DE1954750C3

DE1954750C3 - Verfahren zur Verbesserung der Spannungskorrosionsbestandigkeit von Aluminium Magnesium Legierungen

Info

Publication number: DE1954750C3
Application number: DE1954750A
Authority: DE
Inventors: Francis P. Hamden Conn. Ford (V.St.A.)
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1968-10-30
Filing date: 1969-10-30
Publication date: 1973-10-31
Also published as: NO125054B; SE353107B; FR2021865A1; GB1234866A; DE1954750A1; JPS499931B1; BE741006A; DE1954750B2; CH535834A; US3582406A

Description

Die erfindungsgemäß behandelten Aluminium-Magnesium-Legierungen können in an sich bekannter Weise auch andere Legierungebestandteile sowie Verunreinigungen enthalten. Übliche Legierungsbestandteile sind z. B.: 0,001 bis 0,350 °/₀ Bor, 0,05 bis 0,3% Chrom, 0,002 bis 0,80 °/₀ Indium, 0,01 bis 0,50% Gallium, 0,03 bis 0,50% Cadmium, 0,005 bis 0,350% Thorium, 0,005 bis 0,30% Mischmetall, 0,005 bis 0,30 % Tellur, 0,01 bis t),80 % Lithium ,0,01 bis 0,55 % Germanium, 0,10 bis 0,80% Kobalt oder 0,10 bis 0,60% Kupfer.

Handelsübliche Aluminiumqualitäten enthalten als Verunreinigungen z. B. bis zu 0,50% Eisen, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,25% Kupfer, bis zu 0,35% Mangan, bis zu 0,2% Zink, bis zu 0,15% Titan, bis zu 0,02% Beryllium sowie andere Metalle in einer Gesamtmenge bis zu 0,2%.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

In allen Beispielen wurde nach dem Lösungsglühen bei 316 bis 427° C eine langsame Abkühlgeschwindigkeit in der Größenordnung von 27,8°C/Std. gewählt, da bekannt ist, daß sich hohe Abkühlunpsgeschwindigkeiten nachteilig auf die Spannungskorrosionsfestigkeit auswirken. Der nachteilige Einfluß rührt daher, daß die Legierung beim Altern zur Abscheidung einer Aluminium-Magnesiumintermatellischen Verbindung neigt, die bevorzugt nicht in der Kornmasse, sondern in den Korngrenzen erfolgt.

Die Prüfung der nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Legierungen geschah wie folgt: Probestücke der Abmessungen 1,5-50,8 · 6,4 mm wurden in einer Lösung, die 60 g NaCl und 0,005 Mol NaHCO₃ pro Liter enthielt, auf 80% der 0,2-Grenze gedehnt. Mit dem Probekörper als Anode und einer Platinnetzelektrode als Kathode wurde ein Strom von 71 mA/ cm² durch die Lösung geleitet. Eine Ausfallzeit von 13 Stunden bei diesem Schnelltest entspricht einer Ausfallzeit von über 3 Jahren bei U-Profilen in Seewasser. Ein Material, das diese Zeitspanne übersteht, wird normalerweise als spannungskorrosionsbeständig angesehen.

Aus Aluminium mit handelsüblichem Reinheitsgrad, Eisen-Aluminium-, Chrom-Aluminium-, Bor-Aluminium- und Beryllium-Aluminium-Grundlegierungen sowie den anderen Elementen in elementarer Form wurden die in Tabelle I aufgeführten Legierungen hergestellt

Tabelle 1

Legie	Mg	Cr	Fe	Cu	Si	Be	B
rung Nr.	6,48	0,15	0,22	0,07	•0,08	0,004	0,003
1	7,35	0,14	0,25	0,08	0,10	0,003	0,02
2	6,84	0,13	0,26	0,08	0,10	0,005	0,02
3	6,70	0,12	0,26	0,07	0,08	0,004	0,02
4	6,87	0,12	0,25	0,08	0,10	0,004	0,02
5	6,93	0,10	0,24	0,09	0,09	0,004	0,04
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ao Die Legierungen wurden in 152 · 102 · 38 mm große Blöcke gegossen.

Nach dem Gießen wurden die Blöcke auf eine Stärke von 36 mm geschält und bei 510¹C 16 Stunden hochgeglüht, wobei von 399° C an mit einer Aufheiz-

»5 geschwindigkeit von etwa 28°C/Std. erhitzt wurde. Nach dem Tempern und Abkühlen im Ofen wurden die Probestücke bei 358°C auf eine Stärke von 7,6 mm warm gewalzt. Anschließend erfolgte das Kaltwalzen auf eine Stärke von 3,8 mm. Dann wurden die Probestücke unter den in Tabelle II angegebenen Bedingungen lösungsgeglüht. Nach dem Lösungsglühen wurden die Probestücke mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 195°C/Std. bis auf 177°C und dann weiter bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Schließlich wurden die Probestücke in einem Ausmaß von etwa 60% Stärkenverminderung kalt verformt und unter den in Tabelle II angegebenen Bedingungen thermisch stabilisiert.
Aus der Tabelle II geht hervor, daß die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Legierungen eine beträchtliche Erhöhung der Spannungskorrosionsbeständigkeit zeigen.

Tabelle II Spannungskorrosionsprüfung

Legierung Nr.*)	Beispiel	Aufheiz geschwindigkeit	4stündiges Tempern bei	·/. Kaltverformung/	Ausfallzeit (Stunden)
		(^oC/Stunde)	(⁰C)	thermische Stabilisierung	17,8
1	la	27,8	344	60%/108°C, 24 Stunden	1,7
1	Ib	1-112	344	60%/108°C, 24 Stunden	19,3
2	2a	27,8	344	60%/108°C, 24 Stunden	2,0
2	2b	1112	344	60%/108°C, 24 Stunden	29,1
3	3a	27,8	427	60%/149°C, 4 Stunden	13,5
3	3b	1112	427	60%/149°C, 4 Stunden	21,6
4	4a	27,8	427	60%/149°C, 4 Stunden	13,6
4	4b	1112	427	60%/149°C, 4 Stunden	30,7
5	5a	27,8	427	60%/149°C, 4 Stunden	7,6
5	5b	1112	427	60%/149°C, 4 Stunden	32,6
6	6a	27,8	427	60%/149°C, 4 Stunden	9,0
6	6b	1112	427	60%/149°C. 4 Stunden

.) AUe Legierungen zu etwa 50°/₀ Stärkenverminderung kaltvertormt.

Claims

1 2 Patpniancr-κΛ.. beständigkeit etwas verbessern kann, wenn man die ratemansr..ucne. Legierung nach dem Lösungsglühen vor dem KaIt-

1. Verfahren zur Verbesserung der Spannungs- verformen langsam, d. h. mit einer Geschwindigkeitkorrosionsbeständigkeit von Aluminium-Magne- keit von weniger als 278°C/Std., abkühlt, um eine sium-Legierungen aus 3 bis 10% Magnesium, Rest 5 heterogene Keimbildung der im Gleichgewicht beAluminium mit den üblichen herstellungsbedingten findlichen magnesiumreichen Phase sowohl in den Verunreinigungen, bei dem die um bis zu 95% Korngrenzen als auch in der gesamten Kornmasse verformte Legierung 5 Minuten bis 24 Stunden bei zu begünstigen. Demgegenüber findet beim Altern 316 bis 427°C lösungsglüht und danach mit einer der Legierung die Abscheidung allein oder bevorzugt

' Abkühlungsgeschwindigkeit von 278°C/Std. oder io in den Korngrenzen statt Das genannte Stabilisieweniger auf 177° C oder weniger abkühlt, da- rungsverfahren bewirkt jedoch bei Aluminiumlegierundurch gekennzeichnet, daß mit hoch- gen, die mehr als 3% Magnesium enthalten, eine stens 27,8°C/Std. auf die Lösungsglühtemperatur zusätzliche heterogene Keimbildung der im Gleichaufgeheizt wird. gewicht befindlichen magnesiumreichen /?-Phase oder

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 einer metastabilen ^'-Modifikation in den Korngrenzeichnet, daß die Legierung in an sich bekannter zen, und, wenn die Legierung in starkem Maße kalt Weise nach dem Abkühlen auf 177°C oder weniger verformt wird, auch an Stellen dreidimensionaler kaltverformt und bei Temperaturen von 107 bis Desorientierung in Deformationsbändem.

191^ÜC 1 bis 24 Stunden stabilisiert wird. Es war ferner bekannt, Aluminium-Magnesium-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 10 Legierungen mit bis zu 10% Magnesium, einem gekennzeichnet, daß die Legierung in an sich Chromgehalt von 0,05 bis 0,3% ^u°d einem Borgehalt bekannter Weise 0,05 bis 0,3% Chrom enthält. von 0,001 bis 0,35% in warm- und kaltverformten

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Zustand wenigstens 5 Minuten,- vorzugsweise aber zeichnet, daß die Legierung in an sich bekannter wenigstens 60 Minuten, bei 268 bis 538°C, vorzugsweise 0,001 bis 0,350% Bor enthält. as weise 343 bis 510⁰C, zu glühen und danach mit weniger

als 27,8°C/Std. auf Raumtemperatur abzukühlen. Daran schließt sich eine weitere Kaltwalzung sowie

eine wenigstens 15 Minuten, vorzugsweise 1 bis 4 Stunden, dauernde Stabilisierungsglühung bei 93 bis 232° C 30 an. Diese Wärmbehandlung dient unter anderem auch

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse- zur Verbesserung der Spannungskorrosionsbeständig-

rung der Spannungskorrosioncbeständigkeit von Alu- keit, die dabei erzielten Ergebnisse konnten aber noch

minium-Magnesium-Legierungen aus 3 bis 10% nicht voll befriedigen.

Magnesium, Rest Aluminium. ' Aufgabe der Erfindung war deshalb, ein Verfahren

Die Vorteile, die sich aus dem Zulegieren von 35 zur Verbesserung der Spannungskorrosionsbeständig-Magnesium zu Aluminiumgrundlegierungen ergeben, keit von Aluminium-Magnesium-Legierungen zu entwurden in der Aluminiumtechnologie sehr früh er- wickeln.

kannt. Demzufolge gehören die Aluminium-Magne- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung

sium-Legierungen zu den ältesten, kommerziell ge- der Spannungskorrosionsbeständigkeit von Alumi-

bräuchlichen Legierungen. 4° nium-Magnesium-Legierung aus 3 bis 10% Magne-

Es ist jedoch bekannt, daß Aluminiumlegierungen, sium, Rest Aluminium mit den üblichen herstellungsdie mehr als 3% Magnesium enthalten, gegenüber bedingten Verunreinigungen, bei dem die um bis zu Spannungskorrosion empfindlich sind. Man erhält 95% verformte Legierung 5 Minuten bis 24 Stunden zwar das Magnesium leicht in fester Lösung, wenn bei 316 bis 427° C lösungsglüht und danach mit einer man die Legierung auf eine Temperatur oberhalb der 45 Abkühlungsgeschwindigkeit von 278°C/Std. oder Schmelztemperatur erhitzt und dann ausreichend weniger auf 177°C oder weniger abkühlt, ist dadurch schnell abkühlt, um die Ausscheidung einer magne- gekennzeichnet, daß mit höchstens 27,8°C/Std. die si umreichen, zweiten Phase zu vermeiden. Beim Lösungsglühtemperatur aufgeheizt wird.
Altern neigt jedoch das durch das schnelle Abkühlen Das Verfahren der Erfindung läßt sich auf heißin fester Lösung gehaltene Magnesium dazu, sich 50 und auf kaltverformte Legierungen anwenden, d. h. vorzugsweise in den Korngrenzen als internetallische solche Legierungen, deren Kristallstruktur zerstört ist. Aluminium-Magnesium-Verbindung abzuscheiden. Beim Lösungsglühen bei Temperaturen von 216 bis Dies bedingt die Empfindlichkeit der Legierung 427°C erfolgt die Rekristallisation der Legierung, gegenüber Spannungskorrosion, die mit zunehmendem Nach dem Abkühlen auf 177° C oder weniger kann Magnesiumgehalt ansteigt. Aus diesem Grund ist der 55 man die Legierung z. B. kalt verformen und bei Tem-Magnesiumgehalt von Aluminium-Magnesium-Legie- peraturen von etwa 107 bis 191°C etwa 1 bis 24 Stucrungen im allgemeinen auf etwa 5,5% beschränkt. den stabilisieren, um eine Erweichung infolge Rück-Darüber hinaus neigen die kaltverformten Legierungen bildung beim Gebrauch der Legierung bei Rauminfolge der thermischen Rückbildung zu einer Ver- temperatur zu vermeiden.

schlechterung der mechanischen Eigenschaften. Dieser 60 Es ist überraschend, daß bei dem Verfahren der Vorgang findet auch schon bei oder nahe Raum- Erfindung durch Anwendung der niedrigen Aufheiztemperatur statt. , geschwindigkeit von höchstens 27,8°C/Std. die Span-

Um den Abbau der mechanischen Eigenschaften nungskorrosionsbeständigkeit der Aluminium-Magnezu verhindern, muß man daher die Legierung nach sium-Legierungen in starkem Maß erhöht wird, der letzten Arbeitsstufe, d. h. dem Kaltverformen, 65 Eigentlich sollte man annehmen, daß die Spannungsbei einer Temperatur, die über der Gebrauchs- korrosionsbeständigkeit zurückgeht, wenn die Korntemperatur liegt, stabilisieren. größe zunimmt, wie dies bei dem langsamen Erhitzen

Es ist bekannt, daß man die Spannungskorrosions- nach dem Verfahren der Erfindung der Fall ist.