DE3345309C2 - Verwendung eines wässriges Abschreckmediums für Leichtmetall-Legierungen - Google Patents
Verwendung eines wässriges Abschreckmediums für Leichtmetall-LegierungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines wäßrigen Abschreckmediums
gemäß Anspruch 1.
In der FR-PS 25 07 209 wird ein wäßriges Abschreckmedium
auf der Basis eines wasserlöslichen organischen Polymeren
für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen und Eisenlegie
rungen und insbesondere von Kohlenstoffstählen und legier
ten Stählen beschrieben und beansprucht, mit dessen Hilfe
die Dauer der Abkühlung über eine Dampfhaut verkürzt, die
Abkühlgeschwindigkeit während der Abkühlung über die Dampf
haut vergrößert und während der Abkühlung unter Blasenbildung
verringert werden kann, wobei die maximale Abkühlgeschwindig
keit zu Beginn dieser Phase liegt, und mit dem die Ausfäl
lung des organischen Polymeren auf den abgeschreckten Werk
stücken verhindert werden kann. Dieses Abschreck
medium enthält 0,1 bis 30 Gew.-% eines Polyoxy
alkylenglykolethers mit einer Molmasse von 4000
bis 30 000 und vorzugsweise von 10 000 bis 12 000
oder von 20 000 bis 25 000 sowie 0,5 bis 15 Gew.-%
eines Korrosionsschutz-Zusatzes, ausgewählt unter
den Salzen von Oxosäuren mit 7 bis 13 Kohlenstoff
atomen und einem Alkanolamin sowie den Alkanolamin
zimtsäureestern; der Rest des Mittels ist Wasser.
Es ist jedoch bekannt, daß das Abschrecken von
Legierungen auf der Basis von Leichtmetallen, ins
besondere Aluminium, ein anderer Vorgang ist als das
Abschrecken von Stählen, da die strukturellen Er
scheinungen von anderer Art sind.
Es war Aufgabe der Erfindung, ein wäßriges Abschreck
mittel für Leichtmetall-, insbesondere Aluminium
legierungen anzugeben, das es ermöglicht, die
Legierungen in dem kritischen Abschreckbereich
(400-250°C) schnell abzuschrecken, ohne die Metall
haut (den Oberflächenbereich des Erzeugnisses) über
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
dium sich auch für das Abschrecken von Legierungen auf
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 Verwendung des wäßrigen
Abschreckmediums gemäß der FR-PS 25 07 209 auf Leichtmetall-Le
gierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Ausführung der Erfin
dung:
Es wurden Vergleichsversuche ausgeführt, indem als Bezugs-Ab
schreckmedium Wasser von 20°C und 60°C verwendet wurde. Die er
findungsgemäß verwendeten Abschreckmedien waren eine wäßrige Lösung von
15 Gew.-% Polyoxyalkylenglykolether mit einer Molekularmasse
von 20 000, bei dem die Alkylengruppen ein Gemisch aus Ethylen-
und Propylengruppen sind plus 4 Vol-% eines Salzes einer
C₉-Oxosäure mit einem Gemisch von Mono-, Di- und Triisopropa
nolamin als Korrosionsschutz-Zusatz (nachfolgend abgekürzt
bezeichnet als 15/4) und eine wäßrige Lösung von 12 Gew.-% des
gleichen Polyoxyalkylenglykolethers unter Zusatz von 5 Vol.-% des
erwähnten Aminsalzes (nachfolgend abgekürzt 12/5).
Es wurden Prüfkörper, beginnend bei 500°C, abgeschreckt. Fol
gendes wurde festgestellt:
- 1. Die Länge des Bereichs oder Zustandes der Abkühlung über eine Dampfhaut und ihre Beständigkeit bei hoher Temperatur (500-480°C) wurden erhöht,
- 2. die Abkühlgeschwindigkeit im kritischen Abschreckbereich (400-250°C) wurde wesentlich erhöht,
- 3. allgemein wurde die Reproduzierbarkeit des Abschreckvor gangs sichergestellt, was in heißem oder kaltem Wasser über haupt nicht der Fall ist.
Man erhielt beschleunigte Abkühlung zwischen 50 und 250°C
für folgende optimale Zusammensetzungen:
Polyoxyalkylenglykolether/Aminsalz von C₉-Oxosäure 15/4, 12/5 und 10/6 (jeweils bezogen auf das Gewicht).
Polyoxyalkylenglykolether/Aminsalz von C₉-Oxosäure 15/4, 12/5 und 10/6 (jeweils bezogen auf das Gewicht).
Diese Lösungen geben äquivalente oder leicht überlegene (Poly
oxyalkylenglykolether 15 Gew.-%) Abkühlgeschwindigkeiten im Bereich
der hohen Temperaturen (500-400°C), verglichen mit den Ge
schwindigkeiten, die man im nicht bewegten oder nicht gerührten
Wasser von 60°C erhält, sowie einen weniger plötzlichen Über
gang zwischen der Abkühlung über die Dampfhaut und der Abküh
lung über Blasenbildung als im Wasser von 60°C; dies ist gün
stig für die Dimensionsstabilität (Formbeständigkeit) der ab
geschreckten Erzeugnisse.
Da die Abkühlgeschwindigkeiten im kritischen Abschreckbereich
(400-250°C) um 30 bis 50% (unter der Oberfläche) geringer sind
als die Abkühlgeschwindigkeiten, die man im nicht bewegten Was
ser von 60°C erzielt, werden diese Abschrecklösungen bzw. Ab
schreckmedien vorzugsweise für relativ dünne Erzeugnisse aus
hochwertigen Aluminium-Legierungen (7075) oder für stärkere Er
zeugnisse aus Legierungen mit einer geringeren kritischen Ab
schreckgeschwindigkeit (6061, 7020, 7010 oder analoge Legierun
gen) angewandt (Angaben nach dem internationalen Legierungsregister).
In den nachfolgenden Tabellen sind die Versuchsergebnisse zu
sammengefaßt, die beim Abschrecken von Aluminiumlegierungen er
zielt wurden und die Bedeutung der wäßrigen, konzentrierten
Lösungen des Polyoxyalkylenglykolethers und des Salzes von
C₉-Oxosäure als Korrosionsschutz-Zusatz zeigen:
Versuchsbedingungen:
Optimale Bedingungen: Wäßrige Lösung enthaltend 5-20 Gew.-%
Polyoxyalkylenglykolether/2-10 Gew.-%
Aminsalz von C₉-Oxosäure (5-20/2-10),
Bevorzugte Prüfbedingungen: 15/4 und 12/5.
Optimale Bedingungen: Wäßrige Lösung enthaltend 5-20 Gew.-%
Polyoxyalkylenglykolether/2-10 Gew.-%
Aminsalz von C₉-Oxosäure (5-20/2-10),
Bevorzugte Prüfbedingungen: 15/4 und 12/5.
Dieser Versuch diente dazu, die durch das Abschrecken hervorge
rufene Deformation zu bewerten. Der Versuch wurde ausgeführt
mit einem Rohr aus AU4G (2017), L=230 mm, ø=60 mm, D (Wand
stärke)=2,5 mm, das entlang einer Mantellinie geschlitzt war
mit einem Abstand von 25 mm zwischen den Schlitzkanten.
Das Rohr war zuvor 15 min bei 485°C behandelt worden, um es in
einen Zustand der festen Lösung zu bringen.
Es wurden verschiedene Probesätze mit jeweils 4 Rohren behan
delt, die durch vertikales Eintauchen in eine Wanne von 100 l
ohne Rühren abgeschreckt wurden. Anschließend wurde das Zusam
menziehen (-) oder das Auseinanderziehen (+) der Schlitzkanten
in 5 Punkten gemessen, die jeweils 40 mm voneinander entfernt
waren, und der Mittelwert der 5 Messungen für jedes der 4 Rohre
ermittelt.
Vergleichsversuche wurden durch Abschrecken in der Luft, in Wasser von
20°C, in Wasser von 60°C und in einer 10 Gew.-% Polyoxyalkylenglykol
ether-Lösung ohne irgendeinen Zusatz ausgeführt. Die Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle I aufgeführt.
Es wurde dann der Einfluß des Abschreckvorganges auf
die mechanischen Eigenschaften und die Deformation von
Blechen aus 7075 (AZ8GU) mit den Abmessungen 400×400×8 mm
gemessen, die durch schnelles vertikales Ein
tauchen in Wannen à 200 l abgeschreckt wurden. Die
Bleche waren zuvor in klassischer Weise 4 Stunden bei
480°C behandelt worden, um den Zustand der festen Lö
sung hervorzurufen.
Vergleichsversuche wurden in Wasser von 20°C und von
60°C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle II aufgeführt.
Die Legierungsbezeichnungen AU4G und AZ8GU sind Bezeichnungen nach
der französischen Pechiney-Norm.
Die Abschreckmedien auf der Basis von Polyoxyalkylenglykolether
mit einer Molekularmasse von 20 000, bei dem die Alkylengruppen
ein Gemisch aus Ethylen- und Propylengruppen sind, und eines
Salzes einer C₉-Oxosäure mit einem Gemisch von Mono-, Di- und
Triisopropanolaminen 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, preßge
formte Erzeugnisse mit komplizierten Formen).
Die Abschreckmedien ermöglichen es, die durch den Abschreckvor
gang hervorgerufenen Deformationen zu vermeiden unter Beibehal
tung der vorteilhaften mechanischen Eigenschaften; dies macht
diese erfindungsgemäß verwendeten Lösungen besonders interes
sant und wichtig hinsichtlich des Kompromisses zwischen mecha
nischen Eigenschaften und Deformationen oder Restspannungen
beim Abschrecken.
Weiterhin erhält man beim Abschrecken in den erfindungsgemäß
verwendeten Lösungen im Gegensatz zum Abschrecken in warmem
bzw. in heißem Wasser (40°C oder mehr) reproduzierbare Ergeb
nisse; dies verbessert die Zuverlässigkeit der Herstellungsvor
gänge und ermöglicht es, die Spannungen und die Kosten für das
Erhitzen der Wanne mit Abschreckwasser zu vermeiden.
Claims (5)
1. Verwendung eines wäßrigen Abschreckmediums, aus 0,1
bis 30 Gew.-% Polyoxyalkylenglykolether mit einer Molekular
masse von 4000 bis 30 000 und 0,5 bis 15 Gew.-% eines Anti
korrosions-Zusatzes, ausgewählt unter den Salzen von Oxosäuren
mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen und eines Alkanolamins und den
Alkanolamin-zimtsäureestern, und Wasser als Rest für Leicht
metall-Legierungen.
2. Verwendung des Abschreckmediums nach Anspruch 1,
wobei der Polyoxyalkylenglykolether eine Molekularmasse von
10 000 bis 12 000 oder von 20 000 bis 25 000 besitzt, für den
Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung des Abschreckmediums nach Anspruch 1 oder
2 für Aluminium-Legierungen.
4. Verwendung des Abschreckmediums nach Anspruch 1 oder
2, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Polyoxyalkylenglykolether und 2
bis 10 Gew.-% Antikorrosions-Zusatz, für den Zweck nach An
spruch 1 oder 3.
5. Verwendung des Abschreckmediums nach einem der An
sprüche 1, 2 oder 4, enthaltend 12 bis 15 Gew.-% Polyoxy
alkylenglykolether mit einer Molekularmasse von 20 000, bei dem
die Alkylengruppen ein Gemisch aus Ethylen- und Propylengruppen
sind, und 4 bis 5 Vol.-% eines Salzes einer C₉-Oxosäure mit
einem Gemisch von Mono-, Di- und Triisopropanolamin für den
Zweck nach Anspruch 1 oder 3.
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Legal Events
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Owner name: IMPAR S.A., SAINT GERMAIN EN LAYE, FR |
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| D2 | Grant after examination | ||
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