DE3330814C2

DE3330814C2 - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumprodukten

Info

Publication number: DE3330814C2
Application number: DE3330814A
Authority: DE
Inventors: Peter Pfungen Furrer; Jürgen 7705 Steisslingen Timm; Frank 7700 Singen Wehner
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1983-08-23
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1986-10-02
Also published as: NO162081B; EP0140827B1; NO843337L; NO162081C; US4483719A; CH654027A5; ATE29742T1; DE3330814A1; EP0140827A1; DE3466247D1

Abstract

In einem Verfahren zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten mit Eisen als vorwiegendes Legierungselement, welche bei Enddicke, nach einer Glühung bei mindestens 250°C, eine Korngröße von weniger als 10 μm aufweisen, wird eine Legierung, bestehend aus 0,8 bis 1,5% Eisen, je bis zu 0,5% Silizium und Mangan, wobei die Summe von Silizium und Mangan zwischen 0,2 und 0,8% liegt, und anderen Bestandteilen bis zu je 0,3%, insgesamt bis zu 0,8%, Rest Aluminium, mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit von 2,5 bis 25 cm/min vergossen, nach dem Warmwalzen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 0,5 K/sec auf Temperaturen unter 120°C gebracht und sodann bis zu einer Dickenabnahme von mindestens 75% ohne Zwischenglühung kaltgewalzt sowie die Glühtemperatur bei Enddicke unter 380°C gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten mit Eisen bis ca. 2,5% als vorwiegendes Legierungselement, mit bis 2% Silizium und bis 0,5% Mangan, welche mit einem Abwalzgrad von zumindest 60% auf Enddicke gebracht werden und nach einer Glühung bei Enddicke bei mindestens 25O⁰C eine Korngröße von weniger als 10 μίτι aufweisen.

Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 15 24 354 bekannt.

Unter »Korngröße« ist dabei der durchschnittliche Durchmesser aller vorliegenden Körner zu verstehen. Derart kleine Körner im geglühten Zustand sind unter anderem eine gute Voraussetzung für hohe Festigkeit bzw. Streckgrenze bei gleichzeitig guter Verformbarkeit; dies gilt für alle Dickenbereiche vom mm-Blech zur Folie von wenigen μπι Stärke.

Nach dem Verfahren der eingangs genannten Art GB-PS 15 24 354 werden Walzprodukte aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, mit 1,1 bis 2,5% Fe, bis 2% Si, bis 0,5% Mn, bis 2% Zn und bis 1% Ni sowie Aluminium als Rest. Es erfolgt zuerst Gießen in Form von Tafeln von einer Dicke geringer als 25 mm, mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit von mehr als 25 cm/min, wobei sich intermetallische Teilchen mit einem Durchmesser von 0,05—0,5 μίτι abscheiden. Darauf wird die gegossene Tafel mit mindestens 60% Abwalzgrad gewalzt, worauf ein Glühen des Endproduktes bei 250° bis 400° C erfolgt.

Bei diesem bekannten Verfahren treten nach der Endglühung, die im Bereich zwischen 250 und 400⁰C stattfindet, Korngrößen auf, welche unter 3 μΐη liegen. Dieses Verfahren benötigt jedoch den Einsatz spezieller Gießmaschinen, welche die dortgenannte Erstarrungsgeschwindigkeit von mehr als 25 cm/min ermöglichen. Bei den üblichen Stranggießmethoden aber liegt die Erstarrungsgeschwindigkeit zwischen 5 und 12 cm/min.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein auf niedrig legierten Aluminium-Eisen-Legierungen basierendes Verfahren bereitzustellen, welches unter Verwendung der verbreitet im Einsatz stehenden, halbkontinuierlichen Barren-Strangguß-Anlagen die Herstellung von Walzprodukten erlaubt, bei denen bei Walzendicke, nach einer Glühung bei mindestens 250⁰C, die Körner kleiner als 10 μπι sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung, bestehend aus

0,8 bis 1,5% Eisen, je bis zu 0,5% Silizium und Mangan, wobei die Summe von Silizium und Mangan zwischen 0,2 und 0,8% liegt,

und anderen Bestandteilen bis zu je 0,3% insgesamt bis zu 0,8%, Rest Aluminium,

mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit von 2,5 bis 25 cm/min vergossen wird, nach dem Warmwalzen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 0,5 K/sec auf Temperaturen unter 120⁰C gebracht und sodann mit einer

Dickenabnahme von mindestens 75% auf Enddicke kaltgewalzt wird, wobei bis zu einer Dickenabnahme von ξ

75% ohne Einschaltung einer Zwischenglühung gewalzt wird sowie, daß die Glühtemperatur bei Enddicke f 380° C nicht übersteigt.

Durch die Auswahl der Legierungszusammensetzung sowie die Aufstellung dreier notwendiger, aber leicht einzuhaltender thermomechanischer Fertigungsvorschriften gelang es, für alle Gießmethoden, welche Erstar-

rungsgeschwindigkeiten zwischen 2,5 und 25 cm/min mit sich bringen, ein Verfahren zu definieren, welches bei f\

den geglühten Blechen, Dünnbändern oder Folien, Korngrößen im Bereich zwischen 1 und 5 μπι, in jedem Falle *

aber unter 10 μίτι erzeugt.

Mit zunehmender Endglühtemperatur kann das Verhältnis Verformbarkeit zu Festigkeit gesteigert werden. Dabei stellte sich für die erfindungsgemäß zu verarbeitende Legierung heraus, daß die Glühtemperatur bei Enddicke 380° C nicht übersteigen darf, um mit Sicherheit Körner von über 10 μπι zu vermeiden.

Ebenfalls kritisch für die Erzeugung feiner Körner sind die dem Warmwalzen folgenden Schritte. Die Versuche zeigten, daß, um die Entstehung feiner Körner nicht zu gefährden, im Bereich zwischen Warmwalzendtemperatur und etwa 120° C die Abkühlgeschwindigkeit 0,5 K/sec nicht unterschreiten darf; die Abkühlgeschwindig-

keit unterhalb 120°C ist diesbezüglich unbedeutend. Solche Abkühlgeschwindigkeiten sind bei einem Durchgang des Bandes durch einen Wasserkasten oder auch bei einer Bandkühlung mittels intensiver Luftströmung zu erreichen.

Der Gewichtsanteil an Eisen muß mindestens 0,8% betragen andernfalls entstehen nach der Endglühung Körner von über 10μπι Größe. Liegt andererseits mehr als !,5% Eisen vor, gelangt man in die Nähe der eutektischen Zusammensetzung; dies birgt die Gefahr der Bildung grober Ausscheidungen beim Guß, welche die Verformbarkeit empfindlich stören würden. Übersteigt der Silizium- oder Mangangehalt 0,5%, oder übersteigt die Summe beider Gehalte 0,8%, so besteht ebenfalls die Gefahr der Bildung grober Ausscheidungen. Bei einer Summe beider Gehalte unter 0,2% wiederum kann die Entstehung einer Korngröße von über 10 μιτι nur schwer vermieden werden.

Es hat sich nach Patentanspruch 2 als vorteilhaft erwiesen, die untere Grenze für den Eisengehalt bei 1,1% und diejenige für Mangan bei 0,25% festzulegen. Bei geringeren Gehalten können Korngrößen auftreten, welche nicht wesentlich unter 10 μπι liegen. Bei Mangangehalten unter 0,25% besteht zudem eine erhöhte Korrosionsanfälligkeit. ■

Die Versuche zeigen, daß sich eine Beschränkung des Fe/Mn-Gewichtsverhä!tnisses zwischen 2,5 und 4,5 besonders günstig auf das Feinkorn auswirkt (Patentanspruch 3).

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert

Beispiel 1

Einfluß der Legierung bei Dünnband

Si

Mn

sonst, je

erfindungsgemäße Legierung El 1,3 0,1 0,4 0,01

konventioneller Dünnbandwerkstoff K 1 0,8 0,7 0,01 0,01

Nach dem Stranggießverfahren werden Barren beider Legierungen von 412 χ 1000 mm Querschnitt mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min gegossen; die Erstarrungsgeschwindigkeit betrug dabei 7 cm/min. Die Barren wurden überfräst, auf 540⁰C vorgewärmt und auf 8 mm warmgewalzt. Das Warmwalzband durchlief einen Wasserkasten und wurde auf 0,7 mm kaltgewalzt. Bei dieser Zwischendicke erfolgte eine 3stündige Glühung bei 350⁰C; danach wurde kalt auf 0,1 mm gewalzt. Nach einer 20stündigen Endglühung bei 32O⁰C wurden folgende Werte erzielt: (die mechanischen Werte in Walzrichtung gemessen)

Rm MPa

Rpo.2
MPa

A(L=IOO)

Korngröße

μΐη

125 95

75 35

Beispiel 2

4 25

Einfluß der Legierung bei Folien

Mn

sonst, je

E2	1,25	0,15	0,35	0,01
E3	1,5	0,25	0,25	0,01
K2	0,55	0,15	0,15	0,01

erfindungsgemäße Legierung erfindungsgemäße Legierung konventioneller Folienwerkstoff

Bis 0,1 mm wurden die beiden Legierungen gleich wie im Beispiel 1 verarbeitet. Im Anschluß wurde auf 13 μπι kaltgewalzt und bei 28O⁰C endgeglüht.

Rm	Rpo.2	A(L=	100)	Korngrößen
115	90	6		7
105	70	6		9
70	35	4		25

Beispiel 3

Einfluß der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Warmwalzen

Si

Mn

sonst, je

0,15

0,3

0,01

Das Fertigungsprocedere entspricht in einem Falle (AE) demjenigen des Beispiels 1, im anderen Falle (AK) wurde es dahingehend abgeändert, daß das Warmwalzband nicht durch einen Wasserkasten geführt, sondern sofort aufgehaspelt wurde.

Rm	Rpo. 2	Mn	A(L=IOO)	sonst, je	Korngröße
AE (erfindungsgemäß) 115 AK 100	70 45	25 16	9 40
Beispiel 4
Einfluß der Endglühtemperatur
Fe Si

0,2

0,4

0,01

30 Bis 0,1 mm wurde obengenannte Legierung wie in Beispiel 1 verarbeitet. Die 20stündige Endglühung wurde jedoch in einer Variante (GE) bei 320°C und in einer anderen Variante (GK) bei 400°C durchgeführt.

Rm

Rpo. 2

A(L = IOO) Korngröße

GE (erfindungsgemäß)	125	80	28	5
GK	115	50	25	15

Beispiel Einfluß des Kaltwalzgrades zwischen Warmwalzdicke und Dicke bei erster Glühung

Die Legierung E 1 wurde wie im Beispiel 1 bis und mit der Wasserkühlung des warmgewalzten Bandes verarbeitet. Weiter wurde das Band bis 2,8 mm kaltgewalzt, 3 Stunden bei 360° C geglüht, bis 0,8 mm weiterge-45 walzt, 3 Stunden bei 350°C geglüht, bis 0,1 mm fertiggewalzt und schließlich, wie in Beispiel 1, 20 Stunden bei 320° C geglüht (KW).

Rm

Rpo. 2

A(L=IOO) Korngröße

E 1 nach Bsp. 1	125	75	29	4
KW	115	55	28	30

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten mit Eisen bis ca. 2,5% als vorwiegendem Legierungseiement, mit bis 2% Silizium und bis 0,5% Mangan, welche mit einem Abwalzgrad von zumindest 60% auf Enddicke gebracht werden und nach einer Glühung bei Enddicke bei mindestens 250°C eine Korngröße von weniger als 10 μπι aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung, bestehend aus

0,8 bis 1,5% Eisen, je bis zu 0,5% Silizium und Mangan, wobei die Summe von Silizium und Mangan zwischen 0,2 und 0,8 liegt,

ίο und anderen Bestandteilen bis zu je 0,3%, insgesamt bis zu 0,8%, Rest Aluminium,

mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit von 2,5 bis 25 cm/min vergossen wird, nach dem Warmwalzen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 0,5 K/sec auf Temperaturen unter 120°C gebracht und sodann mit einer Dickenabnahme von mindestens 75% auf Enddicke kaltgewalzt wird, wobei bis zu einer Dickenabnahme von 75% ohne Einschaltung einer Zwischenglühung gewalzt wird, und die Glühtemperatur bei Enddicke 380° C nicht übersteigt.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Aluminium-Legierung mit mindestens 1,1% Eisen und mindestens 0,25% Mangan.

3. Anwendung nach Anspruch 2 auf eine Legierung, bei der das Gewichtsverhältnis Eisenanteil zu Manganteil zwischen 2,5 und 4,5 liegt.

4. Anwendung nach Anspruch 2 oder 3 auf eine Aluminiumlegierung, die außer Eisen Silizium und Mangan höchstens je 0,1% an weiteren Bestandteilen enthält