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Verfahren zur Wärmebehandlung von Körpern aus einer Aluminiumlegierung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmebehandlungverfahren für wärmebehandelbare
Aluminium-Z ink-Xagne sium-Legierungen und auf geknetete Produkte, die aus derartigen
Legierungen hergestellt sind. Die entstandenen Produkte in gekneteter Form und von
großem Querschnitt, beispielsweise gewalste Platten, Preßlinge und Schmiedestücke,
zeigen sehr wünschenswerte physikalische und mechanische Eigenschaften und machen
sie außerordentlich brauchbar zur Verwendung als ein verbesserte Panzerung aus einer
Aluminiumlegierung, die durch ausgezeichnete physikalische Eigenschaften gekennzeichnet
ist, beispielsweise Festigkeit gegen Durchschlag, Zerspliterung und Aufspaltung,
die durch Auftreffen
eines Projektils entstehen, ferner für Behälter
für Tieffstemperaturen und als Konstruktionsmaterial für Eisenbahnwagen, Schiffe
und dgl., nämlich für alle Jene Anwendungsgebiete, wo hohe Festigkeit und Zähigkeit
im eigentlichen Metall und in den Schweißnähten verlangt wird. Außerdem sind derartige
Aluminiumlégierungskörper von hoher Festigkeit und Zähigkeit besonders geeignet
für Verwendungen unter Spannungen und in korrodierender Atmosphäre, weil sie gegen
Spannungskorrosion beständig sind.
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Eine Panzerung aus einer Aluminiumlegierung muß eine hohe Festigkeit
gegen Durchachlag durch Spreng- oder Nichtsprenggeschosse aufweisen. Durchschlag
durch ein Geschoß fin.det statt, wenn das Geschoß vollständig durch den Panzer hindurchschlägt
und ein offenes Loch im Panzer hinterläßt.
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Es wurde gefunden, daß die Widerstandsfähigkeit gegen Durchschlag
zunimmt mit zunehmender Festigkeit und Härte einer Legierung. Zunehmende Festigkeit
und Härte aber werden von der zunehmenden Tendenz zur Zersplitterung und Aufspaltung
des Metalle begleitet, wenn es von einem Geschoß oder Pro-Jektil getroffen wird.
Unter Aufspaltung soll die Zerlegung in Metallspäne oder Metallaplitter eines gekneteten
Körpers verstanden werden, beispielsweise einer Platte, wenn diese von einem Projektil
getroffen wird.
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Die ballistische Widerstandsfähigkeit oder die ballistische Grenze
eines Materials wird durch die Anfangsgeschwindigkeit
eines Projektils
bestimmt, die das Material durchschlägt und eine Durchschußöffnung in dem Material
hinterläßt oder wenn. durch den Aufschlag eines Projektils von der Rückseite der
Platte Metall absplittert. Eine Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen
das Durchschlagen eines Projektils kann ein unzureichender Panzer sein, wenn es
dazu neigt, abzusplittern. Andererseits stellt ein Absplittern von Metall bei einer
Anfangsgeschwindigkeit eines Geschosses, die kleiner ist als die Geschwindigkeit,
die zum Durchschlagen der Platte erforderlich wäre, einen ernsten Nachteil dar.
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Die Neigung, Absplitterung zu zeigen, ist ein Problem bei der Entwicklung
eines Panzermaterials aus einer Aluminiumlegierung, Es gab Aluminiumlegierungen,
die ausgezeichnete Zugfestigkeit besitzen, aber nicht genug Zähigkeit, was sich
durch das Splittern und Abplatzen von Metall zeigte, wenn derartiges Aluminium von
einem stumpfnasigen Projektil getroffen wurde. Eine solche Aluminillmlegie.r enthielt
beispielsweise 2,5 % Magnesium und 5,5 % Zink und wurde in handelsüblicher Weise
wärmebehandelt und getempert. Andere Aluminlumlegierungen waren verfügbar, die ausgzeichnete
Zugfestigkeiten zeigten, aber zu wenig Zähgkeit trotz guter Schweißbarkeit. Gute
Schweißbarkeit bedeutet, daß ein geübter Schweißer un.ter Verwendung geeigneter
Fülliegierungen Schweißnähte herstellen kann, die gute Festigkeitseigenschaften
zeigen und frei von. Sprüngen oder Sprödigkeit sind.
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Es gab schließlich Aluminiumlegierungen, die eine gute Duktilität
besaßen und sich auch gut schweißen ließen, Jedoch Geschossen keinen Widerstand
gegen Durchschlag entgegensetzten, der gerade den erfindungsgemäßen Legierungen
zu eigen ist.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ein Metall vor, welches eine ausgezeichnete
Kombination von Eigenschaften, nailich hohe Festigkeit, Zähigkeit, Widerstandsfähigkeit
gegen Geschoßdurchschlag, gute Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, umfaßt.
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Die erfindungsgemäße als Panzer verwendbare Aluminiumlegierung besitzt
eine hohe Widerstansfähigkeit gegen Geschnoßdurschlag und gegen Absplitteruug oder
mit anderen Worten, sie hat ausgezeichnete ballistische Eigenschaften.
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Die Legierungen der Erfindung haben allgemeine Zähigkeit und sind
daher besonders geeignet zur Herstellung von Behältern für Material, welches sich
auf sehr tiefen Temperaturen befindet, wo eine Zähigkeit bei tiefen Temperaturen
und eine niedrig Kerbempfindlichkeit genauso wünschenswert sind wie bei andere Anwendungen,
wo eine hohe Festigkeit und Zähigkeit sowohl im eigentlichen Metall als auch in
den Schweißnähten verlangt werden.
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Die Erfindung bezieht sich darauf, gekneteten Aluminiumkörpern großer
Querschnitte, d. h. mit Querschnitten von sechs und mehr Millimetern, hohe Zähigkeit
bei hohen Festigkeitswerten zu verleihen durch eine thermische Behandlung
einer
Aluminiumlegierung, die im wesentlichen aus etwa 2,0 bis 3,7 Gew.- Magnesium und
etwa 3,2 bis 4,5 Gew.-% Zink, Rest Aluminium und den unvermeidlichen oder normalen
Verunreinigungen besteht. Eine bevorzugte Legierungszusammensetsung ist 2,5 bis
3,0 Gew.-% Magnesium und 3,6 bis 4,2 Gew.-% Zink als Hauptlegierungselemente. Die
Legierungen können andere Legierungselemente in begrenzten Mengen, wie weiter unten
dargestellt werden wird, enthalten. Alle Zusammensetzungen in dieser Beschreibung
beziehen sich auf Gew. -%, wenn nichts anderes angegeben ist.
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Die erfindungsgemäße Legierung kann andere Materialien außer Aluminium,
Magnesium und Zink enthalten, solange diese Materialien nicht in solchen Mengen
zugegen sind, daß sie die gewünschten Eigenschaften der Legierung nachteilig beeinflussen.
So kann z. B. in der Legierung bis zu 0,2 % Titan enthalten sein, um ein feines
Korn zu erhalten, wenn gegossenes Material erstarrt. Eine bevorzugte Legierung enthält
zur Kornverbesserung 0,02 bis 0,06 , Titan.
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Die Legierung kann auch bis zu 0,3,' Kupfer enthalten.
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Kleine Mengen Kupfer verbessern die Spannungskorrosionsbeständigkeit
der Legierung, Jedoch beeinträchtigt Kupfer, wenn es in einer größeren Menge als
0,3 % zugegen ist, die Schweißbarkeit nachteilig.
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Die erfindungsgemäße Legierung kann auch bis zu 0,7 % Mengen enthalten.
Mangan verbessert ganz allgemein
die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit
einer Legierung. Ist es Jedoch in einer größeren Menge als 0,7 ffi zugegen, wird
die Legierung hart und spröde und beeinträchtigt damit die Eigenschaften der Legierung
negativ. Eine bevorzugte Legierung enthält 0,2 bis 0,5 % Mangan.
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Auch Chrom kann in der erfindungsgemäßen Legierung zur Verbesserung
der Spannungskorrosionsbeständigkeit eXthalten sein. Es sollte Jedoch höchstens
0,25 % ausmachen und vorzugsweise im Bereiche von 0,08 bis 0,25 % liegen.
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Nachdem die Legierung geformt oder geknetet ist, beispielsweise durch
Walsen, Strangpressen oder Schmieden eines Gießlings, wird der entstandene Körper
oder Gegenstand einer Wärmebehandlung in einer Lösung unterzogen bei einer Tempperatur
in Bereich von etwa 370 bis etwa 538° C oder höher, vorzugsweise in einem Bereiche
von etwa 398 bis etwa 4540 C für eine Zeitspanne von einigen Minuten bis mehreren
Stunden.
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Die spezifische Zeit und Temperatur der Lösungsbehandlung wird bestimmt
von der Dicke des Körpers und der Menge der in ihm enthaltenen härtenden Bestandteile.
Das Kriterium ist, den Netallkörper solange auf der Lösungstemperatur zu halten,
daß das meiste oder das gesamte Magnesium und Zink in Lösung geht. Nachdem dieLösungwärmebehandlung
beendet ist, wird der Metallkörper durch Abspritzen oder Eintauchen in heißes oder
kaltes Wasser abgeschreckt. Der Abschreckvorgang ergibt feste Lösungen in dem Körper,
die sich während
der Wärmebehandlung in der Lösung gebildet haben.
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Anschließend an die Wärmebehandlung in der Lösung wird der Körper
genau gesteuerten Wärmebedingungen ausgesetzt, damit er die oben erwähnten wünschenswerten
Eigenschaften erhält. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte können eine Periode
der natürlichen Alterung oder der Alterung bei Zimmertemperatur nach der Lösungsmittelwärmebehandlung
einschließen, Jedoch ist die natürliche Alterung für die Erfindung nicht entscheidend.
Eine natürliche Alterungsperiode, wenigstens von vier Stunden, trägt aber zu den
mechanischen Eigenschaften der Legierung bei und natürliche Alterung für eine Zeitspanne
von zwei bis fünfzehn Tagen ist vorteilhaft.
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Die Alterungsverfahren nach der Erfindung werden durch einen Voralterungsschritt
gekennzeichent, der darin besteht, daß der Legierungskörper in einer Temperaturspanne
von etwa 57° a bis etwa 930 C für eine Zeitspanne von etwa sechs bis zwanzig Stunden
gehalten wird, ehe sich eine künstliche Alterung anschließt. Dieser Voralterungsschritt
gibt dem Metall Eigenschaften, die man durch die künstliche Alterung nicht erhält,
wenn diese ohne diesen Voralterungsschritt durchgeführt wird. Außerdem haben mikroskopische
Untersuchungen des künstlich gealterten Metalls gezeigt, daß das nach dem Voralterungsschritt
gealterte Material eine beträchtlich andere Struktur besitzt als Metall, welches
ohne diesen
altert worden ist und der für die verbesserten Eigenschaften.
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verantwortlich ist.
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Eine beachtliche Verbesserung erhält man durch dieses erfindungagemäße
Verfahren dadurch, daß die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion verbessert wird.
Die Verwendung einer Voralterung vor der künstlichen Alterung der Legierung ergibt
eine Legierung mit merklich verbesserter Beständigkeit gegen Spannungskorrosion
für irgendeinen bestimmten Spannungspegel. Im allgemeinen sind Legierungen, die
eine große Anzahl von Legierungsbestandteilen enthalten und solche Legierungen,
die bis zu ihren höchsten Eigenschaften hinaus gealtert sind, besonders anfällig
gegen Spannungskorrosion. Die Verwendung dieses Voralterungsschrittes gemäß der
Erfindun.g verringert diesen endgültigen Pegel'der Eigenschaften, auf die eine Legierung
gealtert werden kann, nicht, aber sie erhöht die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion
auf diesem Pegel beträchtlich.
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Die Voralterung besteht darin., daß die Legierung für eine Zeitspanne
von sechs bis zwanzig Stunden in einem Temperaturbereich von 570 C bis 930 C, vorzugsweise
in einem Temperaturbereich zwischen etwa 800 C bis etwa 930 C, gehalten wird. Diese
Voraiterung kann dadurch bewirkt werden, daß die Legierung langsam bei konstant
ansteigender Temperatur über die Voralterungstemperaturspanne erwärmt wird oder
dadurch, daß die Legierung auf eine Temperatur innerhalb
dieses
Bereiches erwärmt und für eine geeignete Zeitspanne bei dieser Temperatur gehalten
wird Man nimmt an, daß diese Voralterungsbehandlung eine große Anzahl von Keimen
oder bereits ausgefallene Kristallnester innerhalb des entstehenden Metalls während
der sich anschließenden Alterungsvorgänge einen feinkörnigen Niederschlages bildet,
der weit verteilt ist, derart, daß solche Eigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit
und Spannun.gskorrosionsbeständigkeit, %gefördert werden.
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Mikroskopische Untersuchungen von. Metallen der hier beschriebenen
Art zeigen nach der künstlichen Alterung das Vorhandensein einer verhältnismäßig
präzipitatfreien Zon.e in der Nähe der Korngrenzen. Zum Zwecke der Erörterung dieses
Problems soll diese Zone nachfolgend "präzipitatfreie Zone" bezeichnet werden. Es
ist ein Zusammenhang zwischen der Tendenz zur Spannungskorosion einer Legierung
und seiner metallurgischen Struktur erkannt worden, und diese Beziehung zeigt, daß
Metalle mit verhältnismäßig schmalen oder kleinen präzipitatfreien Zonen weniger
empfindlich gegen Spannungskorrosion sind als Metalle mit verhältnismäßig breiten
präzipitatfreien Zonen.
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Es wurde gefunden, daß Legierungen der hier beschriebenen Art, nachdem
sie einer Voralterung vor der kEnatlichen Alterung unterzogen worden waren, besonders
schmale präzipitatfreie Zonen an den Korngrenzen zeigen, verglichen
mit
Legierungen identischer Zusammensetzung, die in bekannter Weis künstlich gealtert
worden sind, d. h. ohne diesen Voralteungsschritt.
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Es wurde auch gefunden, daß die Nutzen, die man aus dem Voralterungsschritt
erhält, verringert werden, wenn die Legierung zu schnell von der Voralterungstemperatur
auf die zweite höhere Temperatur erwärmt wird. Es wurde gefunden, daß die Vorteile
aus dem Voralterungsschritt erhalten bleiben im größtmöglichen Umfang, wenn der
Legierungskörper von der Voralterungstemperatur auf die künstliche Alterungstemperatur
mit einer Geschwindigkeit erwärmt wird, die etwa 250 C pro Stunde nicht übersteigt
und vorzugsweise im Bereiche von etwa 80 C bis etwa 250 C pro Stunde liegt.
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Wünschenswerte Eigenschaften von Zähigkeit und Spannungskorrosionsbeständigkeit
erhält man bei den erfindungsgemäßen Legierungen durch eine thermische Behandlung,
die darin besteht, daß die Legierung einer Lösungsmittelbehandlung unterworfen und
abgeschreckt wird und dann einem Voralterungsschritt, wie oben beschrieben, unterzogen
wird, worauf die Legierung mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 C bis etwa 250
C pro Stunde auf eine Temperatur im Bereiche von etwa 930 a bis etwa 1760 a erwärmt
wird, in welcher Temperaturspanne die Legierung dann für eine Zeitspanne von 5 bis
96 Stunden gehalten wird. Vorzugsweise wird die kUnstliche Alterung in einem Temperaturbereich
von etwa 1120 C
bis etwa 1620 a für eine Zeitspanne von etwa 6
bis 48 Stunden ausgeführt.
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In den nachfolgenden. Beispielen wurden die angegebenen Werte von
Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung in Übereinstimmung mit den standardisierten
Verfahren der American. Society for Testung Materials durchgeführt. C-förmige Ringe
wurden verwandt, die kurze Querspannungskorrosionsbeständigkeit der Legierungen
bei angelegten Spannungspegeln unterhalb der Elastizitätsgrenzen zu prüfen. Zur
Herstellung dieser C-förmigen Ringe wurde ein Block aus dem zu prüfenden Material
quer zur Arbeitsrichtung geschnitten. Der Block wurde dann zu einem Zylinder verarbeitet,
der von einem Ende aufgebohrt wurde. Dieser Zylinder wurde dann auf die endgültigen
Abmessungen bearbeitet und von ihm Ringe abgestochen. In einer Lehre wurden die
winge so ausgerichtet, daß die kurze Querachse des Korns mit der Mittellinie des
Ringes zusammenfiel, worauf Löcher für eine Bolzen durch den Ting gebohrt wurden
und aus dem Ring ein sektor von 60° herausgeschnitten wurde, wodurch sich das C
ergab. Durch die Löcher wurde ein Gewindebolzen gesteckt und auf das Gewinde eine
Mutter aufgeschraubt und der C-Ring so weit zusammengepreßt, daß sich eine Belastung
von 2461 kg/cm² durch Anspannen des Gewindebolzens und eine entsprehende Verringerung
des äußeren Durchmessers ergab. Derartige Muster wurden dann abwechselnd in Fllissigkeiten
eingestaucht und trocknen gelassen, um die Spannungskorrosion
zu
messen. Die Muster wurden abwechselnd in 3,5 %ige Natriumchloridlösung für zehn
Minuten eingetaucht und dann fünfzig Minuten an der Luft trocknen gelassen. Die-'
ses Eintauchen und Trocknen wurde mehrere Male wiederholt.
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Jeder Versuch umfaßte neun 0-Ringe, um damit willkürliche Ergebnisse
zu vermeiden. Die erste, die mittlere und die letzte Zeit, bei der Fehler in den
Ringen auftraten, wurde jeweils aufgezeichnet, und zwar zunächst die Zeit für das
erste der neun Muster, dann die Zeit für das fünfte und schließlich die Zeit für
das letzte Muster. Die Ergebnisse dieses beschleunigten Spannungskorrosionstests
entsprechen der Spannungskorrosion, die die Legierungen im tatsächlichen Gebrauch'oder
in der Verwendung zeigen.
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Die ballistischen Eigenschaften wurden dadurch geprüft, daß gegen
Proben von Metallplatten Pro3ektile geschossen wurden und die Anfangsgesohwindigkeit
gemessen wurde, die ein Projektil aufweisen muß, um die Platte zu durchschlagen.
Außerdem wurde geprüft, ob eine Splitterung des Metalls auf der Rückseite der Platte
auftrat. Proben, die bei einer Anfangsgeschwindigkeit absplitterten, welche geringer
war als die Durchschlaggeschwindigkeit, wurden als unbrauchbar für Panzermaterial
bezeichnet.
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Die-unten angegebenen Beispiele beziehen sich auf Plattenproben verschiedener
Legierungen und sind durch-Buchstaben und Zåhlen.bezeichnet. Tabelle I gibt die
Zusammensetzungen und die Dicke der Plattenproben oder der Legierungsproben an.
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Tabelle I Zusammensetzung der Legierungen Probe (n) Nom.
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Dichte (mm) Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al A 38,1 0,07 0,17 0,01 0,25
2,9 0,19 3,7 0,04 Rest B 38,1 0,08 0,22 0,05 0,23 2,7 0,18 3,7 0,02 Rest C-1; C-2
31,7 0,10 0,18 0,02 0,25 2,4 0,17 4,0 0,02 Rest C-3; C-4 D-1; D-2 25,4 0,08 0,18
0,03 0,24 2,8 0,24 3,7 0,03 Rest E-1; E-2 19,0 0,09 0,16 0,03 0,28 2,6 0,18 3,8
0,02 Rest F 38,1 0,09 0,15 0,02 0,23 3,0 0,23 3,9 0,02 Rest
Beispiel
1 Die Proben A, B und F wurden ballistisch dadurch geprüft, daß auf sie ein stumpfnasiges
Projektil von 20 mm Durchmesser geschossen wurde. Vor dem Versuch wurde Jede Legierung
auf hohe Festigkeit künstlich gealtert. Die Bedingungen, unter denen die künstliche
Alterung durchgeführt wurde, sind in Tabelle II zusammengefaßt. Dieser künstlichen
Alterung ging eine Lösungsbehandlung bei einer Temperatur von 398°C bis 454°C für
zwei Stunden voraus, worauf die Legierung in warmem Wasser abgeschreckt und bei
Zimmertemperatur fünf Tage natürlich gealtert wurde. Anschließend an diese natürliche
Alterungsperiode wurde die Probe gemäß der Erfindung künstlich gealtert gemäß den
in Tabelle II angegegebenen Bedingungen. Die Ergebnisse der ballistischen Prüfung
sind in Tabelle II enthalten. Es wird darauf hingewiesen, daß die Probe A, welche
nicht vorgealtert wurde, als Panzermaterial nicht brauchbar ist, weil sie bereits
von einem Geschoß beschädigt wurde, d. h. von der Rückseite der Platte fielen Metailspäne
ab, obwohl das Geschoß eine Geschwindigkeit hatte, die zum Durchschlagen der Platte
nicht ausreicht. Die beiden Proben B und F, die vorgealtert waren vor der künstlichen
Alterung, erwiesen sich als brauchbar Panzermaterial, welches durch das Geschoß
in.
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keiner Weise beeinträchtigt wurde.
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Tabelle II Wirkung der Voralterung auf die ballistischen Eigenschaften
Probe Voralterung Erwärm. künstl. Alterung ballistische Std. Temp.°C Geschw. Std.
Temp.°C Festigkeitswerte Eigenschaften °C/h* Zug- Streck-Dehnung festig- granze
in % keit auf ca.
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kg/cm² kgcm² 5 cm (2 in.) A keine 18,5 48 115 11,0 9,61 11 zahlreiche
Absplitterungen, die von der Rückseite der Platte abplatzten bei Geschoßgeschwindigkeiten,
die nicht ausreichten, die Platte zu durchschlagen B 16 80 19,6 48 115 10,4 9,0
13,5 keine Absplitterung vor dem Durchschlag durch das Geschoß F 16 80 19,6 12 160
9,73 7,98 14 keine Absplitterung vor dem Durchschlag durch das Geschoß * Heizgeschwindigkeit
beim Aufheize auf die künstliche Alterungstemperatur
Beispiel 2
Beispiel 2 zeigt die Wirkung der Voralterung auf die Spannungskorrosionsbeständigkeit
eines Materials gemäß der Erfindung. Die Proben. C-1, C-2 und C-3 wurden verschiedenen
Voralterungsbedin.gungen in. den in Tabelle III dargestellten Tests un.terzogen..
Aus Tabelle III geht hervor, daß 0-1 auf ein.e Voralterungstemperatur von 8000 aufgewärmt
und für fünf Stunden gehalten wurde. Die erste und die mittlere Zeit bis zum Eintritt
der Bruchbelastung waren von einer Größe, die anzeigte, daß die Legierung wesentlich
stärker der Spannungskorrosion ausgesetzt worden war als die anderen geprüften Legierungen.
Die Proben O-2, 0-3 und D-1, die alle natürlich gealtert wurden für eine Zeitdauer
von fünf Tagen und dann erfindungsgemäß vorgealtert wurden, zeigten für die erste
und die mittlere und die letzte Zeit bis zum Eintritt der Bruchbelastung, daß sie'brauchbare
Legierungen darsteilten, die unter Korrosionsbedingungen und unter Spannung verwandt
werden können. Die Probe D-2, die bei einer Temperatur vorgealtert wurde, welche
oberhalb der vorgeschrieben.en Voralterungstemperatur liegt, zeigte ein sehr früher
Versagen und damit, daß sie weniger brauchbar für die Verwendung unter Spannung
in einer korrodieren.den Umgebung geeignet ist als jene Legierungen, die gemäß der
Erfindung behandelt worden sind. Legierungen, die bei der Voralterungstemperatur
weniger
als fünf Stunden gehalten worden sind oder überhaupt nicht vorgealtert wurden, zeigten
ein noch schlechteres Verhalten unter Spannungskorrosion.
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Tabelle III Wirkung der Voralterung auf die Spannungskorrosionbeständigkeit
Probe Voralterung künstl. Alte- Festigkeitswerte Spannungskorrosion Std. Temp.0°C
rung* Zugfe- Streck- Dehnung Zeit bis Bruch in Tagen Std. Temp.°C stigkeit grenze
in % auf erster mittle-letzter kg/cm² kg/cm² ca. 5 cm rer (2 in.) C-1 5 80 12 149
9,66 8,29 13,5 3 8 122 C-2 10 80 12 149 9,67 8,30 13 4 48 130 C-3 16 80 12 149 9,67
8,36 13 17 122 130 D-1 16 80 12 149 10,20 8,68 12,5 8 43 92 D-2 8 107 16 149 10,09
8,63 12,5 3 34 57 * Aufheizgeschwindigkeit auf künstliche Alterungstemperatur in
allen Fällen ca. 19°C/h
Beispiel 3 Beispiel 3 zeigt die Wirkung
des Voralterns und die Wirkung der Aufheizgeschwindigkeit zwischen der Voralterungstemperatur
un.d der künstlichen Alterun.gstemperatur auf die endgültige Festigkeit des so behandelten
Materials. Die Tabelle IV enthält die Ergebnisse einer Anzahl von Versuchen, die
diese Punkte unterstreichen. Die Proben E-1 und E-2 wurden identischen künstlichen
Alterungsbedingungen unterworfen. Die Probe E-2 jedoch wurde einer Voralterung vor
der künstlichen Alterung unterzogen, und die Tabelle zeigt deutlich, daß E-2 in
dem letzten. gealterten Zustand fester ist als die Legierung E-1. Aus den vorhergehenden
Beispielen ist es bekann.t, daß Legierungen dieser Art eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit
aufweisen und bessere ballistische Eigenschaften zeigen, wenn sie vorgealtert worden
sind, und es ist ganz offensichtlich, daß E-2 zusätzlich zu seiner größeren Festigkeit
als E-i eine erheblich bessere Eorrosionsbeständigkeit und erheblich bessere ballistische
Eigenschaften aufweist.
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Die Proben C-3 und ¢-4, die identisch zusammengesetzt sind, wurden
fünf Tage natürlich gealtert und' identisch vorgealtert, woran sich in Jedem Falle
eine künstliche Alterung bei 1490C für 12 Stunden anschloß. Die Probe C-4 wurde
sehr schnell auf die künstliche Alterungstemperatur aufgeheizt, nämlich mit einer
Geschwindigkeit von mehr als 560C/h, wogegen
C-3 langsam im Sinne
der Erfindung aufgeheizt wurde, und zwar mit ein.er Geschwin.digkeit von etwa 20°C/h.
Es ergibt sich, daß die Probe C-4 in ihrem endgültigen Zustand nicht stärker war
als die Probe C-3.
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Tabelle IV Wirkung der Voralterung und der Aufheizgeschwindigkeit
auf die Festigkeit Probe -Voralterung -Ausheiz- künstlich Zugfestig- Streck- Dehnung
in % h Temp. 0°C geschwin- Alterung keit grenze auf ca. 5 cm digkeit h Temp.0°C
kg/cm² kg/cm² (2 in.) °C/h E-1 keine 19,6 48 115,6 10,57 9,16 14 E-2 16 80 19,6
48 115,6 10,79 9,55 13 C-3 16 80 19,6 12 149 9,67 8,36 13 C-4 16 80 56+ 12 149 9,42
7,95 13
Die vorangegangenen Beispiele zeigen, daß die WErmebehandlungsart
und -weise der Erfindung für eine Legierung mit kritischen Zusammensetzungagrenzen
zu einem Produkt mit verbesserten Eigenschaften, wie Zähigkeit, Festigkeit und Spannungskorrosionbeständigkeit,
führt.