DE3345309A1

DE3345309A1 - Waessriges abschreckmedium fuer leichtmetall-legierungen

Info

Publication number: DE3345309A1
Application number: DE19833345309
Authority: DE
Inventors: Bruno 38120 Saint Egreve Dubost; Francois 54000 Nancy Moreaux; Jean-Michel 54350 Mont Saint Martin Naud; Jacques 78760 Jouars-Pontchartrain Olivier; Francoise 92300 Levallois Perret Reyrol; Elisabeth 78120 Sonchamp Schoch
Original assignee: Servimetal 75008 Paris; Servimetal SA
Current assignee: Impar SA
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1984-06-20
Anticipated expiration: 2003-12-15
Also published as: NO834629L; FI834588A0; ES528064A0; CH657153A5; GB8333466D0; FR2538002B2; NO162867C; FR2538002A2; IT1169970B; GB2131836B; FI74049B; GB2131836A; SE8306924L; SE460542B; DE3345309C2; FI74049C; HU193543B; BE898453A; SE8306924D0; GR78999B

Description

Die Erfindung betrifft ein wässriges Abschreckmecium für Leichtmetall-Legierungen, . insbesondere von Aluminiumlegierungpn.

In de- FR-PS 25 07 209 ( = DE-OS 32 20 93^ ) wird ein wässriges Abschreckmedium auf der Basis eines wesserlöslichen organischen Polymeren für die Wärmebehandlung von Metallen und Eisenlegierungen und insbesondere von Kohlenstoffstählen und legierten Stählen beschrieben und beansprucht, mit dessen Hilfe die Dauer der Abkühlung über eine Dampfhaut verkürzt, die Abkühlgeschwindigkeit während der Abkühlung über die Dampfhaut vergrößert und während der Abkühlung unter Blasenbildung verringert werden kann, wobei die maximale Abkühlgeschwindigkeit zu Beginn dieser Phase liegt und mit dem die Ausfällung des organischen Polymeren auf den abgeschreckten Werk-

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stücken verhindert werden kann. Dieses Ahpchreckmedium enthält 0,1 bis 30 Gew.-?'' eines Poiyoxyalkylenglykolethers mit einer Molmasse von U GCO bis 30 000 und vorzugsweise von 10 000 bis 12 000 «: oder von ?0 000 bis 25 000 sowie 0,5 bis "5 Gev.-fc eines Korrosionsschutz-Zusatzes, ausgewählt unter den Salzen von 0>:osäuren mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen und einem Alkanolamin sowie den Alkanolarnin-

** zimtsäureestern; der Rest des Mittels ist Wasser.

Es ist jedoch bekennt, daß das Abschrecken von Legierungen auf der Basis von Aluminium ein anderer Vorgang ist als dss Abschrecken von Stählen, da die strukturellen Erscheinungen von anderer Art sind.

Wenn man Legierungen auf der Basis von Aluminium mit Wasser abschreckt, sucht man den bestmöglichen Kompromiß zwischen den mechanischen Zugeigenschaften und der Dimensionsstabilitat von dünnen oder präzisionsgeprägten Erzeugnissen mit als wesentlichem Kriterium der Isothermie der Flächen und der Reproduzierbarkeit der Abkühlungen einerseits und den mechanischen Zugeigenschaften und Restspannungen der Abschreckung von dicken Erzeugnissen anderseits mit als wesentlichem

?^c- Kriterium beschleunigten und reproduzierbarer. Abkühlgeschwindigkeiten, die es ermöglichen, die Legierungen in dem kritischen Abschreckbereich ( ^0C-250° C ) schnell abzuschrecken, ohne die Metallhaut ( den Oberflächenbereich des Erzeugnisses ) über-

30 mäßig zu erweichen, vor allem bei hoher Temperatur, im Bereich von 500 bis 400° C.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das für das Abschrecken von Stählen beschriebene wässrige Me-^T-^q dium sich auch für das Abschrecken von Legierungen auf

wie EMKAROX^R FC 31 wie I.P. 9^K

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der Basis von Aluminium eignet und daß mit seiner Hilfe der bestmögliche Kompromiß zwischen den mechanischen Eigenschaften und der Dimensionsstabilität erzielt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Anwendung des wässrigen Abschreckmediums gemäß der FR-PS 25 07 209 auf Leichtmetall-Legierungen, insbesondere Aluminiumlegieru ngen .

"0 Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Ausführung der Erfindung:

Das Abschreckmedium, dessen Beschaffenheit und Merkmale oben angegeben worden sind, wurde erhalten durch *^c Auflösen des handelsüblichen Polyalkylenglykols

EMKAROX^R FC 31/45000 der Firma Produits Chimiques Ugine Kuhlmann*in Wasser und Zusatz des Korrosionsschutz-Zusatzes I.P. 9 der gleichen Firma.

⁹^ Es wurden Vergleichsversuche ausgeführt, indem als Bezugs-Abschreckmedium Wasser von 20 C und 60 C verwendet wurde. Die erfindungsgemäßen Abschreckmedien waren eine wässrige Lösung von 15 Gew.-% EMKAROX plus 4 Vol.-9t I.P. 9 ( nachfolgend abgekürzt bezeichnet

°' mit 15/4 ) und eine wässrige Lösung von 12 Gew.-9t EMKAROX unter Zusatz von 5 % I.P. 9 ( nachfolgend abgekürzt 12/5 ).

Es wurden Prüfkörper beginnend bei 500° C abgeschreckt. Folgendes wurde festgestellt:

^Λ. Die Länge des Bereichs oder Zustandes der Abkühlung über eine Dampfhaut und ihre Beständigkeit bei hoher Temperatur ( 500-4^0° C ) wurden erhöht,

^7Γ· jetzt ATOCHEM

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2. öie Abkühlgeschwindigkeit im kritischen Abschreckbereich ( 400-250° C ) wurde wesentlich erhöht,

3. allgemein wurde die Reproduzierbarkeit des Ab-

schreckvorganges sichergestellt, was im heißem oder kaltem Wasser überhaupt nicht der Fall ist.

Man erhielt beschleunigte Abkühlungen zwischen 50 und 250 C für folgende optimale Zusammensetzungen:

'° 15 % EMKAROX FC31 + 4 % I.P. 9 (bezogen auf

das Gewicht)

12 % EFJCAROX FC31 + 5 % I.P. 9 (bezogen auf

das Gewicht)

10 % EMKAROX FC31 + 6 % I.P. 9 (bezogen auf

das Gewicht)

Diese Lösungen geben äquivalente oder leicht überlegene ( EMKAROX < 15 %) Abkühlgeschwindigkeiten

in Bereich der hohen Temperaturen ( 500-400° C ),ver-

glichen mit den Geschwindigkeiten ,die man im nicht

bewegten oder nicht gerührten Wasser von 60° C erhält, sowie einen weniger plötzlichen Übergang zwischen der Abkühlung über die Dampfhaut und der Abkühlung über· Blasenbildung als im Wasser von 60 C; dies ist günstig für die Dimensionsstabilität { Formbeständigkeit ) der abgeschreckten Erzeugnisse.

Da die Abkühlgeschv.'indigkeiten im kritischen Abschreckbereich ( 400-250° C ) um 30 bis 50 % ( unter der Oberfläche ) geringer sind als die Abküh3 geschwindigkeiten, die man im nicht bewegten Wasser von 60 C erzielt, werden diese Abschrecklösungen bzw. Abschreckmedien vorzugsweise für relativ dünne Erzeugnisse aus

hochwertigen Aluminium-Legierungen ( 7075 ) oder für 3^

stärkere Erzeugnisse aus Legiex-ungen mit einer geringeren

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kritischen Abschreckgeschv.-incigkeit ( 606", 702C, 70"¹O oder analoge Legierungen ) angewandt.

In den nachfolgenden Tabellen sind die Ve^suchsergebnisse zusammengefaßt, die beim Abschrecken von Aluminiuraleg:!erungen erzielt wurden und die Bedeutung der wässrigen, konzentrierten Lösungen von EMKAROX + I.P.9 zeigen:

Ό Versuchsbedindungen:

Optimale Bedingungen: Wässrige Lösung enthaltend 5 bis 20 Gew.-% EMKAROX FC ?V"5 000 + 2 bis ^O Γ I.P.9
Bevorzugte Prüfbedingungen: 15 % EMKAROX +

'5 4 % I.P.9 ( Kurzbezeichnung 15/4 ) und 12 %

EMKAROX + 5 % I.P.9 ( Kurzbezeichnung 12/5 )

Beispiel 1

Dieser Versuch diente dazu, die durch das Abschrecken ■° hervorgerufene Deformation zu bewerten. Der Versuch wurde ausgeführt mit einem Rohr aus AU4G ( 20^7 ), L = 2?0 mm, 0 = 60 mm, D = 2,5 mm, das entlang einer Mantellinie geschlitzt war mit einem Abstand von 25 mm zwischen den Schlitzkanten.

Das Rohr war zuvor ^ 5 Minuten bei 485 C behandelt worden, um es in einen Zustand der festen Lösung zu bringen.

Es wurden, verschiedene Probesätze mit jeweils 4 Rohren ■^r> behandelt, die durch vertikales Eintauchen in eine

Wanne von ¹OO 1 ohne Rühren abgeschreckt wurden. Anschließend wurde des Zusammenziehen (. - ) oder das Aur.e.inanierziehen ( + ) der Schlitzkanten in 5 Punkten gemessen, die jeweils 40 mm voneinander entfernt waren ^r und der Mittelwert der 5 Messungen für jeies der 4 Rohre

= Wandstärke

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ermittelt.

eichsversuche wurden durch Abschrecken in der Luft, in Wasser von 20° C, in Wasser von 60° C und in einer 10 % EMKAROX-Lösung ohne irgendeinen Zusatz ausgeführt.Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

Beispiel 2

"1 Es wurde dann der Einfluß des Abschreckvorganges auf die mechanischen Eigenschaften und die Deformation von Blechen aus 7075 ( AZ8GU ) mit den Abmessungen 400 χ *«0 χ 8 mmm gemessen, die durch schnelles vertikales Eintauchen in Wannen ä 200 1 abgeschreckt wurden. Die

"^c· Bleche waren zuvor in klassischer V/eise Λ Stunden be:! £80° C- behandelt worden, um den Zustand der festen Lösung hervorzurufen.

Vergleichsversuche wurden in Wasser von 20 C und von 60 C durchgeführt.Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt.

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Tabelle I

Abschreck-	C	Abschreck	Deformation der Rohre in	0,14	2	3	mm	0,06	Mittel	Abstand
medium	C	geschwindig		0,58	+ 0,08	+ 0,10		0,61	wert	Minimum/
	10 %	keit ο	1	0,26	+ 0,50	+ 0,30		0,08		Maximum
Luft		1,1	+	0,33	+ 0,05	- 0,03	+	0,14	+ 0,0095	0,02/0,18
H₂O 20°		600	+	0,05	+ 0,12	+ 0,15	+	0,06	+ 0,50	0,22/0,92
i 0 60°	200	+	0,10	+ 0,06	+ 0,07	+	0,09	+ 0,11	-O,O9/+O,3O
2MKAR0X	^90	+		+ 0,07	+ 0,08	+	+ 0,19	0,08/0,37
15//X	RO			+	+ 0,06	0/0,10
'2/5	* 00	+	+	+ 0,0085	0/0,14

Tabelle II

-0

Ab s ch re ck medium	Streckgrenze	Bruchlast	Dehnung	Deforme Pfeil	ition in Ziegel	Abkühlge- ! schwindigkeit
	Rp 0,2 hb	Rm, hb	A %	mm	ram	°C/s
HpO 20° C	493	568	11,6	1.5	1,5	200
HpO 60° C	438	559	12,5	5	7	60-100
		543	13	O	O	25
	469	55"¹	14,2	O	O	30

ι ;

CO CO

cn CO CD CD

Schlußfolgerung

Die Abschreckmedicn euf der Basis von EMKAROX + I.P. 9 sind von besonderer Bedeutung für dünne Erzeugnisse mit ausgeprägten Eigenschaften, die in hohem Maße dem Risiko der Deformation unterliegen ( präzisionsgetriebene bzw. -geprägte Erzeugnisse, extrudierte Erzeugnisse, pressgeformte Erzeugnisse mit komplizierten Formen ).

Die Abschreckmedien ermöglichen es. die durch den Abschreckvorgang hervorgerufenen Deformationen zu vermeiden, unter Beibehaltung der vorteilhaften mechanischen Eigenschaften; dies macht diese Lösungen aus EMKAROX + I.P. 9 besonders interessant und wichtig hinsichtlich des Kompromisses zwischen mechanischen Eigenschaften und Deformationen oder Restspannungen beim Abschrecken.

WeiteThin erhält man beim Abschrecken in den Lösungen aus EMKAROX + I.P. 9, im Gegensatz zum Abschrecken in v/armen bzw. in heißem V/asser ( ^-0 C oder mehr ) reproduzierbare Ergebnisse: dies verbessert die Zuverlässigkeit der Herstellungsvorgänge und ermöglicht es die Spannungen und die Kosten für das Erhitzen der Wanne mit Abschreckvssser zu vermeiden.

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Claims

Patentansprüche

M .) Verwendung eines wässrigen Abschreckmediums enthaltend 0,1 bis 30 Gew,~% Polyoxyalkylenglykolether mit einer Molekularmasse von 4 000-30 000, vorzugsweise von TO 000 bis 12 000 oder von 20 000 bis 25 000/und aus 0,5 bis 15 Gew.-% 5 eines Antikorrosions-Zusatzes, ausgewählt unter den Salzen von Oxosäuren mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen eines Alkanolamine und den Alkanolamin-zimtsäureestern, für Leichtmetall-Legierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen.

10 2. Verwendung des wässrigen Abschreckmediums enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Polyoxyalkylenglykolether und 2 bis 10 Gew.-Antikorrosions-Zusatz nach Anspruch 1.

3. Verwendung des wäßrigen Abschreckmediums enthaltend

12 bis 15 Gew.-% EMKAROX^R FC 31/45000 und 4 bis 5 % I.P. 9^R

nach Anspruch 1.

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