Walzproduktion verwendet werden, ein Natriumgehalt über ungefähr 0,002% zu sehr bedeutenden Brüchen während des Walzens führen, und es sind sogar noch geringere Natriumgehalte schädlich. - Diese Schäden können in Form von Kantenbrüchen, Oberflächenbrüchen oder »Krokodilhautbildung« auftreten. (Unter Krokodilhautbildung versteht man eine teilweise Brechung eines Blockes entlang der Mittelebene parallel zur Walzfläche.) Bei Natriumgehalten in der Größenordnung von 0,003% ist diese Bruchbildung schon so groß, daß das Material bereits in einem frühen Zustande der Verarbeitung als unbrauchbar ausgeschieden werden rnuß. Die Natriumverunreinigung hat eine bemerkenswerte Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierungen, wie durch Messungen der Standard-Dehnungsgrenze festgestellt wurde. Das tritt besonders bei Versuchen bei erhöhten Temperaturen, z. B. bei 450° C auf, wobei die prozentuale Dehnung durch Mengen von 0,002 bis 0,003 0/0 Natrium auf ein Zehntel von jener verringert wird, die mit einer fast natriumfreien Aluminiumlegierung erhalten wird.It has now been found that the deleterious effects of sodium in practice this can already be seen in aluminum alloys, which contain around 2% magnesium included, and become even more pronounced when the magnesium percentage goes beyond this value. - For example B. in alloys according to the brochure »British Standard «, p. 1470, 1955, N. 6 (see table at the end of this description) with round 5% magnesium normally used for extrusion or rolling production, a sodium content above about 0.002% leads to very significant cracks during rolling lead, and even lower levels of sodium are harmful. - This damage can be in the form of edge breaks, surface breaks or »crocodile skin« appear. (Crocodile skin formation is a partial breakage of a Block along the median plane parallel to the rolling surface.) With sodium contents in of the order of magnitude of 0.003%, this fracture formation is already so large that the material excreted as unusable at an early stage of processing become soot. The sodium contamination has a remarkable effect on the mechanical Properties of the aluminum alloys, as determined by measurements of the standard yield strength was established. This occurs particularly in tests at elevated temperatures, z. B. at 450 ° C, the percentage elongation by amounts of 0.002 to 0.003 0/0 sodium is reduced to a tenth of that with an almost sodium-free one Aluminum alloy is obtained.

Obgleich es nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört, sei erwähnt, daß es bei den gegossenen Legierungen, z. B. jenen nach Legierung »LM 10« (s. Tabelle am Schluß dieser Beschreibung), die 9 bis 11% Magnesium enthalten, ähnlich ist. Auch hier haben Spuren von Natrium eine sehr beträchtliche Wirkung. So@ sind 0,002% Natrium schon ausreichend, um die Dehnung bei wärmebehandelten gegossenen Versuchsstäben von etwa 20 auf etwa 30% zu verringern.Although it is not part of the subject matter of the present invention, it should be mentioned that in the cast alloys, e.g. B. those after alloy »LM 10 "(see table at the end of this description), which contain 9 to 11% magnesium, is similar. Here too, traces of sodium have a very considerable effect. So @ 0.002% sodium is already sufficient to reduce the elongation in heat-treated cast Reduce test rods from about 20 to about 30%.

Es war bisher nicht klar, warum Spuren von Natrium in vielen Aluminiumlegierungen unschädlich sein sollen und trotzdem, wie oben beschrieben, deutlich schädliche Wirkungen beiAluminiumlegierungen, die Magnesium als Hauptlegierungsbestandteil neben Aluminium enthalten, verursachen. Es wurde nun gefunden, daß in Legierungen, in denen Natriumverunreinigungen anscheinend harmlos sind, das Natrium in einer kombinierten Form, die normalerweise eine temäre Aluminium-Silizium-Natrium-Verbindung ist, vorliegt. Das ist die Form, in. der Natrium z. B. in handelsüblichem Beinaluminium anwesend ist, das eine bemerkenswerte Menge von Silizium (ungefähr 0,1'% oder mehr) enthält. Aluminiumlegierungen, die Brüchigkeit zeigen, scheinen Natrium in freiem oder ungebundenem Zustand zu enthalten. In diesemZustand kann es insbesondere bei höheren Temperaturen zu interkristallinen Schwächungen führen.It was not previously clear why traces of sodium are found in many aluminum alloys should be harmless and nonetheless, as described above, clearly harmful Effects on aluminum alloys, the magnesium as the main alloy constituent contain in addition to aluminum. It has now been found that in alloys in which sodium impurities are apparently harmless, the sodium in a combined form that is usually a ternary aluminum-silicon-sodium compound is present. This is the form in which sodium z. B. in commercial leg aluminum is present that contains a significant amount of silicon (about 0.1% or more) contains. Aluminum alloys that show brittleness appear to be sodium in free or unbound. In this state it can be particularly higher temperatures lead to intergranular weakening.

Die Empfindlichkeit von Magnesium enthaltenden Legierungen beruht vermutlich auf der Tatsache, daß Magnesium eine bemerkenswerteAffinität zu Silizium hat und daher dazu neigt, eine stabile Verbindung, nämlich Mg2Si zu bilden. Unter geeigneten Bedingungen scheint Magnesium mit der temären Aluminium-Silizium-Natrium-Verbind'ung zu reagieren, die der Einfachheit halber als AlSiNa bezeichnet wird, und es scheint dabei freies Natrium nach folgender Gleichung zu entstehen: [AlSiNa] -I- 2 Mg _#- Mg2Si -I- Na -!- Al Die Untersuchungen ermöglichten nun, die Bedingungen zu finden, unter denen die Reaktion nach rechts verläuft, wobei Natrium in einem die Sprödigkeit der Legierung bewirkenden Zustand anfällt.The sensitivity of alloys containing magnesium is based presumably due to the fact that magnesium has a remarkable affinity for silicon and therefore tends to form a stable compound, namely Mg2Si. Under Magnesium with the ternary aluminum-silicon-sodium compound appears to be suitable conditions to respond, which for the sake of simplicity is called AlSiNa, and it appears free sodium is formed according to the following equation: [AlSiNa] -I- 2 Mg _ # - Mg2Si -I- Na -! - Al The investigations now made it possible to find the conditions under which the reaction proceeds to the right, with sodium in one of the brittleness the alloy causing condition occurs.

Es scheint, daß in den Aluminiumlegierungen höherer Festigkeit ein Magnesiumgehalt, der größer als 1% ist, ausreicht, dieses Ergebnis zu bewirken, obgleich das in der Praxis erst später erkennbar wird, wenn nämlich z. B. ein Gehalt von 20/0 Magnesium erreicht ist. Diese Erscheinung wird noch deutlicher, wenn der Gehalt von Magnesium über 20/0 hinaus ansteigt.It appears that in the aluminum alloys one has higher strength Magnesium content greater than 1% is sufficient to achieve this result, although this will only become apparent later in practice, namely when z. B. a salary of 20/0 magnesium is reached. This phenomenon becomes even clearer when the Magnesium content increases beyond 20/0.

Es wäre außerordentlich schwierig, etwaige Konstitutionsänderungen in diesen Legierungen bei den sehr geringen Natriumgehalten durch normale metallurgische Mittel zu verfolgen.It would be extremely difficult to make any constitutional changes in these alloys with the very low sodium content due to normal metallurgical Means to pursue.

Es wurde daher ausgedehnter Gebrauch von einer Wasserstoffabsorptionsmethode für diese Zwecke gemacht. Diese Methode besteht darin, daß eine Probe einer Aluminiumlegierung in reinem Wasserstoff auf erhöhte Temperatur gebracht wird, wobei der Wasserstoffdruck so gewählt wird, daß er größer als der Dissoziationsdruck von Natriumhydrid bei dieser Temperatur ist. Eine günstige Temperatur ist etwa 450° C, bei einem Wasserstoffdruck von 4 atü. Unter diesen Bedingungen ist die Menge des absorbierten Wasserstoffes, die danach in einer Vakuum-Heißextraktion des Metalls gemessen wird, klein und gewöhnlich geringer als 0,1 ccm (bei Normaltemperatur und -druck) pro 100 g, wenn das Natrium in der Legierung als eine intermetallische Verbindung vorliegt (z. B. als ternäre Aluminium-Silizium-Natrium-Verbindung). Wenn jedoch etwas Natrium im ungebundenen Zustand anwesend ist, tritt eine beträchtlich größere Wasserstoffabsorption entsprechend der Bildung von Natriumhydrid ein.A hydrogen absorption method has therefore become widespread made for these purposes. This method consists in taking a sample of an aluminum alloy in pure hydrogen is brought to an elevated temperature, the hydrogen pressure is chosen so that it is greater than the dissociation pressure of sodium hydride at this temperature is. A favorable temperature is around 450 ° C, with hydrogen pressure from 4 atü. Under these conditions the amount of hydrogen absorbed is which is then measured in a vacuum hot extraction of the metal, small and ordinary less than 0.1 ccm (at normal temperature and pressure) per 100 g if the sodium exists in the alloy as an intermetallic compound (e.g. as a ternary Aluminum-silicon-sodium compound). However, if some sodium is unbound State is present, a considerably greater hydrogen absorption occurs accordingly the formation of sodium hydride.

Da die überführung von nur 0,001% Natrium in Natriumhydrid eine Wasserstoffabsorption erfordert, die 0,49 ccm (bei Normaltemperatur und -druck) pro 100 g entspricht, zeigt es sich, daß diese Methode einen sehr empfindlichen Test für etwa vorhandenes freies Natrium darstellt und es ermöglicht, die allgemeinen Wirkungen von Natrium in den verschiedensten Legierungen zu offenbaren. Bei der Durchführung dieser Versuche ist es jedoch notwendig, die Porosität der Legierungsprobe vor der Absorption auf einen möglichst niedrigen Stand zu bringen, da sonst unrichtige Ergebnisse erhalten werden. Ein geeignetes Mittel dafür besteht darin, die Legierung in einem Gesenk 15 Minuten unter einem Druck von ungefähr 1,5 t/cm2 bei einer Temperatur von ungefähr 450-- C heiß zu pressen, ehe sie dem reinen Wasserstoff ausgesetzt wird.Since the conversion of only 0.001% sodium into sodium hydride results in hydrogen absorption requires, which corresponds to 0.49 ccm (at normal temperature and pressure) per 100 g, it turns out that this method is a very sensitive test for anything present represents free sodium and enables the general effects of sodium to reveal in the most varied of alloys. In carrying out these experiments however, it is necessary to check the porosity of the alloy sample prior to absorption to bring it as low as possible, otherwise incorrect results will be obtained will. A convenient means of doing this is to die the alloy 15 minutes under a pressure of approximately 1.5 t / cm2 at a temperature of approximately 450-- C hot to press before it is exposed to the pure hydrogen.

An dieser Stelle erscheint es auch zweckmäßig, die speziellen Legierungen näher zu kennzeichnen, die infolge der Gegenwart von Natrium auf Grund des oben erläuterten Vorgangs zur Bruchbildung neigen und bei entsprechendem Wismutzusatz gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.At this point it also seems appropriate to use the special alloys to indicate in more detail that as a result of the presence of sodium due to the above The explained process tend to break and with the appropriate addition of bismuth can be used in accordance with the present invention.

Die wichtigsten Aluminium-Knetlegierungen, die Magnesium neben Aluminium als Hauptbestandteil enthalten, sind die Legierungen N 4, N 5, N 6 und N 7 (s. Tabelle am Schulß der Beschreibung). Diese Legierungen haben Magnesiumgehalte von 1,8 bis zu 7,5'% und neben kleinen Gehalten an Eisen und Silizium im allgemeinen nur nennenswerte zusätzliche Legierungsbestandteile von Mangan und/ oder Chrom, die aber das Natriumgleichgewicht nicht beeinflussen.The most important wrought aluminum alloys, magnesium in addition to aluminum The main components are the alloys N 4, N 5, N 6 and N 7 (see table at the school of the description). These alloys have magnesium contents from 1.8 to 7.5% and, in addition to small contents of iron and silicon, generally only noteworthy additional alloy components of manganese and / or chromium, which, however, the sodium balance not affect.

Bei Aluminiumlegierungen, bei denen Magnesium nicht der Hauptlegierungsbestandteil neben Aluminium ist, kann es möglich sein, Magnesiumgehalte von mehr als 1%, wie oben erwähnt, zu haben, ohne daß eine Bruchbildung durch Natrium zu beobachten ist. Zum Beispiel scheinen sich Legierungen, die Zink als den Hauptlegierungsbestandteil neben Aluminium haben, so zu verhalten, und zwar höchstwahrscheinlich, weil das Zink die chemische »Aktivität« des Magnesiums beträchtlich verringert und so die Zersetzung der temären Aluminium-Silizium-Natrium-Verbindung verhindert. Somit zeigt eine Legierung mit etwa folgender Zusammensetzung: Magnesium ................... 3,4% Zink ......................... 5,6% Kupfer ....................... 1,35% Mangan ...................... 0,400/0 Chrom ....................... 0,12% Eisen ......................... 0,44% Silizium ...................... 0,190/0 und einem Natriumgehalt von ungefähr 0,006% eine Wasserstoffabsorption von nur 0,2 ccm bei Normaltemperatur und -druck pro 100 g bei 450° C und bei 4 atü Druck. - Diese Legierung läßt sich ohne bemerkenswerte Brucherscheinungen gut heißwalzen. Daher werden Legierungen dieses Typs im Rahmen dieser Erfindung nicht besprochen, da sie, wie oben gesagt, einer Bruchbildung durch Natrium nicht unterworfen sind.In aluminum alloys where magnesium is not the main alloy component besides aluminum, it may be possible to have magnesium contents of more than 1%, such as mentioned above, without any breakage due to sodium being observed. For example, alloys appear to have zinc as the main alloy component next to aluminum have to behave like that, and most likely because that Zinc considerably reduces the chemical "activity" of magnesium, and so does the Prevents decomposition of the ternary aluminum-silicon-sodium compound. Thus shows an alloy with approximately the following composition: Magnesium ................... 3.4% zinc ......................... 5.6% copper ............... ........ 1.35% manganese ...................... 0.400 / 0 chrome ....................... 0 , 12% iron ......................... 0.44% silicon ...................... 0.190 / 0 and a sodium content of approximately 0.006% hydrogen absorption of only 0.2 ccm at normal temperature and pressure per 100 g at 450 ° C and at 4 atmospheric pressure. - This alloy can be without remarkable Roll out cracks well. Therefore, alloys of this type are used in the frame This invention is not discussed because, as stated above, it is susceptible to fracture Sodium are not subject.

Bei der Herstellung von Aluminiumlegierungen, die- Magnesium als Hauptlegierungsbestandteil neben Aluminium enthalten, kann nun die Menge des freien Natriums in der Schmelze durch selektive Oxydation der Oberfläche des geschmolzenen Metalls auf 0,004% oder sogar bis auf eine Größenordnung von 0,002% verringert werden, indem man Stickstoff durch das geschmolzene Metall hindurchperlen läßt.In the manufacture of aluminum alloys, the- magnesium as the main alloy component In addition to aluminum, the amount of free sodium in the melt can now by selective oxidation of the surface of the molten metal to 0.004% or can even be reduced to the order of 0.002% by using nitrogen bubbling through the molten metal.

Es ist ferner auch möglich, solche Natriumverunreinigungen bis auf ein Minimum herabzusetzen; indem die geschmolzene Legierung mit gasförmigem Chlor oder mit einer chlorierten Verbindung (wie Hexachloräthan oder Tetrachlorkohlenstoff) entweder allein oder zusammen mit einem Trägergas, wie. beispielsweise Stickstoff, behandelt wird. Schwere Flußmittel, die Flußmittel auf Magnesiumchloridbasis enthalten, werden ebenfalls verwendet. Diese Maßnahmen sind allerdings nicht immer voll wirksam, insbesondere wenn der anfängliche Natriumgehalt der Schmelze hoch ist (z. B. größer als 0,0049/o); in diesen Fällen müssen beträchtliche Mengen dieser Reagenzien verwendet werden, wodurch die Behandlung kostspielig und zeitraubend wird. Außerdem bilden sich unangenehme Dämpfe, und es tritt auch ein Verlust an Magnesium in der Schmelze ein.It is also possible to remove such sodium impurities to lower a minimum; by using the molten alloy gaseous chlorine or with a chlorinated compound (such as hexachloroethane or Carbon tetrachloride) either alone or together with a carrier gas, such as. for example Nitrogen, is treated. Heavy fluxes, the magnesium chloride based fluxes are also used. However, these measures are not always fully effective, especially when the initial sodium content of the melt is high is (e.g., greater than 0.0049 / o); in these cases considerable amounts of this must be used Reagents are used, making treatment costly and time consuming will. In addition, unpleasant fumes are generated and there is also a loss Magnesium in the melt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die Verwendung von Aluminiumlegierungen mit über 1 bis 11'% Magnesium, deren Natriumverunreinigungen auf unter 0,019/o herabgesetzt sind und wobei die spröde machenden Wirkungen des Natriums durch einen sehr geringen Zusatz von Wismut in Mengen von 0,002 bis 0,0211/o beseitigt sind, so daß eine erfolgreiche Verwendung dieser Legierungen speziell zur Warmverformung von Halbzeugen gewährleistet ist.The present invention now aims to use aluminum alloys With more than 1 to 11% magnesium, the sodium impurities of which are reduced to below 0.019 / o are and the embrittling effects of sodium by a very small Additions of bismuth in amounts of 0.002 to 0.0211 / o are eliminated, so that successful Use of these alloys specifically for the hot forming of semi-finished products is guaranteed is.

Gegebenenfalls können die obigen Aluminiumlegierungen noch geringe Mengen von Silizium bzw. Eisen und/oder Kupfer bzw. Mangan und/oder Chrom bei jeweilig entsprechend geeigneten Magnesiummengen enthalten.If necessary, the above aluminum alloys can still be small Amounts of silicon or iron and / or copper or manganese and / or chromium in each case contain appropriate amounts of magnesium.

So soll die Menge an Silizium in obiger Legierung vorzugsweise nicht mehr als 0,611/o und an Eisen nicht mehr als 0,711/o sowie gegebenenfalls an Kupfer nicht mehr als 0,1% betragen. Auch für die Eventualgehalte an Mangan und Chrom sind nur bestimmte, ganz geringe Höchstmengen vorgesehen (s. hierzu insbesondere die Tabelle und Ansprüche 2 bis 6).Thus, the amount of silicon in the above alloy should preferably not be more than 0.611 / o and of iron not more than 0.711 / o and, if applicable, of copper not be more than 0.1%. Also for the eventual contents of manganese and chromium are only certain, very small maximum quantities are provided (see in particular the Table and claims 2 to 6).

Der Zusatz von größeren Mengen Antimon, Wismut und/oder Kadmium zu Aluminiumlegierungen, die einen erheblichen Anteil (2 bis 15%) an Magnesium enthalten, ist zwar an sich schon bekannt, doch war es nicht bekannt, daß die Sprödigkeit und damit praktische Unbrauchbarkeit von derartigen Aluminiumlegierungen, deren störender Natriumgehalt vorher unter 0,01 gebracht werden muß, durch den Zusatz von äußerst geringen Mengen Wismut, nämlich 0,002 bis 0,02%, aufgehoben wird und diese Legierungen dadurch zur Warmverformung von Halbzeugen hervorragend geeignet gemacht werden.The addition of larger amounts of antimony, bismuth and / or cadmium too Aluminum alloys that contain a significant proportion (2 to 15%) of magnesium, is already known per se, but it was not known that the brittleness and thus practical uselessness of such aluminum alloys, their more troublesome Sodium content must be brought below 0.01 beforehand, by adding extremely small amounts of bismuth, namely 0.002 to 0.02%, and these alloys thereby making them ideally suited for the hot forming of semi-finished products.

Die erfindungsgemäße Verwendung solcher Legierungen bedeutet somit einen überraschenden Fortschritt auf dem Gebiete der Verarbeitung der Aluminiumlegierungen mit Magnesiumgehalten über 1 bis 11% und war das Ergebnis langjähriger und schwieriger Forschungsarbeiten, wo insbesondere über den wechselhaften und unübersichtlichen Einfluß des Natriums und dessen Bindungen in derartigen Legierungen grundlegende Erkenntnisse ermittelt wurden, wie in der Beschreibungseinleitung eingehend erläutert worden ist.The use of such alloys according to the invention thus means a surprising advance in the field of aluminum alloy processing with magnesium contents above 1 to 11% and the result was more long-term and more difficult Research work where in particular about the changeable and confusing The influence of sodium and its bonds in such alloys is fundamental Findings were determined, as explained in detail in the introduction to the description has been.

Im übrigen ist Wismut normalerweise keine nennenswerte Verunreinigung in Aluminiumlegierungen. Die anwesende Menge Wismut ist gewöhnlich beträchtlich geringer als 0,00111/o. Diese Menge genügt jedoch nicht, um irgendwelche vorteilhafte Wirkungen bei solchen Legierungen zu erzeugen, und es wird daher gemäß der vorliegenden Erfindung eine bestimmte geringe Menge von Wismut den Aluminiumlegierungen selbst oder deren Legierungsmetallen im Stadium der Herstellung zugesetzt.Incidentally, bismuth is usually not a significant impurity in aluminum alloys. The amount of bismuth present is typically considerable less than 0.00111 / o. However, this amount is not enough to produce any beneficial To produce effects in such alloys, and it is therefore according to the present Invention a certain small amount of bismuth added to the aluminum alloys themselves or their alloy metals added at the stage of manufacture.

Einige Beispiele für das Verhalten von Legierungen, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, verglichen mit ähnlichen Legierungen, die nicht so hergestellt sind, werden wie folgt beschrieben. Beispiel 1 Eine Schmelze (Probe I) einer Aluminiumlegierung wurde gemäß Zusammensetzung N 6 (s. Tabelle) hergerichtet, d. h. mit einem Magnesiumgehalt von ungefähr 5% sowie 0,0033'% Natrium und 0,020/a Wismut versehen. Diese Legierung wurde zu einem geeigneten Walzblock mittels des üblichen halbkontinuierlichen Gießprozesses gegossen und dann auf die normale Endstärke heißgewalzt (z. B. mit 900i0 Verringerung der Dicke). Anschließend wurde kaltgewalzt, ohne daß irgendwelche sichtbaren Zeichen von Bruchbildung auftraten.Some examples of the behavior of alloys produced according to the Invention are compared to similar alloys that are not made are described as follows. Example 1 A melt (sample I) of an aluminum alloy was prepared according to composition N 6 (see table), i. H. with a magnesium content of about 5% as well as 0.0033% sodium and 0.020 / a bismuth. This alloy became a suitable billet using the usual semi-continuous casting process poured and then hot-rolled to the normal final thickness (e.g. with a 900i0 reduction the thick). It was then cold-rolled without any visible signs of fracture occurred.

Eine weitere Probelegierung (Probe 11) jedoch, die 0,00389/o Natrium, aber keinen abgewogenen Zusatz von Wismut enthielt (Wismut konnte auch chemisch in der Legierung nicht festgestellt werden), zeigte dagegen starke Bruchbildung, nachdem sie sogar nur um 15 0,l0 in ihrer Dicke durch Heißwalzen unter gleichen Bedingungen verringert worden war. Diese Probe mußte als völlig ungeeignet für weiteres Walzen verworfen werden.Another test alloy (sample 11), however, which contained 0.00389 / o sodium, but no weighed addition of bismuth (bismuth could not be determined chemically in the alloy), on the other hand, showed strong fracture formation after it was only reduced by 15%. 10 had been reduced in thickness by hot rolling under the same conditions. This sample had to be discarded as completely unsuitable for further rolling.

Ein Wasserstoffabsorptionstest, der mit den beiden vorbeschriebenen Legierungsproben bei 450° C unter 4 atü Druck ausgeführt wurde, nachdem diese zuerst heißt gepreßt worden waren (um sicherzustellen, daß keine beträchtliche Porosität vorhanden war), ergab mit der Wismut enthaltenden Legierung nach Probe I als Ergebnis: 0,21 ccm Wasserstoff pro 100 g. Dagegen 1,64 ccm Wasserstoff pro 100 g bei der normalen Legierung 11 ohne Wismutgehalt. Ein ähnlicher Versuch bei einem Druck von 9 atü gab entsprechende Zahlen von 0,27 ccm pro 100 g für Legierung I und 1,80 ccm pro 100 g für Legierung 1I. Beispiel 2 Eine große Schmelze (Probe 111) zur Herstellung einer Aluminiumlegierung nach Zusammensetzung N 6 wurde mit einer mittleren Menge von Chlorgas behandelt und vermittels des halbkontinuierlichen Verfahrens in Blöcke von 20 cm Dicke gegossen. Es wurde festgestellt, daß die Legierung einen Natriumgehalt von ungefähr 0,00211/o hatte. Während des nachfolgenden Heißwalzens auf ungefähr 6 mm Dicke zeigte sich eine beträchtliche innere und Oberfiächenbruchbildung. Ungefähr 25% der Legierung mußten daher wegen dieser Fehler abgearbeitet werden, und der Rest mußte in unwirtschaftlicher Weise besonders aufgearbeitet werden, nachdem der Heißwalzvorgang beendet war.A hydrogen absorption test similar to the two above Alloy samples were run at 450 ° C under 4 atmospheric pressure after this first is said to have been pressed (to ensure that no considerable porosity was present), gave the result with the bismuth-containing alloy according to sample I: 0.21 cc hydrogen per 100 g. On the other hand, 1.64 ccm of hydrogen per 100 g in the normal Alloy 11 without bismuth content. A similar experiment at a pressure of 9 atmospheres gave corresponding figures of 0.27 cc per 100 g for Alloy I and 1.80 cc per 100 g for alloy 1I. Example 2 A large melt (sample 111) for making an aluminum alloy according to composition N 6 was used in a medium amount treated with chlorine gas and cut into blocks by means of the semi-continuous process poured 20 cm thick. The alloy was found to have a sodium content of about 0.00211 / o. During the subsequent hot rolling to approximately 6 mm thick there was considerable internal and surface fracture formation. Approximately 25% of the alloy therefore had to be worked off because of these defects, and the The rest had to be specially worked up in an uneconomical manner after the The hot rolling process was finished.

Eine zweite ähnliche Schmelze (Probe IV) wurde stark mit Hexachloräthan behandelt, mit dem Ergebnis, daß der Natriumgehalt unter 0,00111/o verringert werden konnte. Dieses Metall ließ sich bis auf ungefähr 6 mm Stärke befriedigend heißwalzen, ohne daß eine Beanstandung auftrat. Am Ende dieses Verfahrens war nur eine verhältnismäßig geringe Zurichtung erforderlich.A second similar melt (Sample IV) became strong with hexachloroethane treated, with the result that the sodium content is reduced below 0.00111 / o could. This metal could be satisfactorily hot-rolled to a thickness of about 6 mm, without a complaint. At the end of this process, only one was proportionate minor finishing required.

Einer dritten ähnlichen Schmelze (Probe V) wurde außer einem Zusatz von 0,019/o Wismut (durch Zugabe einer entsprechenden Menge einer 2% Wismut enthaltenden Vorlegierung) keine Vorbehandlung gegeben. Diese Legierung hatte einen Natriumgehalt von ungefähr 0,002'% und ließ sich trotzdem befriedigend auf 6 mm Dicke auswalzen. Sie war in der Qualität mit der Legierung gemäß Probe IV vergleichbar.A third similar melt (Sample V) was made except for one additive of 0.019 / o bismuth (by adding a corresponding amount of a 2% bismuth containing master alloy) was not given any pretreatment. This alloy had a sodium content of about 0.002% and still performed satisfactorily Roll out to a thickness of 6 mm. It was of the same quality as the alloy according to the sample IV comparable.

Das Material dieser drei Versuchsmuster aus den Proben 111, IV und V wurde schließlich aus 0,9 mm Blechstärke kalt ausgewalzt. Die normalen mechanischen Eigenschaften der Bleche in kaltem Zustand, sowohl in gewalztem als auch ausgeglühtem Zustand, waren alle ähnlich, jedoch waren die Ergebnisse für die Dehnung in heißem Zustand bei 450° C etwa folgende: Natrium- Dehnung gehalt % a) Probe III MittlereBehand'lungmitChlor 0,002 77 b) Probe IV Starke Behandlung mit Hexa- chloräthan weniger als ..... 0,001 160 c) Probe V Wismutzusatz (0,011/o) .... 0,002 152 Der mit diesen Materialien bei 450° C und unter 4 atü Druck ausgeführte Wasserstoffabsorptionstest ergab 0,48 bzw. 0;04 und 0,01 ccm Wasserstoff pro 100 g bei den mit Chlor bzw. Hexachloräthan bzw. Wismut behandelten Legierungen.The material of these three test samples from samples 111, IV and V was finally cold rolled from 0.9 mm sheet thickness. The normal mechanical properties of the sheets in the cold condition, both as rolled and annealed, were all similar, however the results for the elongation in the hot condition at 450 ° C were approximately the following: Sodium elongation salary % a) Sample III Medium treatment with chlorine 0.002 77 b) Sample IV Strong treatment with hexa- chloroethane less than ..... 0.001 160 c) Sample V Addition of bismuth (0.011 / o) .... 0.002 152 The hydrogen absorption test carried out with these materials at 450 ° C. and under 4 atmospheres pressure gave 0.48, 0.04 and 0.01 ccm of hydrogen per 100 g in the case of the alloys treated with chlorine, hexachloroethane and bismuth, respectively.

Es wurde somit gefunden, daß es, um den schädlichen Natriumgehalt von 0,0005 bis 0,005% (der normalerweise bei der Herstellung derartiger Legierungen entsteht) zu neutralisieren, notwendig ist, Wismut in der Größenordnung von 0,002 bis 0,02% zuzusetzen. Schon ein Wismutgehalt in der Größenordnung von 0,002 Gewichtsprozent hat sich als vorteilhaft erwiesen.It has thus been found that it helps to reduce the harmful sodium content from 0.0005 to 0.005% (that normally used in the manufacture of such alloys arises) to neutralize, it is necessary to bismuth in the order of 0.002 to add up to 0.02%. A bismuth content of the order of magnitude of 0.002 percent by weight has proven beneficial.

Es soll bei dieser Gelegenheit bemerkt werden, daß es schwierig ist, in Legierungen mit höherem Magnesiumgehalt Wismutgehalte, die größer sind als 0,02%, zu erreichen. In Legierungen, die 5% oder mehr Magnesium enthalten, sind Zusätze von 0,02% Wismut als zweckmäßig anzusehen.It should be noted on this occasion that it is difficult in alloys with a higher magnesium content, bismuth content greater than 0.02%, to reach. There are additives in alloys containing 5% or more of magnesium of 0.02% bismuth to be considered appropriate.

Wismutgehalte in der erforderlichen Größenordnung können durch geeignete Zusätze von metallischem Wismut zu der geschmolzenen Legierung erhalten werden oder durch eine geeignete Wismutvorlegierung, z. B. handelsübliches Reinaluminium mit 2% Wismut. Auch ist eine Behandlung einer Schmelze der Legierung mit gewissen Wismutverbindungen ebenfalls möglich und kann zur Einführung des Wismuts in die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung benutzt werden. Auszug aus den Broschüren British Standards, S. 1.470, 1955, und S. 1490, 1955. Bismuth contents of the required order of magnitude can be obtained by suitable additions of metallic bismuth to the molten alloy or by a suitable bismuth master alloy, e.g. B. Commercially available pure aluminum with 2% bismuth. Treatment of a melt of the alloy with certain bismuth compounds is also possible and can be used to introduce the bismuth into the alloy to be used according to the invention. Extract from British Standards, p. 1.470, 1955, and p. 1490, 1955.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Use of an aluminum alloy made from more than 1 to 11% magnesium, 0.002 to 0.02% bismuth, the remainder aluminum with the usual impurities including 0.0002 to 0.010 / 0 sodium, for the manufacture of semi-finished products by Hot deformation.

2. Use of aluminum alloys specified in claim 1 Composition, but still up to 0.611 / o silicon and not more than 0.71 / o Contain iron for the purpose mentioned in claim 1.

3. Use of aluminum alloys the composition specified in claim 1, but still at most 0.11 / o Copper, at most 0.61 / o silicon, at most 0.71 / o iron, at most 0.51 / o manganese and contain a maximum of 0.51 / o chromium with a magnesium content of 1.8 to 2.71 / o, for the purpose mentioned in claim 1.

4. Use of aluminum alloys in claim 1 specified composition, but still not more than 0.1% copper, at most 0.60; o silicon, at most 0.71 / o iron, at most 1., 01 / o manganese and contain a maximum of 0.5% chromium with a magnesium content of 3.0 to 4.0%, for the in claim 1 stated purpose.

5. Use of aluminum alloys in claim 1 specified composition, but not more than 0.1% copper, no more than 0.61 / o silicon, not more than 0.7% iron, not more than 1.01 / o manganese and not more than 0.5% chromium with a magnesium content from 4.5 to 5.5% included, for the purpose mentioned in claim 1.

6. Use of aluminum alloys the composition specified in claim 1, but not more than 0.1% copper, not more than 0.6% silicon, not more than 0.7% iron, not more than 0.5% manganese and contain no more than 0.5% chromium with a magnesium content of 6.5 to 7.5%, for the purpose mentioned in claim 1. In. Publications considered: Swiss U.S. Patent No. 125,526; British Patent No. 406,638; U.S. Patent No. 1932 848.