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Verfahren zur Wärmebehandlung von dicken Erzeugnissen
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aus Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren
zur Wärmebehandlung des Aluminiumlegierungen hoher Festigkeit des Al-Zn-Mg-Cu-Typs
(Serie "700") mit mehr als 0,05 Gew.-% Kunfer Sie ist auf dicke Erzeugnisse, d.
h. auf Erzeugni.sse anwendbar, die dadurch Walzen, Schmieden, Strangpressen, Formpressen
usw. verformt sind, wie z. B. Barren, Knüpel, platinen, dikke Bleche und Bauteile,
von denen wenigstens ein Teil eine Dicke über 15 mm aufweist.
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Die herkömlichen Aushärtungsbehandlungen solcher Leigerungen sehen
die folgenden Verfahrensstufen in der angegebenen Reihenfolge vor: 1. Lösungsglühung
2. Abschrecken
3. Anlassen mit eventuell er plastischer akltver
Formung v"u >i 1 bi s 5 ? zwischen den Verfahrensstufen 2 und 3 zwecks Entspannungder
Erzeugnisse im rohen Abschreckzustand.
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Diese plastische Verformung wird allgemein durch gesteuertes Ziehen
der flachen, gewaltzten oder stranggepreßten Erzeugnisse (Zustand "TXX 51") oder
durch Kompression der geschmiedeten oder gest nzten Erzeugnisse (Zustand TXX 52")
erhalten.
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Diese Anlaßbehandlung, die zu den höchsten mechanischen Zugeigenschaften
führt, besteht allgemein in einer Temueraturerhöhung auf unter 140 °C, einem isothermen
Halten und einer Abkühlung. Dieser je nach der Art der plastischen Deformation nach
dem Abschrecken "- T6", "- TG51" oder "T652" genannte Zustand wird allgemein für
die dicken Erzeugnisse nicht angewendet, da er zu einer sehr schlechten Beständigkeit
gegenüber der Korrosion ureter Spannung in der Quer-Kurz-Richtung und gegenüber
der Abblätterungskorrosion führt.
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Die übliche Anlaßbehandlung der dicken Frzeucjnisse besteht allgemein
in einem ersten isothermen Halten auf einer Temperatur unter 140°C, worauf ein zweites
isothermes Halten bei einer Temperatur über 150°C und eine Abkühlung folgen, wobei
jedem isothermen Halten häufig ein langsamer Anstieg auf die Temperatur vorausgeht.
Die Wärmebehandlung ist dazu bestimmt, den Erzeugnissen eine gute Reständigkeit
gegenüber der Korrosion unter Spannung in Quer-Kurz-Richtung zu verleihen, doch
ist sie mit einer sehr erheblichen Verringerung ihrer mechanischen Eigenschaften
gegenüber dem
"-T6"-(oder "-T651"-bzw. -"T652"-)Zustand verbunden.
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Dieser Zustand wird vom Fachmann "-T73"-Zustand (oder "T7351"-bzw.
"T7352"-Zustand, je nach der Art der Kaltverformung nach dem Abschrecken) tiir die
Legierungen "7075" (bis zu 0,4 % Si, bis zu 0,5 % Fe, 1,2 - 2,0 % Cu, bis zu 0,3
96 Mn, 2,1 - 2,9 % Mg, 0,18 - 0,28 % Cr, 5,1 - 6,1 % Zn, bis zu 0,2 % Ti, bis zu
0,25 % Ti + Zr, Rest Al), "7175" (bis zu 0,15 % Si, bis zu 0,2 % Fe, 1,2 - 2,0 %
Cu, bis zu 0,1 96 Mn, 2,1 - 2,9 % Mg, 0,18 - 0,28 % Cr, 5,1 - 6,1 % Zn, bis zu 0,1
% Ti, Rest Al) und "7475" (5,2 - 6,2 % Zn, 1,9 -2,6 % Mg, 1,2 - 1,9 % Cu, bis zu
0,1 % Si, bis zu 0,12 % Fe, bis zu 0,06 % Mn, 0,18 - 0,25 % Cr, bis zu 0,06 % Ti,
Rest Al) sowie "-T736"- (oder "-T73651" -bzw. "-T73652"-)Zustand für die Legierung
"7050" (bis zu 0,12 % Si, bis zu 0,15 % Fe, 2,0 - 2,6 9w Cu, bis zu 0,1 % Mn, 1,9
- 2,6 % Mg, bis zu 0,04 % Cr, 5,7 - 6,7 96 Zn, bis zu 0,06 % Ti, 0,08 - 0,15 % Zr,
Rest Al) genannt.
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Es gibt schließlich eine Anlaßbehandlung mit dem Ziel, den gewalzten
Erzeugnissen aus der Legierung "7075" (oder "7175", "7475") mechanische Zugeigenschaften
und eine Beständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion zu verleihen, die zwischen
denen der Zustände "-T6" (oder "-T651") und "-T73" (oder "-T7351") liegen und mit
einer guten Beständigkeit gegenüber der Abblätterungskorrosion verbunden sind.
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Diese Anlaßbehandlung ist der Anlaßbehandlung "-T73" (oder "-T7351")
ähnlich, doch sind die Behandlungsdauern allgemein dabei kürzer. Dieser Zustand
wird von Fachleuten "-T76" (oder "-T7651") genannt und hauptsächlich auf dünne oder
mittlere Bleche angewandt.
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Die Beständigkeit gegenüber der Span Ingskorrosion wird allgemein
an in der Quer-Kurz-Richtung geschnittenen Proben durch Versuche mit abwechselndem
Eintauchen und Austauchen (10 min - 50 min) in das Reagens mit 3,5 Qi NaCl nach
der Norm "ASTM G 44-75" ausgewertet ("Standard Recommended Practice for Alternate
Immersion Stress corrosion Testing in 3,5 % Sodium Chloride Solution").
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Die Beständigkeit gegenüber der abblAtternden Korrosion wird durch
den "EXCOWTest nach der Norm "ASTM G 34-72" ausgewertet (Standard Method of test
for Exfoliation corrosion Susceptibility in 7XXX Series Copper Containing Aluminium
Alloys").
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Es ist jedoch möglich, gleichzeitig diese beiden anscheinend widersprüchlichen
Eigenschaften (höhere mechanische Eigenschaften und höhere Beständigkeit gegenüber
der Spannungskorrosion) zu erhalten, wenn das Anlassen (3) die folgenden Stufen
aufweist: 3 a) ein Voranlassen in dem Temperaturbereich von 1u0 - 150 °C während
einer Zeitdauer von 5 min bis 24 h, 3 b) ein Zwischenanlassen bei höherer Temperatur,
und 3 c) ein Endanlassen von 2 bis 48 h im Temperaturbereich von 100 - 160 °C In
der FR-PS 2 249 176 ist eine Behandlung dieser Art beschrieben; sie sieht ein isothermes
Zwischenanlassen krzer Dauer, das praktisch durch Eintauchen von Erzeugnissen sehr
geringer Abmessungen (Querschnitt von 1 cm2) in ein Metallbadwie z. B. Wood-Metail,
durchgeführt wird, vor.
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Nun ist es bekannt, daß das Eintauchen der Aluminiumlegierungen
in
ein solches Medium zu einer ernstlichen interkristallinen Versprödung dieser Legierungen
führen kann. Außerdem ist die angewandte Erhitzunqsart wegen seiner Durch£ilhrungsschwierigkeiten
aufyrund vor allem der großen Dichte des Bades, insbesondere bei Erzeugnissen großer
Abmessungen, z. B. dicken Blechen, schwerlich empfehlenswert.
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Schließlich sind die angegebenen Behandlungsbedingungen, wenn sie
auch für alle kleinen Werkstücke gültig sind, nicht industriell anwendbar, da sie
nicht durch die Dicke der Werkstücke dringen. So ist es offensichtlich, daß der
von dem Werkstück durchgemachte wirkliche t1ärmezyklus je nach seiner Dicke sehr
unterschiedlich sein wird.
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Nun hat die Anmelderin gefunden, daß man im Fall dicker Werkstücke
Erzeugnisse erhält, die gleichzeitig gute mechanische Zugeigenschaften und eine
gute Beständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion oder Abblätterunc3skorrosion
aufweisen, wenn die Haltezeiten über denen liegen, die in der rR-PS 2 249 176 angegeben
sind, und daß es andererseits überhaupt nicht erforderlich ist, ein isothermes Halten
der Werkstücke vorzusehen. So ergibt beispielsweise eine Zwischenanlaßbehandlung,
bei der nur ein Anstieg auf eine bestimmte Temoeratur vorgesehen ist, worauf unmittelbar
ein Abkühlen folgt, die angestrebten Eigenschaften.
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In allgemeinerer Weise sieht die Zwischenanlaßbehandlung gemäß der
Erfindung einen Temperaturanstieg mit einer Anstiegsrate über 1 °C/min im Temperaturbereich
von 150 bis 190 °C vor, worauf irgendeine Entwicklung #(t) der Temperatur (e) des
Erzeugnisses als Funktion der Zeit (t) folgt, die wenigstens einen Teil bei einer
Temperatur über 190 0c
während einer solchen Gesamtdauer T aufweist,
daß die Funktion:
in den im weiteren definierten Grenzen liegt In dieser Formel bedeuten: e die Basis
der Neper'schen Logarithmen T die Dauer (in s) dieser Stufe von dem Augenblick an,
wo die Temperatur des Erzeugnisses erstmals im aufsteigenden Sinn die Temperatur
von 190 OC übersteigt, 8(t) die Temperatur in OK des kältesten Punktes des Erzeugnisses
über 463 °K (d. h. 190 "C) und unter 523 °K (250 OC) und vorzugsweise 508 °K (235
"C), t die Zeit in s.
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Die Ofen 3 a, 3 b und/oder 3 c können entweder durch Rückführungen
auf eine Temperatur unterhalb derjenigen der unmittelbar vorausgehenden Stufe, insbesondere
auf die Raumtemperatur, getrennt sein oder zusammenhängend ablaufen.
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Es wurde festgestellt, daß die zu den optimalen Eigenschaften führenden
Zwischenanlaßbedingungen tatsächlich von der Vornahme (oder Nichtvornahme) der Entspannungsbehandlung
nach dem Abschrecken ("TXX 51" oder "TXX 52") und ebenfalls von der Art der Legierung
abhängen.
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Der Parameter R(T) muß erfindungsgemäß im Bereich von 1 bis 4 und
vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 3,0 mit den folgenden Werten von K liegen:
| Legierungen Entspannter Nicht entspannter |
| Zustand nach Zustand nach b- |
| Abschrecken schrecken |
| "7050" K = 2,25 K = 3,0 |
| andere als "7050" K = 1,05 K = 1,5 |
Weiter wurde, im Gegensatz zu den dem Fachmann bekannten Regeln, wonach lange Anlaßbehandlungen
zu geringen mechanischen Eigenschaften in Verbindung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit
führen, beobachtet, daß die ontimalen Eigenschaften bei den dicken Erzeugnissen
erfindungsgemäß nach einer Aufenthaltszeit tm (in min) im Zwischenanlaßofen erhalten
werden, deren Wert über dem Maximalwert der in der FR-PS 2 249 176 angegebenen Dauer
liegt. Die Anmelderin hat nämlich gefunden, daß die dicken Erzeugnisse, die in bekannten
"Wärmebehandlungsöfen bei einer Maximaltemperatur em während einer Dauer unterhalb
der Dauer tm behandelt sind, die durch die Beziehung: 34 log t = 260 - e m M gegeben
ist, worin #M in OC und tm in min (log = Dezimallogarithmus) ausgedrückt sind, eine
Beständigkeit gegenüber der Korrosion unter Spannung in Quer-Kurz-Richtung anfweisen,
die weit unter der des Zustandes "-T73" (oder "T7351" "T7352", "T736", l'T73651",
"T73652" je nach den Erzeugnissen) ist, während die erfindungsgemäß, d. h. während
längerer
Zeitdauern behandelten Erzeugnisse gleichzeitig hohe
mechanische Eigenschaften und eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Tatsächlich besitzen die erfindungsgemäß behandelten Erzeugnisse die folgenden Eigenschaften:
1. Die mechanischen Zugeigenschaften, insbesondere in der Quer-Kurz-Richtung, sind
denen gleichwertig, die nach der bekannten, "T6" (oder "T651") genannten Aushärtunqsbehandlung
vorliegen; ihre mechanischen Fest-igkeitseigenschaften (Bruchfestigkeit Rm und Elastizitätsgrenze
Rp 0,2 bei 0,2 96 bleibender Dehnung) sind über oder gleich 95 96 derjenigen, die
durch "T6" (oder "T651") mit derselben Legierung nach 24 h bei 120 °C für die Legierung
"7475" erhalten werden.
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2. Die Beständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion nach 30 Versuchstagen
ist derjenigen überlegen, die nach der Behandlung "-T76" (oder "T7651") erhalten
wird. Die Beständigkeit gegenüber der Korrosion unter Spannung in der Quer-Kurz-Richtung
der erfindungsgemäß im abwechselnden Eintauch-Austauch-Versuch im Reagens mit 3,5
% NaCl behandelten Erzeugnisse genügt den gegenwärtigen Normen "T73" oder "T736"
der gewalzten, geschmiedeten, gepreßten oder stranggepre3-ten Erzeugnisse gleicher
Dicke und gleicher Legierung (z. B.
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amerikanische Normen QQ-A-250/12E/MIL-A-22771C - AMS 4050").
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Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ist, daß, wenn man
durch irgendeine Maßnahme (z. B. mit hilfe von Thermoelementen oder durch Versuch
mit Erzeugnissen gegebener Form, die unter reproduzierbaren Bedingungen erhitzt
werden) die thermische Kinetik der Erzeugnisse bei der Zwischenanlaßbehandlung kennt,
es möglich ist, diese Behandlung
so zu steuern und abzubrechen,
um dabei die optimalen Eigenschaften zu erzielen. Die Berechnung der Funktion R(T)
kann durch jedes bekannte Mittel, gegebenfalls in wil iclier-Zeit, erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, Erzeugnisse mit besser
reproduzierbaren Verwendungseigensehaften zu erhalten, da sie ermöglicht, die Auswirkung
geringer Unterschiede zwischen den Wärmezklen einer Behandlung gegenüber der anderen
oder von einem Ofen zum anderen auszug-leichen.
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Die Erzeugnisse können mit jeder bekannten Wärmebehandlungseinrichtung,
jedoch vorzugsweise in Ofen mit FlüssigkeitsbädernSwie z. B. Öl- oder Salzbädern/
behandelt werden.
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Im Fall dicker Erzeugnisse von nichthomogenem Querschnitt wird empfohlen,
daß der Parameter R(T) für alle Teile des Erzeugnisses, die unterschiedliche Temperaturentwicklungsregeln
aufweisen, in den oben angegebenen Grenzen liegt, um möglichst homogene Eigenschaften
und Zustände zu erreichen.
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Außerdem hat die Anmelderin beobachtet, daß die behandelten Erzeugnisse
am Ausgang des Zwischenanlassens bereits befriedigende Zugeigenschaften und eine
befriedigende Spannungskorrosionsbeständigkeit haben, jedoch eine durch den kritischen
Faktor K1c der Stärke von Spannungen bei ebener Deformation nach der Norm "ASTM
E 399-74" gemessene Zähigkeit aufweisen, die merklich besser als diejenige ist,
die nach dem Endanlassen erhalten wird. Es kann also in gewissen Fällen von Vorteil
sein, äuf das Zwischenanlassen gemäß der Erfindung kein Endanlassen folgen zu lassen.
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Weiter bemerkte die Anmelderin, daß es besonders vorteilhaft ist,
mit der Anlaßbehandlung gemäß der Erfindung eine Wärmebehandlung bei hoher Temperatur
zu verbinden, wie sie in der FR-PS 2 278 785 oder in der FR-PS 2 256 960 heschrieben
ist.
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Im ersten Fall kann die Vorwärmebehandliing (die in der weiteren
Beschreibung mit A bezeichnet ist) in irgendeinem Augenblick des Herstellungszyklus
vor dem Absehrecken, jedoch vorzugsweise bei der dem Abschrecken selbst vorausgeht
henden Lösungsglühung erfolgen; diese besteht darin, das Erzeugnis auf eine Temperatur
zwischen der Schmelztemperatur (ep) der metastabilen Phasen und der Schmelzbeginntemperatur
(es : solidus) der Legierung im thermodynamischen Gleichgewicht zu bringen. Die
Dauer der Behandlung muß ausreichend sein, um die in den ersten Augenblicken der
Behandlung erscheinenden flüssigen Phasen zu resorbieren. Diese Lsungsglühbehandlung
kann auch in zwei Stufen erfolgen. Beispielsweise sieht man für die Legierung "7475"
eine erste Stufe bei üblicher Temperatur (465 - 488 "C) einer Dauer von 15 min bis
4 h und eine zweite Stufe bei hoher Temperatur (505 bis 535 OC) für 30 bis 90 min
vor.
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Es ist erforderlich, daß der Wasserstoffgehalt niedrig, und zwar
unter 0,5 ppm (Gewicht) vorzugswnise 0,2 oder sogar 0,1 ppm liegt. Es ist besonders
anzuraten, das Erzeugnis nach dem Abschrecken, das allgemein in kaltem Wasser erfolgt,
einer mechanischen Entspannungsbehandlung vor dem Anlassen zu unterwerfen. So ist
es möglich, bei den Legierungen "7075" oder "7475" mechanische Eigenschaften über
denen zu erhalten, die in bekannter Weise mit der Legierung "7050" erhalten werden
(die ihrerseits über denen liegen,
die in bekannter Weise mit den
Legierungen "7075" und "7475" erhalten werden), wobei gleichzeitig Eigenschaften
der Beständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion, der Duktilität und der Zähigkeit
erreicht werden, die gegenüber denen der in bekannter Weise behandelten Legierung
"7050" verbessert sind.
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Im zweiten Fall kann die Vorwärmebehandlung (in der weiteren Beschreibung
mit B bezeichnet) ebenfalls in irgendeinem Augenblick des Herstellungszyklus vor
dem Abschreckvorgang erfolyen; sie besteht darin, das Erzeugnis auf eine Temperatur
zwischen es, d. h. der Solidus-Gleichgewicl-tstemperatur, und eL, d. h. der Liquidus-Temneratur,
während einer Dauer von 0,5 bis 12 h zu bringen, auf welches Halten unmittelbar
eine Stufe bei einer Temperatur unterhalb es vor dem Abkühlen folgt.
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Die Temperaturen es und eL sind Eigenschaften jedes Typs von Legierungen
und können auf mikroskonischen Wege oder durch thermische Analyse bestimmt werden.
Es kann in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, daß das Erzeugnis auf seiner gesamten
Oberfläche mit einem isolierenden 3verzug vor der Lösungsglühung bedeckt wird, die
der obigen Behandlung B folgt, und dann nach einer Lösungsglühung in heißem oder
kochendem Wasser abgeschreckt wird.
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Es ist sehr wichtig, daß im Augenblick der Abschrekkung der Wasserstoffgehalt
des Erzeugnisses unter 0,5 Gew.
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ppm, vorzugsweise unter 0,2 ppm oder sogar 0,1 ppm liegt.
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Das Beschichten der Werkstücke mit einem isolierenden Überzug besteht
darin, durch irgendeine Maßnahme eine vorläufig
haftende Schicht
des feuerfesten isolierenden Stoffes nach einer geeigneten bekannten Methode, wie
z. B. durch Aufpinseln, Aufstäuben, Eintauchen. usw., abzuscheiden. Dieser Vorgang
erfolgt vor der Wärmebehandlung zur Lösungsglühung.
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Die isolierenden überzüge werden gleichzeitig wegen ihrer Wärmeisolationseigenschaften,
ihrer Beständigkeit gegenüber der Wärme und gegenüber Wärmestößen, ihrer Haftung
am Werkstück zur Zeit der Aufbringung, dann während der Lösungsglühung und schließlich
im Lauf des Abschreckens ausgewählt.
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Man erzielte beispielsweise ausgezeichnete Ergebnisse unter Verwendung
einer Mischung geeigneter Anteile von Bariumsulfat, Titanoxid, Natriumsilikat und
Wasser.
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Diese Überzüge werden in möglichst gleichmäßiger Weise auf die gesamte
äußere Oberfläche der zu behandelnden Werkstücke aufgebracht; man begnügt sich meist
damit, eine einzige Schicht aufzubringen, deren nicht kritische Dicke in der Größenordnung
von einigen Zehntel mm bis 1 mm für die viskosen Stoffe reicht.
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Das Abschrecken in warmem oder siedendem Wasser besteht in einem
Eintauchen der Werkstücke in dieses Medium am Ausgang des Lösungsglühofens.
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Ein bevorzugter Verfahrensablauf für die flachen Erzeugnisse ist
der folgende: Behandlung "B" + Lösungsglühung "A oder bekannter Art + Abschrecken
in kaltem Wasser + Entspannung durch 7.lg + Anlassen gemäß der Erfindung.
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Ein bevorzugter Verfahrensablauf für die formgepreßten oder geschmiedeten
Werkstücke ist der folgende: Behandlung "B" + überziehen mit einer isolierenden
Schicht + Lösungsglühung "A" oder bekannter Art + Abschrekken in warmem oder kochendem
Wasser + Anlassen gemäß der Erfindung.
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Diese Behandlungskombination führt zu Erzeuqnl n, die ganz ausgezeichnete
Eigenschaften aufweisen, wie sie nach herkömmlichen Wärmebehandlungsmaßnahmen unmöglich
zu erreichen sind.
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Die gemäß der Kombination von oben beschriebenen Mitteln erhaltenen
Erzeugnisse besitzen gleichzeitig sehr hohe mechanische Zugeigenschaften, eine sehr
gute Spannungskorrosionsbeständigkeit, eine gute Isotropie, eine verbesserte Zähigkeit
und noch geringere innere Spannungen als diejenigen, die durch die Kombination der
gleichen Behandlungen vor dem Abschrecken mit dem bekannten Anlassen des Typs "T73"
oder "T736" erhalten werden.
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Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele elmöglichen ein besseres
Verständnis der Erfindung und eine Veranschaulichung sämtlicher Vorteile.
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Beispiel I Man behandelte Bleche aus der Legierung "7475" im Zustand
"T351" einer Dicke von 75 mm. Diese Bleche hatte vor dem Abschrecken eine Homogenisierung
und eine Lösungsglühung bekannter Art und nach dem Abschrecken eine Zugbehandlung
mit
anschließender Alterung von 5 Tagen bei 20 °C und ein Anlassen entsprechend den
vorliegenden Maßnahmen (ZustAnde "T651" und "T7351") gemäß der Erfindung durchgemacht.
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Die Zwischenanlaßbehandlung gemäß der Erfindung bestand in einem
Eintauchen in ein industrielles Nitrit-Nitrat-Salzbad, das auf eine Temperatur von
225 °C eingeregelt war, worauf ein Abkühlen im Wasser folgte.
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Die Temperatur im Kern des behandelten Bleches gemäß der Erfindung
wurde mittels eines an ein Registriergerät angeschlossenen Thermoelements gemessen,
was den Abbruch der Behandlung am Ende einer Dauer von 12 min für einen Wert R =
1,9 ermöglichte.
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Die Tabelle I zeigt die mechanischen Zugeigenschaften in Quer-Kurz-Richtung
in halber Dicke der Bleche sowie die Lebensdauer von Korrosionsproben unter Spannung
durch Ziehen im 30tägigen Versuch abwechselnden Eintauchens und Austauchens im Reagens
mit 3,5 % NaCl unter einer Last von 300 bis 350 MPa (3 Probestücke je Zustand):
Tabelle I
| Mechantsche Eigen- Korrosion |
| Zustand Wärmebehandlung schaften in Korrosion |
| Quer-Kurz-Richtung unter Spannung |
| Rm Rp0,2 A' Belastung Lebensdauer |
| (MPa) (MPa) % (MPa) (Tage) |
| "T651" 24 h bei 120°C 442 525 9,5 300 4, 4, 6 |
| "T7351" 6 h 1050C + |
| 24 h 1580c 372 456 8,6 300 30 NR * |
| Erfindung 2 h 120°C + |
| 12 min (2Z5°c)** 300 |
| + 16 h max bei und |
| 140 °C 447 514 7,4 350 30 NR |
* Prohen während des 30tätigen Versuchs nicht gebrochen ** Temperatur des Bades
Diese
Ergebnisse zeigen gut die guten dank der Behandlung gemäß der Erfindung erhaltenen
Eigenschaften, sowohl was die mechanischen Zugeigenschaften als auch was die Snannungskorrosionsbeständigkeit
betrifft.
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Beispiel II Bleche aus der Legierung 7475", Zustand "T351", einer
Dicke von 110 mm, machten vor dem Abschrecken entweder eine bekannte Behandlung
oder eine Behandlung oben beschrieb- ner Art bei einer Temperatur von 515 OC durch,
worauf nach dem Abschrecken im kalten Wasser die bekannte Anlaßbehandlunc3 (Zustand
"-T7351") oder die Anlaßbehandlung gemäß der Erfindung folgte, die ein Zwischenanlassen
in einem Ofen mit einem auf eine vorbestimmte Temperatur von 220 OC eingeregelten
Nitrit-Nitrat-Salzbad (Dauer der Behandlung von 18 min führte zu einem Koeffizient
R = 2,3) darstellte. Die Tabelle II gibt die Werte der mechanischen Zugeigenschaften
und der Spannungskorrosionsbeständigkeit wieder, welch letztere in Quer-Kurz-Richtung
nach dem Versuch abwechselnden Eintauchens und Austauchens während 30 Tagen im Reagens
mit 3,5 % NaCl ausgewertet wurde, Der Vergleich der nach dem Anlassen gemäß der
Erfindung und nach den bekannten Behandlungen erhaltenen Werte zeigt den Anstieg
der mechanischen Zugeigenschaften und der Spannungskorrosionsbeständigkeit, der
durch die Kombination der Behandlung A mit dem Anlassen gemäß der Erfindung erhalten
wird.
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Tabelle II
| Mechanische |
| Eigenschaften Korrosion unter Spannung |
| Legierung Behandlung Anlassen Rm Rp=,2 A Belastung Lebensdauer |
| vorm Abschrecken (MPa) (MPa) % (MPa) Tage |
| "7475" klassisch "T7351" - 6 h |
| bei 105 °C + |
| 24 h bei 158 °C 441 348 8,1 280 30 NR## |
| Behnadlung A ebenso 471 388 7,5 300 30 NR## |
| klassisch Erfindung |
| 4 h bei 120 °C |
| + 18 min bei |
| 220°C * |
| + 48 h 120°C 483 409 6,8 320 30 NR## |
| Behandlung A Erfindung |
| ebenso 522 455 6,2 350 30 NR## |
| "7050" klassich "T73651* - 24 h |
| bei 120 °C + |
| 12 h bei 177 °C 482 427 6,5 300 30 NR## |
*) Badtemperatur ## NR = nicht gebrochen
Beispiel III Geschmiedete
Platinen einer Dicke von 150 mm aus der Legierung " n7475 machten vor dem Abschrecken
eine bekannte Behandlung oder eine Behandlung des Typs B (Temperatur oherhalb von
540 "C) durch; sie wurden mit dem weiter oben beschriebenen isolierenden Ueberzug
beschichtet, in Wasser bei 70 °C abgeschreckt und dann mit einem bekannten Anlassen
oder einer Anlaßbehandlung gemäß der Erfindung behandelt, bei der ein Zwischenanlassen
in einem auf einer vorbestimmten Temperatur von 220 °C gehaltenen Salzbad erfolgte.
Die Eintauchdauer im Salzbad war 19 min (R = 1,95). Die gleiche Behandlung wurde
mit einer Platine gleicher Dicke aus der Legierung "7050" vorgenommen, die vor dem
Abschrecken eine bekannte Behandlung, dann eine Aufbringung eines isolierenden Überzugs,
eine bekannte Anlaßbehandlung oder eine Anlaßbehandlung gemäß der Erfindunfr (Eintauchdauer
25 min; R = 2,1) durchgemacht hatte. Die mechanischen Zugeigenschaften und die Beständigkeit
gegenüber der Korrosion unter Spannung in der Quer-Kurz-Richtung wurden in halber
Wanddicke wie in den vorhergehenden Beispielen gemessen. Der Wert des kritischen
Faktors der Stärke von Spannungen (KIC) in Ouer-Kurz-Richtung (Richtung S - L) ist
ebenfalls in der Tabelle III angegeben.
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Tabellle III
| Mechanische Eigenschaften Korrosion unter Spannung |
| Legierung Behandlung Anlassen Rm Rp=,2 A KIC Belastung Lebensdauer |
| vorm Abschrecken (MPa) (MPa) % (MPa #m) (MPa) Tage |
| "7475" klassisch "T7351" - 6 h bei |
| 105 °C + 8 h |
| bei 177 °C 418 377 10,1 36 250 30 NR## |
| Behandlung B ebenso 449 387 9,4 40 300 30 NR## |
| Behandlung B Erfindung |
| 2 h bei 120 °C |
| + 19 min (220°C)* |
| + 24 h bei 120°C * 495 449 8,6 34,2 350 30 NR## |
| "7050" klassich "T73651* - 24 h |
| bei 120 °C + 12 h |
| bei 177 °C 454 392 6,4 26,6 250 30 NR## |
| klasisch Erfindung |
| 2 h bei 120°C |
| + 25 min (220 °C)* |
| + 16 h bei 140°C 487 432 6,2 25,8 300 30 NR## |
| Norm### Legierung "7050" |
| "AMS 4107 klassisch Zustand "R736" 455 372 3,0 190 30 NR## |
*) Badtemperatur ## Nr = nicht gebrochen ###)= Legierung "7050"
Beispiel
IV Dieses Beispiel bezieht sich auf gepreßte Werkstücke aus der Legierung "7475"
und wird durch die Zeichnung veranschaulicht; darin zeigen: Figur 1 ein gepreßtes
Werkstück zur Durchführung der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung; Figur 2 das
gleiche Werkstück nach einer ersten Maschinenbearbeitung nach der Behandlung; Figur
3 das gleiche Werkstück nach einer zweiten 51aschinenbearbeitung; und Figur 4 ein
Schema zur Erläuterung des Verfahrens zur Messung der Maschinenbearbeitungsverformungen.
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Das in Figur 1 dargestellte Werkstück weist einen massiven Teil 1
oder Absatz einer Dicke von 100 mm und Fächer 2, 3 und 4 auf, wobei das Fach 4 seitlich
geöffnet ist und einen Holm bildet. Diese Fächer sind von Rippen 5 begrenzt.
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Vier Werkstücke dieser Art machten die folgenden Wärmebehandlungen
durch: Tabelle IV
| Werkstück Behandlung Überzug Abschrenken Anlassen |
| vorm Abschrenken |
| 1 klassisch Wasser "T73" (6 h |
| (T max = 467°C) ohne 70°C bei 105 °C |
| + 8 h bei |
| 177 °C) |
| 2 ebenso mit " ebenso |
| 3 ebenso " " erfindungs- |
| gemäß |
| 4 Typ B (T+ 540 OC) n Wasser |
| 100°C |
Das Anlassen gemäß der Erfindung bestand aus einem Voranlassen
von 2 h bei 120 OC, worauf ein Eintauchen des Werkstücks in ein auf eine vorbestimmte
Temperatur von 222 bC gebrachtes Salzbad folgte. In halber Wanddicke in den Böden
der Fächer 2, 3 und 4, der Rippen 5 und des Absatzes t angebrachte Thermoelemente
ermöglichten die Registrierung der Entwicklung der Temperatur in jedem Teil des
Werkstücks beim kontinuierlichen Anstieg der Temperatur. Das Werkstück wurde aus
dem Salzbad entnommen und in Wasser abgekühlt, wenn die Werte R an allen Punkten
des Werkstücks die erfindungsgemät beanspruchten Werte erreicht hatten. Die Gesamtdauer
des Eintauchens im Salzbad von 222 OC war 16 min, und die Werte von R lagen zwischen
1,8 (für den Absatz) und 2,9 (für die Böden der Fächer). Das Werkstück wurde anschließend
48 h bei 120 "C angelassen.
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Um die Restspannungen in den behandelten Werkstücken zu ermitteln
und aufzuzeigen, nahm man zwei aufeinanderfolgende Maschinenbearbeitungen vor: 1.
Beseitigung der den Boden des Holms 4 bildenden Fachwand durch spanabhebende Bearbeitung
und Messung der Änderung des Abstandes zwischen den beiden Armen des Holms vor und
nach der Beseitigung des Fachs (Fig. 2).
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2. Völlige Maschinenbearbeitung der Oberseite des Werkstücks, um
sämtliche die Wände des Holms 4 und die Fächer im oberen Teil des Werkstücks bildenden
Rippen (Fig. 3) zu beseitigen.
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3. Spannen des Werkstücks auf der ebenen Fläche des Absatzes 1 und
Messung der änderung der Seiten an den Punkten 6, 7, 8, 9, 10, 11 der Figur 4.
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Die mechanischen Zugeigenschaften wurden an den genommenen Proben
in Quer-Längs-Richtung in halber Wanddicke des Werkstücks im Absatz und in den Fachwänden
gemessen. Die Beständigkeit gegenüber der Spannungskorrosion wurde in Quer-Kurz-Richtung
an den entnommenen Proben in halber Wanddicke des Absatzes (dicker Teil) durch Versuche
abwechselnden Ein-und Austauchens im Reagens mit 3,5 96 NaCl ausgewertet.
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Die angelegte Spannung war 320 MPa, und die Dauer des Versuchs war
30 Tage. Die Ergebnisse sind in der Tabelle V angegeben.
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Diese Ergebnisse zeigen die sehr merkliche Verringerung der Maschinenbearbeitungs-Deformationen
nach dem Abschrecken (und damit der Restspannungen), die durch die Kombinationen
folgender Behandlungen erhalten wurde: 1. Bekannte Behandlung vor dem Abschrecken
+ Überzug + Abschrecken in lauwarmem oder warmem Wasser + Anlassen gemäß der Erfindung,
oder 2. Behandlung des Typs B vor dem Abschrecken + Überzug + Abschrecken im kochenden
Wasser + Anlassen gemäß der Erfindung.
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Diese Verringerung der Maschinenbearbeitungs-Deformationen ist mit
einem Kompromiß der mechanischen Zugeigenschaften und der Beständigkeit gegenüber
der Spannungskorrosion über dem des Standes der Technik verbunden.
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Tabelle V
| Werkstück Mechanische Zugeigenschaften Bearbeitungsverformungen
Korrosion |
| Quer-Lang-Richtung (MPa) (in mm) unter Span- |
| Absatz Fach Zwischen Punkt Mittel nung 320 MPa |
| RM Rp0,2 A% Rm Rp0,2 A % Armen des 6 d. Punkte Lebensdauer |
| Holms 7 + 8 + 9 (in Tagen) |
| + 10 + 11 |
| 1 492 425 9,9 541 479 12,9 1,75 1,30 2,55 30 NR * |
| 2 478 408 10,3 530 472 12,7 0,90 0,65 1,75 30 NR * |
| 3 529 475 9,4 561 529 12,0 0,35 0,45 1,25 30 NR* |
| 4 508 436 10,2 548 492 12,8 0,15 0,25 0,60 30 NR * |
*) 30 Nr: Proben in 30 Versuchstagen nicht gebrochen