DE1483228B2

DE1483228B2 - Aluminiumlegierung mit hoher zeitstandfestigkeit

Info

Publication number: DE1483228B2
Application number: DE19651483228
Authority: DE
Inventors: William Michael Ashton Stan ley James Slough Buckingham Doyle (Großbntan men)
Original assignee: High Duty Alloys Ltd , Slough, Buckinghamshire (Großbritannien)
Priority date: 1964-08-28
Filing date: 1965-08-25
Publication date: 1971-03-18
Also published as: NL6511260A; BE668895A; SE334748B; CH476107A; GB1089454A; DE1483228A1; US3414406A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft Aluminiumlegierungen mit Wasser oder geschmolzenem Salz bei einer Tem-

hoher Zeitstandfestigkeit, die Kupfer, Mangan und peratur von 150 bis 250⁰C angewendet werden.

Titan enthalten, sowie deren bevorzugte Verwendung Es wurde festgestellt, daß bei bestimmten Bau-

und ein bevorzugtes Verfahren zur Wärmebehand- teilen, an denen eine ausgedehnte Bearbeitung in voll

lung dieser Legierungen. 5 wärmevergütetem Zustand ausgeführt werden mußte

Geknetete Aluminiumlegierungen, die Kupfer, Man- und bei denen die Abmessungstoleranzen innerhalb

gan und Titan enthalten, werden für Flugmotoren- sehr enger Grenzen gehalten werden mußte, die nach

teile verwendet, die bei hohen Temperaturen, ins- der Erfindung hergestellten Legierungen die einzigen

besondere bei 200 bis 300⁰C, arbeiten. Obwohl Legie- von allen geprüften Legierungen waren, die einen

rungen dieser Art bei Temperaturen in diesem Bereich io befriedigenden geringen Verformungsgrad während

befriedigende Eigenschaften aufweisen, ist eine Ver- der Bearbeitung aufwiesen.

besserung der Dehnungseigenschaften bei Raumtem- Die Warmauslagerungszeit und Temperatur hän-

peratur und einer weniger hohen Temperatur wün- gen von der erforderlichen Standzeit und der Betriebs-

schenswert, insbesondere des Streckgrenzwertes und temperatur ab, die für das Werkstück vorgesehen

des Kriech Widerstandes. 15 sind. Für den Betrieb bei Raumtemperatur oder

Es wurde festgestellt, daß der Zusatz von 0,1 bis mäßig hohen Temperaturen wird bei Temperaturen 0,5 Gewichtsprozent Magnesium zu Legierungen auf zwischen 170 und 200⁰C und für einen Betrieb bei Aluminiumbasis mit 5 bis 7% Kupfer, 0,01 bis 0,3% oberhalb 175°C im Bereich von 190 bis 250⁰C ausTitan, 0,01 bis 0,5% Mangan, 0,1 bis 0,35% Silizium, gelagert. Die Warmauslagerung bei Temperaturen 0 bis 0,5% Silber, und nicht mehr als 0,4% Eisen, 20 oberhalb von 21O⁰C ist erforderlich, um das Kristallwobei der Rest aus Aluminium besteht, die mecha- gitter so. weit auszuweiten, daß keine wesentlichen nischen Eigenschaften der Legierungen im gekneteten Abmessungsänderungen mehr unter lang andauern-Zusrand bei Raumtemperatur s*ehr erheblich bei dem Betrieb befTiöhert· Temperaturen erfolgen, hohen Temperaturen verbessert, einschließlich des Die besten Eigenschaften eines Werkstückes werden Kriech Widerstandes, und zwar um wesentliche Beträge 25 je nach Herstellungsart durch Variation der Legieoberhalb des gesamten Temperaturbereichs bis zu rungsgehalte, insbesondere des Magnesiumgehalts, 35O⁰C. Zusätzlich können die Legierungen mit Ma- innerhalb der vorstehend aufgeführten Bereiche gnesiumzusatz ohne weiteres mit dem Argonarc- erreicht. Bevorzugte Gehaltsbereiche für alle Werk-Verfahren durch Verwendung von Grundwerkstoff stücke sind 5,7 bis 6,3% Kupfer, 0,05 bis 0,15% Titan, oder herkömmlichen Schweißstabwerkstoffen ge- 30 0,1 bis 0,3% Mangan, 0,1 bis 0,25% Silizium, bis zu schweißt werden. 0,4% Eisen, 0 bis 0,05% Nickel, Zink und Chrom

Die Legierungen können die üblichen Verunreini- jeweils und gegebenenfalls 0,2 bis 0,4% Silber. Bei

gungen, wie beispielsweise eines oder mehrere der diesen bevorzugten Legierungen liegt im Falle von

Elemente Nickel, Chrom und Zink, enthalten, und Schmiede- und Strangpreßteilen der Magnesium- '

zwar in einer Menge bis zu insgesamt 0,25%, und 35 gehalt von 0,15 bis 0,30% und im Falle von gewalztem

Bor von 0 bis 0,1%. Material (einschließlich Blechen, Bändern und Plat-

Dementsprechend schafft die Erfindung eine Alu- ten) mit 0,25 bis 0,4% Magnesium. Der Rest ist in

miniumlegierung, die die folgenden Elemente in jedem Fall Aluminium und die üblichen Verunreini-

Gewichtsprozent enthält: gungen.

^r S h' 7°/ ⁴° ^^r Schmiedeteile, Strangpreßteile und Bleche, die

rp. P Q^₁ ν · rv το/ ^aus silberfreien Legierungen hergestellt sind und die

_λ, _n'_ni , . _n\o/ vorgenannten bevorzugten Elementbereiche aufMangan.... υ,υι Bisup/o _weisen, _{Hegt die optimale} Lösungsglühtemperatur

jllll™ 0 bis 0 4°/ ^{bei 525} ^h}^{s 5}I?^C' ^{und die} °P^timale Glühzeit .hängt

,, ''. „,,. '» "., 45 von der jeweiligen Knetform und Querschnittsdicke

Magnesium 0,1 bis 0,5% , ,. .^J , u · ο t. · j * ·ι j cu η

ς,.,,⁵ _η'. · _η Α, ab, hegt aber bei Schmiedeteilen und Strangpreß-

^ÖUDer- υ Dis up /0 _{teilen ώ dem Bereich von einer ha}i_{ben und} 20 Stun-

Der Restbetrag besteht aus Aluminium und Ver- den und für Bleche und Bänder bei bis zu 8 Stunden

unreinigungen. (vorzugsweise 5 Minuten bis 2 Stunden). Nach erfolg-

Die Legierungen sind besonders geeignet für Flug- 50 tem Lösungsglühen und Abschreckung wird das beste motorenteile und für Flugzeugbespannungsteile und Gleichgewicht der mechanischen Eigenschaften im -bauteile, die unter hohen Temperaturen bei langen Falle von Blechen und Strangpreßteilen bei Raum-Standzeiten komplizierten Spannungssystemen wider- und höherer Temperatur nach Warmauslagerung stehen müssen. während 8 bis 24 Stunden bei Temperaturen zwischen

Um die möglichen Vorteile der nach der Erfindung 55 190 und 200° C erreicht, im Falle von Schmiedestücken

hergestellten Legierungen noch weiter zu nutzen, während der gleichen Zeit, aber bei Temperaturen

müssen die Legierungen nach der Bearbeitung bis zu zwischen 210 und 22O⁰C. Wenn bei den silberfreien

30 Stunden zwischen 515 und 550° C lösungsgeglüht, Legierungen höhere Magnesiumgehalte verwendet

abgeschreckt und dann während 5 bis 36 Stunden werden, d. h. von 0,30 bis 0,5% Magnesium im Falle

zwischen 170 und 250⁰C warm ausgelagert werden. 60 von Schmiedeteilen und Strangpreßteilen und von

Das Werkstück kann in öl, Wasser oder geschmol- 0,4 bis 0,5% Magnesium im Falle von Blechen und

zenem Salz abgeschreckt werden. Die günstigsten Bändern, so ist eine jeweils niedrigere Lösungsglüh-

Festigkeitseigenschaften besitzen diejenigen Teile, die temperatur der Größenordnung 515 bis 525° C not-

auf die schnellste Art abgeschreckt wurden, doch wendig, um eine Überhitzung zu vermeiden, die

kann ein solches schnelles Abschrecken eine zu hohe 65 deshalb nicht erwünscht ist, da sie zur Blasenbildung

innere Restspannung bei bestimmten Bauteilen her- führt und damit die mechanischen Eigenschaften,

vorrufen. Für diese kritischen Anwendungen kann insbesondere die Ermüdungs- und Kriechwiderstands-

daher das Abschrecken in heißem oder kochendem eigenschaften, verschlechtert. Eine überhitzung in

der MikroStruktur gekneteter Werkstücke ist für unter hoher Spannung befindliche Artikel nicht erwünscht, beispielsweise bei Bespannungs- und Bauteilen für Luftfahrzeuge und Flugmotorteile. Obwohl die überhitzung, wie vorstehend ausgeführt, durch Anwendung niedrigerer Lösungsglühtemperaturen als innerhalb des bevorzugten Bereichs vermieden werden kann, ergibt dies eine Verminderung der mechanischen Eigenschaften.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß der Zusatz von 0,2 bis 0,4% Silber in die bevorzugten Legierungen, wie vorstehend beschrieben, eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei allen Knetformen bewirkt. Der Zusatz einer darüber hinausgehenden Silbermenge verringert dagegen die Temperatur, bei der der Beginn der Überhitzung eintritt, und wirkt demnach in dieser Beziehung ähnlich wie Magnesium.

Werden Silber im erfindungsgemäßen Bereich enthaltende Werkstücke aus Legierungen der bevorzugten Zusammensetzungen im Falle von Schmiedeteilen -V₂- bis 20"Stunden lang bei 515 bis 535°C lösungsgeglüht, abgeschreckt und 8 bis 24 Stunden lang bei 210 bis 220° C ausgelagert und im Falle von Strangpreßteilen V₂ bis 20 Stunden lang bei 515 bis 535° C lösungsgeglüht, abgeschreckt und 8 bis 24 Stunden lang bei 190 bis 200° C ausgelagert, weisen diese Teile verbesserte Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur sowie eine höhere Kriechfestigkeit bei höherer Temperatur auf als die entsprechenden silberlosen Legierungen der vorstehend beschriebenen bevorzugten Zusammensetzungen. Die Erhöhung des Silberzustandes über den bevorzugten Bereich, insbesondere auf einen Gehalt zwischen 0,4 und 0,5% bei Schmiede- und Strangpreßteilen ergibt eine überhitzung, wenn die Lösungsglühbehandlung bei 525 bis 535° C durchgeführt wird. Um eine Überhitzung zu vermeiden, müßte die Lösungsglühtemperatur zwischen 515 und 525° C liegen. Nach einer darauffolgenden Abschreckung und Warmauslagerung für 8 bis 24 Stunden bei 210 bis 220° C bzw. 190 bis 200° C für Schmiedeteile bzw. Strangpreßteile weise diese Legierung aber keinen Vorteil gegenüber einer Legierung auf, die 0,2 bis 0,4% Silber enthält und wie erfindungsgemäß wärmebehandelt wurde.

Bei Blechen und Streifen aus Silber im erfindungsgemäßen Bereich enthaltenden Legierungen der bevorzugten Zusammensetzungen findet eine Überhitzung während des Lösungsglühens bereits bei 525 bis 535°C statt, im Unterschied zu dem entsprechenden silberfreien Blech. Um eine Überhitzung zu vermeiden, ist es notwendig, die Lösungsglühtemperatur auf 520 bis 530° C zu senken, während die Glühdauer bis zu 8 Stunden beträgt (vorzugsweise 5 Minuten bis 2 Stunden). Danach werden die Bleche und Bänder abgeschreckt und 8 bis 24 Stunden lang bei 175 bis 185° C ausgelagert, anstatt bei 190 bis 200° C bei silberfreien Werkstücken. Bleche und Streifen der bevorzugten Silber enthaltenden Zusammensetzung, die bei 520 bis 530°C lösungsgeglüht und bei 175 bis 185° C warmausgelagert wurden, weisen eine höhere 0,1-Grenze bei Raumtemperatur auf als Bleche und Streifen der bevorzugten silberfreien Zusammensetzung, die bei 525 bis 535° C lösungsgeglüht wurden und bei 190 bis 200° C warmausgelagert wurden, während der Kriechwiderstand bei hoher Temperatur bei beiden Legierungen gleich ist. Wenn der Silberzusatz bei Blechen und Bändern über den erfindungsgemäßen Bereich, insbesondere auf 0,4 bis 0,5% erhöht wird, so tritt überhitzung während des Lösungsglühens bei Temperaturen oberhalb 525° C ein. Um eine solche überhitzung zu vermeiden, müßte die Lösungsglühtemperatur auf 515 bis 525°-C-gesenkt werden. Di&Jileche oder Streifen, die 0,4 bis 0,5% Silber enthalten und bei 515 bis 525⁰C lösungsgeglüht wurden und bei 175 bis 185⁰C warmausgelagert wurden, zeigen keinen Vorteil bezüglich der Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur oder dem Kriechwiderstand bei erhöhter Temperatur gegenüber den Blechen oder Streifen mit erfindungsgemäßem Silbergehalt, die unter den vorstehend beschriebenen bevorzugten Bedingungen wärmevergütet wurden.

Die nach der Erfindung hergestellten Legierungen weisen besonders vorteilhafte Eigenschaften in Form gewalzter Bleche oder Bänder auf. Die Bleche oder Bänder aus erfindungsgemäßen Legierungen können ein- oder beidseitig mit einer Schicht aus handelsüblich reinem Aluminium, oder mit einer Legierung, die aus handelsüblich reinem Aluminium und 0,8 bis 1,2% Zink besteht, oder mit einer korrosionsbeständigen Knetlegierung, bestehend aus 0,4 bis 1,4% Magnesium, 0,2 bis 1,3% Silizium, 0,0 bis 1,0% Mangan, 0,0 bis 0,3% Chrom und 0,8 bis 1,2% Zink, Rest Aluminium und die üblichen Verunreinigungen und Kornverfeinerungselemente, plattiert werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Verbesserung der Dehnungseigenschaften bei Raum- und erhöhter Temperatur und der Kriechfestigkeit von Legierungen, die nach der Erfindung hergestellt wurden. Die chemische Zusammensetzung jeder in diesen Tests verwendeten Legierungen wird in Tabelle I angegeben, wobei der Rest in jedem Fall aus Aluminium und üblichen Verunreinigungen, besteht.

Tabelle 1
Zusammensetzung in Gewichtsprozent der verwendeten Legierungen

Legierung	Cu	Mn	Fe	Si	Ti	Mg	Ag
A	6,0 5,95 5,90 6,0 5,96 6,07 5,82	0,27 0,26 0,26 0,26 0,25 0,27 0,25	0,16 0,16 0,18 0,18 0,16 0,23 0,16	0,12 0,11 0,19 0,16 0,16 0,17 0,14	0,17 0,15 0,12 0,14 0,15 0,13 0,16	o;2O 0,34 0,21 0,21 0,02 0,20
B
C
D	0,29 0,49
E	—
F
G

Fortsetzung

Legierung	Cu	Mn	Fe	Si	Ti	Mg	Ag
H '	6,0 5,91 C QQ J,Oo 5,95 6,07 6,08	0,27 0,25 0,25 0,23 0,27 0,27	0,16 0,15 0,14 0,20 0,15 0,15	0,15" 0,18 0,18 0,11 0,15 0,18	0,14 0,12 0,12 0,13 0,13 0,14	0,31 0,32 0,33 0,02 0,20 0,33
I	0,29 0,47
J
K
L
M

Die Legierungen A bis J wurden nach dem halbkontinuierlichen Gießverfahren gegossen, die Legierungen A bis J und F bis J wurden in runde Barren gegossen bzw. in rechteckige Walzplatten.

Die Barren der Legierungen A bis E wurden in normaler Weise auf Barren mit einem Durchmesser von 2,54 cm geschmiedet. Die Barren wurden lösungsgeglüht für 20 Stunden bei 530° C, soweit in den verschiedenen Tabellen nicht anders angegeben, in kochendem Wasser abgeschreckt und dann während 16 Stunden bei 215° C warmausgelagert. Von den geschmiedeten Stangen in jeder der Legierungen wurden geeignete Teststücke abgeschnitten und bearbeitet und wurden bei Raum- und erhöhter Temperatur auf Dehnung geprüft sowie auf Kriechwiderstand und Ermüdungswiderstand nach den verschiedenen Angaben in den Tabellen 2, 3 und 4. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind ebenfalls in diesen Tabellen enthalten.

Tabelle

Geschmiedeter Stab

Legierung A

0,1-%-Grenze kp/cm²

Zugfestigkeit kp/cm²

Dehnung Legierung B

0,1-%-Grenze

kp/cm²

Zugfestigkeit

kp/cm²

Dehnung

Legierung C

0,1-%-Grenze kp/cm²

Zugfestigkeit kp/cm²

Dehnung

Festigkeit bei Raumtemperatur
Festigkeit bei 150° C nach
200 Std. Einwirkung dieser
Temperatur

Festigkeit bei 200° C nach
200 Std. Einwirkung di^se?
Temperatur

2460

2250

1465

3940

3310

2270

11

22

18 3640

3290

2020

4790

4070

2570

3750*)

4650*)

Kriechspannung in kp/cm² für 0,1% totale, plastische Kriechdeformation bei 200°C

in 100 Std

in 1000 Std

Kriechspannung in kp/cm² für 0,1 % totale, plastische Kriechdeformation bei 250° C

in 100 Std.

in 1000 Std ,

Totale plastische Kriechdeformation in % bei 200° C und 1575 kp/cm² Kriechspannung
in 100 Std

992 788

. 567 441

nach 105 Std. gebrochen 1770
1480

1040
615

in 500 Std. .
in 1000 Std.

0,045

0,081
0,114

0,046*)

0,172*) nach 960 Std. gebrochen*)

Halber Bereich der Spannung in kp/cm² für Bruch nach 100 000 Zyklen als rotierender Freiträger

bei Raumtemperatur

bei 200°C

bei300°C

1940 1795 1420 2650
2270
1795

552

*) Diese Proben mit 0,34% Magnesium wurden dem Lösungsglühen bei 520° C während 20 Stunden statt bei 530° C wie die Legierungen A und B unterworfen, in kochendem Wasser abgeschreckt und 16 Stunden bei 215° C ausgelagert, weil das Lösungsglühen der Legierung C bei 530° C zu erheblicher überhitzung der MikroStruktur führte.

Die Verbesserung der Spannungseigenschaften bei Raum- und erhöhter Temperatur sowie der Kriechfestigkeit, die von der Legierung B aufgewiesen worden sind und nach der Erfindung zu verzeichnen waren, ergibt sich aus dem Vergleich der Testergebnisse dieser Legierung mit denjenigen der Legierung A. Der scheinbare Vorteil der 0,1-%-Grenze bei Raumtemperatur, den die Legierung C im Vergleich zu der Legierung B aufweist, wird durch die Verschlechterung der Kriechspannung der erstgenannten Legierung aufgehoben.

Die Verminderung der 0,1-%-Grenze und der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur und der Kriechfestigkeit bei 200⁰C, die sich aus dem Lösungsglühen der

geschmiedeten Barren der bevorzugten Legierung B bei einer Temperatur von 520⁰C ergeben, die unter dem bevorzugten Bereich von 525 bis 535° C liegt, ergibt sich eindeutig aus der Prüfung der Testergebnisse, die in Tabelle 3 aufgeführt sind.

Tabelle 4 enthält die Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und die Ergebnisse der Kriechtests, die bei 200⁰C an Schmiedebarren aus Legierung B und in den beiden Silber enthaltenden Legierungen D und E durchgeführt wurden. Diese Tests wurden an zwei Barrensätzen durchgeführt, die während 20 Stunden bei 520⁰C bzw. 530° C lösungsgeglüht, in kochendem Wasser abgeschreckt und 16 Stunden lang bei 215⁰C warmausgelagert wurden.

Tabelle

	Lösungsglühung 20 Std. bei 520⁰C,	Zugfestigkeit	Dehnung	Lösungsglühung 20 Std. bei 530° C,	Zugfestigkeit	. Dehnung
	Abschreckung in kochendem Wasser	kp/cm²	..%	Abschreckung in kochendem Wasser	kp/cm²	%
Geschmiedeter Stab aus- Legierung B	Warmauslagerung 16 Std. bei 215° C	4570	9,5	Warmauslagerung 16 Std. bei 215⁰C	4790	8
	0,1-%-Grenze	0,067		0,1-%-Grenze	0,045
~ ■ ■-	kp/cm²	0,148 0,297		____kp/cm²	0,081 0,114
Festigkeit bei Raumtemperatur	3560			3640
Totale plastische Kriech	100 Std.
deformation in % bei 200⁰C und 1575 kp/cm² Kriech spannung	500 Std. 1000 Std.	2140			2270
Halber Bereich der Spannung
in kp/cm² für Bruch nach
100000 Zyklen als rotierender
Freiträger bei 200° C

Tabelle

Geschmiedeter Stab nach Lösungsglühen, Abschrecken in kochendem Wasser und 16 Std. Warmauslagerung bei 215° C	I 0,1-%- Grenze kp/cm²	Deh nung %	L 0,1-%- Grenze kp/cm²	5gierung D Zug festigkeit kp/cm²	Deh nung %	Le 0,1-%- Grenze kp/cm²	gierung E Zug festigkeit kp/cm²	Deh nung %	Lösungsglühung 20 Std. bei 520° C	3560	4570'	9,5	3820	4690	8	3890	4600	6	Lösungsglühen 20 Std. bei 530⁰C	3640	4790	8	4030	4800	6	überhitzung in der MikroStruktur	0,067	0,023	0,034	Lösungsglühung 20 Std. bei 530⁰C	0,045	0,037	überhitzung in der MikroStruktur	0,148	0,069	0,088	Lösungsglühung 20 Std. bei 530° C	0,081	0,100	überhitzung in der Mikrostruktur
	,egierung B Zug festigkeit kp/cm²	Lösungsglühung 20 Std. bei 520° C		Lösungsglühung 20 Std. bei 520⁰C

Festigkeit bei Raumtemperatur


Totale plastische Kriech deformation in % nach
100 Std. bei 200° C und 1575 kp/cm² Kriechspannung

Totale plastische Kriech deformation in % nach
500 Std. bei 200⁰C und 1575 kp/cm² Kriechspannung

109 512/134

Der Nutzen der der 0,1-%-Grenze bei Raumtemperatur und der Kriechfestigkeit bei 200° C durch den Zusatz von 0,29% Silber zukommt, der dem Schmiedebarren zugeführt wird, der Magnesium in dem bevorzugten Bereich enthält und bei 520⁰C lösungsgeglüht wurde, ergibt sich eindeutig aus einem Vergleich der Testergebnisse, die in Tabelle 4 für die Legierung D unter diesen Bedingungen aufgestellt wurde mit denjenigen für Legierung B, die bei entweder 520 oder 530° C lösungsgeglüht wurde. Der Vorteil des Lösungsglühens der silberfreien Legierung B bei 530° C ist also auf Grund der in derselben Tabelle angegebenen Ergebnisse naheliegend. Im Falle von Legierung E, die 0,21 % Magnesium und 0,49% Silber enthält, hat die MikroStruktur des Schmiedebarrens gezeigt, daß während des Lösungsglühens bei 530° C eine überhitzung stattgefunden hat, daß die Struktur aber nach einem Lösungsglühen während 20 Stunden bei 520° C keine Anzeichen eines Überhitzens aufgewiesen hat.

Walzgrobbleche aus den Legierungen F bis J wurden beidseitig mit Blechen aus einer AlZn-Legierung mit 1-% Zink verkleidet, wobei die Dicke der Verkleidungsplatten 5% des Kerriblechs ausmachte. Die verkleideten Platten wurden vorgewärmt und in normaler Art und Weise heißgewalzt auf etwa 6,3 mm Dicke und dann auf 1,6 mm mit mehreren Zwischen glühungen kalt gewalzt. Musterbleche in Legierung F, G und H wurden in einem Salzbad während 30 Minuten bei 53O⁰C lösungsgeglüht in kaltem Wasser abgeschreckt und dressiert. Wie in Tabelle 6 einzeln aufgeführt, wurden Bleche der Legierungen I und J bei 525 bzw. 52O⁰C lösungsgeglüht. Die Bleche der silberfreien Legierungen, die Legierungen F, G und H, wurden während 16 Stunden bei 195° C warmausgelagert, während die silberenthaltenden Bleche, die Legierungen I und J, während 16 Stunden bei 18O⁰C warmausgelagert wurden. Zusätzliche Bleche der Legierung H wurden bei 53O°C lösungsgeglüht, abgeschreckt und während 16 Stunden bei 180⁰C zu Vergleichszwecken warmausgelagert.

Geeignete Prüfabschnitte wurden in Querrichtung von beliebigen Stellen in dem Blech aus jeder Legierung genommen und in geeignete Prüfstücke verarbeitet. Die Muster wurden dann bei Raum- und erhöhter Temperatur auf Dehnung geprüft und entsprechend den Aufstellungen in den Tabellen 5_und 6 auf Kriechfestigkek geprüft. Die Ergebnisse dieses Tests der silberfreieff irnd Silber enthaltenden Legierungen werden in den Tabellen 5 und 6 aufgeführt.

Tabelle 5

Blech plattiert mit Al + 1 % Zn

Legierung F

0,1-%-Grenze
kp/cm²

Zug- ■ festigkeit kp/cm²

Dehnung

Legierung G

0,1-%-Grenze
kp/cm²

Zugfestigkeit
kp/cm²

Dehnung

Legierung H

0,1-%-Grenze
kp/cm²

Zugfestigkeit
kp/cm²

Dehnung

Festigkeit bei Raumtemperatur

Festigkeit bei 150⁰C nach
400 Std. Auslagerung bei
dieser Temperatur

2440

3670

10

3280

4190

3530

4480

2000

2820

16

2840

3470

3020

3730

Festigkeit bei Raumtemperatur
nach 400 Std. Auslagerung
bei 150⁰C

2380

3700

12

3320

4220

3420

4440

Totale plastische Kriechdehnung in % nach 100 Std.
bei 175° C und 1575 kp/cm²
Kriechspannung

2,3

0,10

0,043

Totale plastische Kriechdehnung in % nach 1000 Std.
bei 130° C und 2050 kp/cm²
Kriechspannung

nach 900 Std. gebrochen 0,060

0,039

Tabelle

Blech plattiert mit AI + 1 % Zn	Le Lösungs b Ab in kc 16S Wan 0,1-%- Grenze kp/cm²	gierung H glühung 3C ei 530⁰C, schreckung Item Wass td. bei 180° Tiauslageru Zug festigkeit kp/cm²	Min. :r, C ng Deh nung %	0,067	4480	9,5	0,043	L Lösungs t A in ki 16 S War 0,1-%- Grenze kp/cm²	egierung I glühung 30 >ei 525⁰C, jschrecken lHem Wasse td. bei 180° mauslagerur Zug festigkeit kp/cm²	Min. r, C ig Deh nung %	' 0,046	L Lösung. t A in kc 16S War 0,1-%- Grenze kp/cm²	ägierung J glühung 30 >ei 52O⁰C, ^schrecken iltem Wassi td. bei 180° mauslageru Zug- ■ festigkeit kp/cm²	Min. :r, C ng Deh nung %	0,042
Festigkeit bei Raumtemperatur	3640	4520	9	Lösungsglühung 30 Min. bei 53O°C Abschrecken in kaltem Wasser 16 Std. bei 195° C Warmauslagerung	3750	4535	9,5		3730	.4460 m	9,5
Totale plastische Kriech dehnung C%) nach 100 Std. bei J 75° C und 1575 kp/cm² Kriechspannunc	3530

Festigkeit bei Raumtemperatur
Totale plastische Kriech dehnung (%) nach 100 Std. bei 175° C und 1575 kp/cm² Kriechspannung

Die Verbesserung der Dehnungseigenschaften bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur und des Kriechwiderstandes, die durch den Zusatz von 0,20 und 0,31% Magnesium hervorgerufen werden, der den erfindungsgemäß hergestellten Blechen zugefügt wurde und die Überlegenheit des Bleches mit einem Magnesiumgehalt innerhalb des vorstehend angegebenen bevorzugten Bereiches, nämlich 0,25 bis 0,4% Magnesium, ist bei einem Vergleich der in Tabelle 5 für Verkleidungsbleche der Legierungen F, G und H augenfällig.

Die silberenthaltenden Legierungsbleche, Legierungen I und J, wurden bei 525 bzw. 520⁰C lösungsgeglüht, da in der MikroStruktur eine Überhitzung vorhanden war und Blasenbildung auf der Oberfläche der wenigen Bleche festgestellt wurde, die bei höheren Temperaturen lösungsgeglüht wurden. Ein Vergleich der Testergebnisse, die in Tabelle 6 für Bleche aus Legierung I angegeben sind, die bei 180° C warmausgelagert wurden, mit derjenigen der entsprechenden silberfreien Legierung, Legierung H, die bei der bevorzugten Temperatur der letzteren Legierung, nämlich 195° C, warmausgelagert wurden, zeigt den Vorteil der 0,1-%-Grenze bei Raumtemperatur des Zusatzes von 0,29% Silber, der dem erfindungsgemäß hergestellten Blech beigegeben wurde, während der gleiche hohe Kriechwiderstandspegel beibehalten wurde. Eine Erhöhung des Silbergehaltes an dem Blech auf 0,47%, wie bei Legierung J, ergibt einen ähnlichen Eigenschaftspegel, wie bei Legierung I.

Die Legierungen K, L und M wurden halbkontinuierlich in runde Barren gegossen und in normaler Art und Weise heißstranggepreßt, um Barren von 25,4 mm Durchmesser zu ergeben. Musterlängen der Barren aus jeder Legierung wurden während 5 Stunden bei 530° C lösungsgeglüht, im kalten Wasser abgeschreckt und während 16 Stunden bei 195° C warmausgelagert, wobei eine andere Länge aus Legierung L während 16 Stunden bei 185° C warmausgelagert wurde, nach erfolgtem Lösungsglühen und Abschrekkung.-Eine weitere Länge aus Legierung M wurde während 5 Stunden bei 520° C lösungsgeglüht, gefolgt von Abschrecken in kaltem Wasser und Warmauslagerung während 16 Stunden bei 195⁰C. Geeignete längliche Prüfstücke wurden von den Barren bearbeitet, in den verschiedenen Bedingungen der Wärmevergütung und Dehnung und Kriecheigenschaft, die bei Raumtemperatur bzw. 175° C geprüft wurden, gemäß den Angaben in Tabelle 7, die auch die Testergebnisse aufzeigt.

Tabelle

Extrudierter Slab mit etwa 25 mm Durchmesser	Legierung K Lösungsglühung 5 Std. bei 530° C, Abschreckung in kaltem Wasser, Auslagerung 16 Std: bei 195⁰C	Zug festigkeit kp/cm²	Deh nung %	0,086	-	Legierung L Lösungsglühung 5 Std. bei 530⁰C, Abschreckung in kaltem Wasser, Auslagerung 16 Std. bei 195° C	Zug festigkeit kp/cm²	Deh nung %	0,033	4915	15	0,060	Legierung M) Lösungsglühung . 5 Std. bei 520° C, Abschreckung in kaltem Wasser, Auslagerung 16 Std: bei 195⁰C	Zug festigkeit kp/cm²	Deh nung ■ %	0,038
	0,1-%- Grenze kp/cm²	4380	14		0,1-%- Grenze kp/cm²	4975	13	Legierung L Lösungsglühung 5-Std. bef53O°e Abschreckung in kaltem Wasser Auslagerung 16 Std. bei 185° C		0,1-%- Grenze kp/cm²	4790	15	*) Bei den während - 5 Stunden bei 53O⁰C. durch Lösungs glühen behandelten, 0,33% Magnesium enthaltenden Proben trat beträchtliche überhitzung auf, bei 520⁰C durch Lösungsglühen
Festigkeit bei Raumtemperatur	3170		4140		4070	behandelten Proben v/ar jedoch keine solche Erscheinung nachweisbar.
Totale plastische Kriech deformation in % nach 100 Std. bei 175°C und 1575 kp/cm² Kriechspanhung	4140
' ■ -

Festigkeit bei Raumtemperatur
Totale plastische Kriech deformation in % nach 100 Std. bei 175° C und 1575 kp/cm² Kriechspannung

.*) Eine erhebliche überhitzung fand in den Mustern statt, die 0,33% Magnesium enthielten, während 5 Stunden bei 530⁰C lösungsgeglüht wurden, doch zeigten sich keine Spuren in den Mikrostrukturen der Teststücke, die bei 520⁰C lösungsgeglüht wurden.

Die Verbesserung der Dehnungseigenschaften bei Raumtemperatur und des Kriechwiderstandes bei erhöhter Temperatur, die bei dem Strangpreßbarren erhalten wurden, der 0,20% Magnesium enthält und erfindungsgemäß hergestellt wurde, ist augenfällig beim Vergleich der Ergebnisse für die Legierungen K und L. Die Erhöhung des Magnesiumgehaltes auf 0,33%, wie bei Legierung M, ergab die gleichen Festigkeiiseigenschaften, wie bei Legierung L. Der Vorteil bei dem Kriechwiderstand bei 175° C, der durch Warmauslagerung der Legierung L während 16 Stunden bei 195° C erreicht wurde, was die bevorzugte Vergütung im Vergleich zu der Warmauslagerung während 16 Stunden bei 185° C darstellt, ergibt sich eindeutig aus dieser Tabelle, obwohl kein Unterschied der Dehnungseigenschaften bei Raumtemperatur vorhanden ist.

Claims

60 Patentansprüche:

1. Aluminiumknetlegierung mit hoher Zeitstandfestigkeit, bestehend aus

5 bis 7% Kupfer

0,01 bis 0,3% Titan

0,01 bis 0,5% Mangan

0,1 bis 0,35% Silizium

0,1 bis 0,5% Magnesium aus 6,3% Kupfer 0 bis 0,4% Eisen bis 0,15% Titan 0 bis 0.5% Silber bis 0,3% Mangan Rest ,Aluminium mit den üblichen Verunreini bis 0,25% Silizium gungen. bis 0,4% Magnesium bis 0,4% Eisen bis 0,05% Nickel bis 0,05% Zink 2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, be bis 0,05% Chrom stehend bis Rest Aluminium mit den üblichen Verunreini- 5,7 0,05 0,1 0,1 0,15 0 0 0 0

gungen.

3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an 0,2 bis 0,4% Silber.

4. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 zur Herstellung eines gekneteten Werkstücks.

5. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 2 oder 3 mit einem Magnesiumgehalt von 0,15 bis 0,3% zur Herstellung geschmiedeter oder stranggepreßter Werkstücke.

6. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 2 oder 3 mit einem Magnesiumgehalt von 0,25 bis 0,4% zur Herstellung von gewalztem Blech oder Band.

7. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstückes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach der Knetung für die Dauer von bis zu 30 Stunden bei 515 bis 550⁰C lösungsgeglüht, vorzugsweise in Wasser, öl oder geschmolzenem Salz, abgeschreckt und dann während 5 bis 36 Stunden bei 170 bis 250⁰C warmausgelagert wird.

8. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstückes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach der Knetung für die Dauer einer halben bis zu 20 Stunden zwischen

525 und 535° C lösungsgeglüht, vorzugsweise in Wasser, Ul oder geschmolzenem Salz, abgeschreckt und dann, vorzugsweise während 8 bis 24 Stunden zwischen 210 und 220⁰C bei geschmiedeten Werkstücken und zwischen 190 und 200⁰C bei stranggepreßten Werkstücken, warmausgelagert wird.

9. Verfahren zur Wärmebehandlung eines gewalzten Bleches oder Bandes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach der Knetung bis zu 8 Stunden, vorzugsweise 5 Minuten bis 2 Stunden, bei 525 bis 535⁰C bei silberfreien Werkstücken und bei 520 bis 53O⁰C bei silberhaltigen Werkstücken lösungsgeglüht, vorzugsweise in Wasser, öl oder geschmolzenem Sr.lz,' abgeschreckt und dann, vorzugsweise für die Dauer von 8 bis 24 Stunden bei 190 bis 200⁰C bei silberfreien Werkstücken und bei 175 bis 185° C bei silberhaltigen Werkstücken, warmausgelagert wird.

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