DE4303248A1

DE4303248A1 - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech

Info

Publication number: DE4303248A1
Application number: DE4303248A
Authority: DE
Inventors: William A Cassada Iii
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1992-01-02
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: DE4303248C2; CA2088423A1; GB2274655A; FR2701491A1; GB2274655B; US5273594A; JPH06240425A; GB9301751D0; FR2701491B1; CA2088423C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Aluminiumlegierungen, ins besondere auf Aluminiumlegierungen der 2000-Serie, die für die Blechproduktion verwendet werden. Es wird bei diesen Typen von Aluminiumlegierungen eine verbesserte Bruchzähigkeit erreicht, ohne wesentliche Festigkeits verminderung.

In der Flugzeugindustrie wurde generell erkannt, daß ein Weg, den Treibstoff-Wirkungsgrad eines Flugzeuges zu ver bessern, darin besteht, das Baugewicht von Flugzeugen zu verringern. Zur Verringerung des Baugewichtes von Flug zeugen sind Aluminiumlegierungen entwickelt worden, wel che hohe Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnisse in Verbin dung mit hohen Werten der Bruchzähigkeit, der Dauerfestig keit und der Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

Eine Familie der Aluminiumlegierungen, die typischer weise in der kommerziellen Flugzeuganwendung verwendet wird, ist die 2000-Serie der Aluminum Association von registrierten Legierungen.

Es wurden im Stand der Technik weitere Verbesserungen betreffend die Aluminiumlegierungen der 2000-Serie in bezug auf Bruchzähigkeit und Dauerfestigkeit festge stellt durch sorgfältige Kontrolle der Behandlungsschritte während der Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech. Das US-Patent 4 294 625 beschreibt Aluminiumlegierungen, ins besondere Aluminiumlegierungen der 2000-Serie, die durch hohe Festigkeit, sehr hohe Dauerfestigkeit und sehr hohe Bruchzähigkeit charakterisiert sind. Dieses US-Patent offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Blechprodukt aus einer Aluminiumlegierung, die eine hohe Bruchzähig keit hat, umfassend das Gießen der Legierung in einen Körper und Warmbearbeitung des Körpers, um ein Blechpro dukt zu formen. Das Blechprodukt ist dann durch Lösungs glühen behandelt, so daß eine Maximummenge von Kupfer in der Legierung in Mischkristalle gebracht wird. Auf den Lösungsglüh-Behandlungsschritt folgend wird das Blech produkt abgeschreckt, bei Raumtemperatur vorgealtert und kaltgewalzt, um die Dicke des Produktes zu reduzie ren und die Festigkeit zu erhöhen. Auf das Kaltwalzen folgend wird das Produkt gereckt, um Restspannungen in dem Produkt zu entspannen. Der Reckungs-Schritt wird durchgeführt, um das Produkt zu glätten und zu festigen und restliche Abschreck- und/oder Walzspannungen aus dem Produkt zu entfernen. Das oben genannte US-Patent offen bart ein Maximum von 1% Reckung des Blechproduktes, da eine Reckung über 2-3% eine erhöhte Bruchhäufigkeit während des Reckungsprozesses verursacht. Es ist auch schwierig, die gewünschten Werte der Bruchzähigkeit auf rechtzuerhalten, wenn das Produkt mehr als 1% gereckt wird. Strangpressungen werden 1-2% gereckt, wie es normalerweise für alle kommerziellen Legierungen gefor dert wird. Da jedoch Strangpressungen nicht kaltgewalzt sind, sind sie vor dem Recken in einem relativ weichen Zustand. Deshalb sind Strangpressungen generell nicht anfällig für eine erhöhte Bruchhäufigkeit während des Reckens um mehr als 1%.

Jedoch traf man auf Schwierigkeiten bei Aluminiumlegie rungen der 2000-Serie infolge von Eigenschaftsverlusten, wie verringerte Bruchzähigkeit als Ergebnis der endgül tigen Blech-Reckungs-Operationen. Um die gewünschten Festigkeitswerte zu erreichen, kann das endgültige Recken über den in dem genannten US-Patent diskutierten 1%-Wert auf Werte bis zu 3% ausgedehnt werden. Die er höhten Festigkeitswerte des gereckten Bleches werden jedoch auf Kosten der Bruchzähigkeit erreicht. Tatsäch lich ist es nicht möglich, bei diesen erhöhten Festigkei ten minimale Bruchzähigkeitswerte zu erhalten.

Demgemäß hat sich eine Notwendigkeit entwickelt, die Bruchzähigkeitswerte dieser Typen von Aluminiumlegierun gen zu erhöhen, während weiterhin zufriedenstellende Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnisse beibehalten werden.

Um dies zu erreichen, ist durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines 2000-Serie-Aluminium legierungs-Blechproduktes vorgesehen, umfassend folgende Schritte:

a) Gießen der Aluminiumlegierung in einen Block,
b) Formen dieses Blockes in ein Blech,
c) Lösungsglühen des Bleches,
d) Abschrecken des Bleches,
e) Auslagern (Aushärten) des Bleches,
f) Kaltwalzen des Bleches und
g) Recken des Bleches,

wobei dieser Reckungs-Schritt ferner den Schritt um faßt, wenigstens ein Minimum-Zeitintervall zwischen dem Kaltwalz-Schritt und dem Reckungs-Schritt vorzu sehen, so daß das gereckte Aluminiumlegierungs-Blech eine verbesserte Bruchzähigkeit unter Beibehaltung annehmbarer Festigkeitswerte aufweist.

Es wird durch die vorliegende Erfindung auch ein Blech produkt geschaffen, welches durch das Verfahren zur Her stellung eines 2000-Serie-Aluminiumlegierungs-Blechpro duktes hergestellt ist und verbesserte Bruchzähigkeit hat.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden bei spielsweise unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in welchem die Zugfestigkeit als Funktion der Reckungs-Prozente für verschiedene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle auf getragen sind,

Fig. 2 ein anderes Diagramm, in welchem die Streckgrenze als Funktion der Reckungs-Prozente für verschie dene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle aufgetragen sind,

Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Schlagenergie als Funktion der Streckungs-Prozente für verschie dene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle aufgetragen sind und

Fig. 4 ein anderes Diagramm, darstellend die Schlag energie, aufgetragen als Funktion der Streck grenze für verschiedene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Aluminiumlegierungs-Blech, insbesondere 2000-Serie Aluminiumlegierungs-Blech, welches verbesserte Bruchzähigkeit aufweist. Beim Stand der Technik werden diese Typen von Legierungen blockgegossen und in Bleche geformt, lösungsgeglüht, abgeschreckt, ausgelagert, kalt gewalzt und endgültig gereckt. Die vorbekannten endgülti gen Reckungs-Verfahren sind vorgesehen, um Restspannungen in dem Aluminiumlegierungs-Blechprodukt zu entspannen. Neben dem Glätten des Blechproduktes festigt das endgül tige Reckungs-Verfahren das Produkt als Folge einer zu sätzlichen Kaltbearbeitung infolge des Reckens, z. B. um eine 1%-Stufe. Obwohl das endgültige Reckungsverfahren Vorteile betreffend die Ebenheit und Festigkeit mit sich bringt, beeinträchtigt es in einem gewissen Grad nachtei lig die Bruchzähigkeit und die Dauerfestigkeit des Aluminium legierungs-Bleches. Ferner konnte die herkömmliche gewerbs mäßige Praxis, die normalerweise die Reckung auf einen 1%igen Wert beschränkt, nicht einen adäquaten Wert von Restspannungsbeseitigung erreichen, wodurch das Produkt während der darauffolgenden Fabrikationsverarbeitung, wie z. B. die Verarbeitung des Blechproduktes zu einer Flügel haut, schwieriger zu handhaben ist. Z.B. neigen Flügel häute, die eine zufällige Verteilung von Restspannungen enthalten, dazu, sich während der Bearbeitung zu verwer fen, was die Notwendigkeit einer zusätzlichen Hand habung verursacht, um die Verwerfung zu beseitigen. Ein Produkt, welches mit einer adäquaten Restspannungs beseitigung erzeugt ist, kann leichter in die endgültige Produktform verarbeitet werden, wodurch Zeit und durch Extra-Handhabung erforderliche Kosten gespart werden.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die mit der Reduzie rung der Bruchzähigkeit von bekannten Aluminiumlegierungs- Blechprodukten verbundenen Nachteile. Als Ergebnis der Vorsehung wenigstens eines Minimum-Zeitintervalls vor dem endgültigen Reckungs-Verfahren werden Aluminiumle gierungs-Blechprodukte erzeugt, die eine verbesserte Bruchzähigkeit aufweisen. Bei den herkömmlichen Prozessen resultiert das Recken eines Aluminiumlegierungs-Blech produktes in Abnahmen in der Größenordnung von 20% in der Bruchzähigkeit, wenn das endgültige Reckungs-Verfahren ohne auf das Kaltwalzen folgende, absichtliche Wartezeit durchgeführt wird. Durch das Vorsehen einer ausreichen den Zeit zwischen dem Kaltwalzschritt und der endgültigen Reckungsoperation weist das Aluminiumlegierungs-Blechpro dukt der vorliegenden Erfindung weniger Verringerung der Bruchzähigkeit auf, so daß das Endprodukt insgesamt eine verbesserte Bruchzähigkeit aufweist, gegenüber solchen Aluminiumlegierungs-Produkten, die bekannten Verfahren unterworfen sind. Darüber hinaus schafft das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aluminiumlegierungs- Blechprodukt, welches nicht nur eine verbesserte Bruch zähigkeit aufweist, sondern auch akzeptable Werte der Streckgrenze und der Zugfestigkeit.

Vor dem erfindungsgemäßen Schritt des Vorsehens eines Minimum-Zeitintervalls vor der Reckung des Aluminium legierungs-Blechproduktes kann das Aluminiumlegierungs- Blechprodukt unter Verwendung konventioneller Bearbei tungstechniken, die im Stand der Technik gut bekannt sind, hergestellt werden. So kann z. B. die Aluminium legierung geschmolzen und unter Verwendung konventionel ler Verfahren in einen Block gegossen werden, wie z. B. kontinuierlicher direkter Kokillenguß in Kühlkokille (Strangguß). Nach der Formung des Blockes kann die innere Struktur vor der Warmbearbeitung des Blockes in eine gewünschte Blechform homogenisiert werden. Alter nativ kann das Blechprodukt durch andere konventionelle Techniken hergestellt werden, wie z. B. direktes Strang gießen in eine Blechform oder kontinuierliches Strang gießen, gefolgt von Warmbearbeitung.

Die bevorzugten Legierungen für die vorliegende Erfindung schließen Aluminiumlegierungen, ausgewählt aus der 2000- Serie, wie die bei der Aluminum Association registrierte Aluminiumlegierung 2324 ein. Diese Legierung wird typischerweise in der Härte T39 geliefert und als 2324-T39- Blechprodukt bezeichnet. Dieses Produkt hat gemäß der von der Aluminum Association-Veröffentlichung "TEMPERS for Aluminum and Aluminum Alloy Pruducts" 1. August 1989:

Standard-2024-Lösungsglühung und Abschreckung, gefolgt von 11% nomi nalem Walzen und 1% minimalen Reckungs-Spannungsbeseitigung.

Die registrierten Grenzen für die Legierungszusammenset zung vom Februar 1991 schließen folgende Elemente in Gewichtsprozenten ein, max. 0,10 Silizium, max. 0,12 Eisen, 3,8-4,4 Kupfer, 0,30-0,9 Mangan, 1,2-1,8 Magnesium, max. 0,10 Chrom, max. 0,25 Zink, max. 0,15 Titan und der Rest Aluminium und zufällige Verunreinigungen (jede max. 0,05, gesamt max. 0,15).

Wie für diese Typen von ausscheidungshärtbaren Legierun gen wird das Aluminiumlegierungs-Blechprodukt der vorlie genden Erfindung nach dem Warmbearbeitungsschritt lösungs geglüht. Nach der Lösungsglühung wird das Blechprodukt abgeschreckt, vorgealtert und zu einer vorbestimmten Dicke kaltgewalzt. Es sollte verstanden werden, daß die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen der 2000-Serie für Blechprodukte im Stand der Technik gut bekannt ist. Dem entsprechend werden spezielle Verfahrensbedingungen, die mit den verschiedenen Verfahrensschritten verbunden sind, hier nicht beschrieben.

Nach dem Kaltwalzschritt sieht die vorliegende Erfindung einen Aufschub des nachfolgenden Reckungs-Prozesses um wenigstens eine vorbestimmte Minimum-Zeitperiode vor. Die Effekte des Aufschubes für wenigstens eine vorbe stimmte Mindestzeit können, wie nachfolgend beschrieben wird, erklärt werden in den Bedingungen der Struktur des Aluminiumlegierungs-Blechproduktes vor dem Recken. Man glaubt, daß durch das Vorsehen einer Wartezeit vor der Reckungsoperation der natürliche Aushärtungs-Prozeß des Aluminiumlegierungs-Bleches metastabiles Gleichgewicht erreicht.

Modifikationen der durch die Reckung eingeführten Struk turstörung haben deshalb weniger negativen Einfluß auf die Bruchzähigkeit. Die Zähigkeit wird zwar immer noch durch das erfindungsgemäße Verfahren verringert, jedoch wird sie in einem kleineren Ausmaß verringert, als es bei herkömmlichen Verfahren der Fall ist.

Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der Erfin dung gegeben, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf be schränkt. Um den Einfluß der Reckungs-Variablen auf die Blecheigenschaften zu entwickeln, wurden die Beispiele in der Weise durchgeführt, daß die anderen wichtigen Verfahrens-Variablen konstant gehalten wurden. Diese Variablen schließen Blechzusammensetzung, Kornstruktur, natürliche Aushärtungszeit vor dem Kaltwalzen und den Betrag des Kaltwalzens ein. Die Beispiele zeigen quanti tativ den Einfluß sowohl der Wartezeit als auch die Größe der endgültigen Reckung auf die endgültigen Blecheigen schaften auf.

Das folgende experimentelle Verfahren wurde verwendet bei der Prüfung des Effektes der Haltezeit zwischen dem Kalt walzen und der endgültigen Reckungsoperation.

Muster einer einzigen Lieferung eines 25,4 mm dicken (1 inch gauge) 2324-T39-Bleches wurden benutzt, um die Musterzusammensetzung und die Kornstruktur zu fixieren. Das Blech wurde unter Verwendung herkömmlicher Bearbei tungstechniken hergestellt, einschließlich Blockgießen und Warmwalzen zu der 25,4 mm Dicke.

Drei 20 cm breite und 46 cm lange Muster wurden hauben lösungsgeglüht während 1,5 Stunden bei ca. 496,5°C und auf Umgebungstemperatur von ungefähr 21,5°C mit Wasser abgeschreckt. Die Muster konnten dann bei Raumtemperatur natürlich aushärten während eines Intervalls von 16 Stun den zwischen der Abschreckungsoperation und der Kaltwalz operation. Die drei Stücke wurden dann kaltgewalzt mit 11 ± 0,5%. Die kaltgewalzten Muster wurden der Länge nach in zwölf 2,5×46 cm große Streifen gesägt. Die gesägten Streifen wurden anschließend zu verschiedenen Zeiten im Bereich von 2 - 24 Stunden nach dem Kaltwalzen und bei verschiedenen Größen der Reckung im Bereich von 0,5-3% gereckt.

Längszugversuche (Zugversuche in Walzrichtung) wurden unter Verwendung von Gegenproben mit 8,9 mm Durchmesser für jede experimentelle Bedingung durchgeführt. Die Bruchfestigkeit wurde festgestellt durch Messung der Charpy-Schlagenergie (CIE) an doppelten Charpy- Proben für jede Bedingung.

Die folgende Tabelle führt die Werte der verschiedenen Proben hinsichtlich dem Prozentsatz des Kaltwalzens (Kaltwalzgrad), dem Zeitintervall zwischen dem Kaltwalz schritt (Zeit) und dem Reckungsschritt und dem Prozent satz der Reckung auf. Wie man aus der Tabelle ersehen kann, wurde der Kaltwalzgrad für jeden Probensatz rela tiv konstant gehalten, wobei der Zeitintervall zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken zwischen 2 und 48 Stunden variiert wurde. Die Reckung variierte zwischen 0% bei der Kontrollprobe und bis zu 3% bei den gereckten Proben. Die Tabelle zeigt auch die Durchschnitts-Zugfestigkeit (UTS in N/mm²) und die Streckgrenzen-Werte (TYS in N/mm²) die Prozente der Verlängerung (Elong) und die Charpy- Schlagenergie-Werte (CIE in kJ/m²) für jede Probe. Die Charpy-Schlagenergie ist ein Maß für die Bruchzähigkeit.

Der Einfluß der endgültigen Reckung bei einem 2324-T39- Blechprodukt auf die Zugfestigkeit und die Streckgrenze ist in den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt. In diesen Figuren ist die Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze als Funktion von verschiedenen Reckungs-Prozentsätzen für verschiedene, auf das Kaltwalzen folgende Wartezeiten angegeben. In jedem Fall vergrößern sich die Werte der Zugfestigkeit/Streck grenze mit größer werdendem Reckungs-Prozentsatz. Der Effekt ist jedoch am größten bei der Streckgrenze (ungefähr +12% Streck gegenüber +4% Zug).

Der Effekt der endgültigen Reckung auf die Bruchzähigkeit, wie sie durch die Charpy-Kerbschlagenergie für verschiedene Wartezeiten nach dem Kaltwalzen gemessen wurde, ist in Fig. 3 dargestellt. Bei jeder Wartezeit verringert sich die Zähigkeit mit zunehmendem Reckungs-Prozentsatz. Eine Tendenz zu geringerer Bruchzähigkeit wird erwartet als Folge von hoher Festigkeit, die mit vergrößerter Kaltbe arbeitung verbunden ist. Der Zeitintervall zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken hat jedoch einen sehr großen Effekt auf das Maß der Abnahme im CIE-Wert. Bei den Proben, die innerhalb von 8 Stunden nach dem Kaltwalzen gereckt wurden, nimmt der CIE-Wert über einen Reckungsbereich von 0,5-2,5% um etwa 20% ab. Der 24-Stunden-Intervall zeigt nur eine 10%ige Abnahme über einen Reckungsbereich von 0,5-3%, während der 48-Stunden-Intervall nur eine Ab nahme von 5% zeigte.

Die Wichtigkeit der Wartezeit zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken für die Gesamteigenschaften des Bleches ist in Fig. 4 dargestellt, wo die CIE-Werte als Funktion der Streckgrenze für verschiedene Zeitintervalle zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken aufgetragen sind. Im Bereich der Streckgrenzen über etwa 470 N/mm² kann das Material, welches zwischen 24-48 Stunden nach dem Kalt walzen gehalten wurde, im Bereich zwischen 1,5-3% gereckt werden, ohne wesentlichen Verlust der CIE-Zähigkeit. Im Gegensatz hierzu zeigt das Material, welches nur 2-8 Stun den vor dem Recken gehalten wurde, CIE-Werte, die nach dem Recken um nur 1,5-2,5% um 15-20% niedriger sind.

Die Festigkeit bei 2324-T39 resultiert aus einer komplexen Kombination von natürlicher Auslagerung (d. h. GP-Zonen- Bildung) und Kaltbearbeitung. Wenn gesättigte Mischkristall- Materialien, solche wie 2324-T39 Blechprodukte, kaltgewalzt werden, dann gibt es eine starke Wechselwirkung zwischen dem Überschuß an Störstellen (solute) in den Mischkristallen (solid solution) und der Versetzungsverteilung, die durch die Kaltbearbeitung eingeführt wird. Wenn eine ausreichende Zeit verstrichen ist, damit das Material ein metastabiles Gleichgewicht erreichen kann, dann ist der Überschuß an Störstellen in den Mischkristallen zwischen den GP (Guinier- Preston)-Zonen und den Versetzungen verteilt.

Die Inkubationszeit oder Haltezeit zwischen dem Abschrecken und der Kaltbearbeitung bestimmt, wie der Überschuß an Störstellen zwischen diesen Störungen verteilt ist. Je länger z. B. die Inkubationszeit, desto mehr entwickelt wird die GP-Zonen-Verteilung vor der Kaltbearbeitung. Des halb sind weniger zusätzliche Störstellen zur Verteilung auf die Versetzungen verfügbar. Umgekehrt wird die GP- Zonen-Verteilung vor der Kaltbearbeitung um so weniger entwickelt, je kürzer die Inkubationszeit ist. Deshalb steht eine große Menge von Störstellen für die Entmischung zu Versetzungen zur Verfügung.

Die Steigerung der Festigkeit, die von dem auf das Kalt walzen folgenden Recken resultiert, kann einfach als das Ergebnis einer gesteigerten totalen Kaltbearbeitung ge wertet werden. Die Kombination Festigkeit-Zähigkeits- Verhalten ist kompliziert durch die Störstellen-Verteilung. Im Falle des Reckens innerhalb weniger Stunden (2-8 Stun den) nach dem Kaltwalzen erscheinen die zusätzlichen Ver setzungen zu den Mischkristallen, welche durch die Reckungs operation eingeführt wurden, als gleich oder identisch zu denen, welche durch das Kaltwalzen eingeführt wurden. Des halb tritt die Störstellen-Verteilung bei den durch die Reckung zugefügten Versetzungsstrukturen in nahezu demsel ben Maße auf, wie bei den durch Kaltwalzen zugefügten Ver setzungsstrukturen. Die Gesamtversetzungsstruktur (kaltge walzt + gereckt) wird daher fixiert durch die Störstellen- Verteilung. Damit eine plastische Deformation eintreten kann, muß die fixierte Versetzungsstruktur gelöst werden oder neue Versetzungen müssen geschaffen werden.

Im Falle der Reckung nachdem der natürliche Aushärtungs prozeß im wesentlichen ein metastabiles Gleichgewicht erreicht hat, stehen wenig Störstellen für eine Entmischung an die durch Reckung zugefügte Versetzungsstruktur zur Ver fügung. Die Zeit, die erforderlich ist, um ein metastabiles Gleichgewicht zu erreichen, ist durch mehrere Faktoren be stimmt, wie z. B. die Umgebungstemperatur und die Menge an Übersättigung von Störstellen in der Legierung. Diese Zeit könnte im Bereich zwischen ungefähr 12-16 Stunden oder länger liegen. Das Recken nach einer längeren Haltezeit, wie wenigstens 24 Stunden, stellt sicher, daß der Zustand der Legierung ein metastabiles Gleichgewicht erreicht.

Ferner sind die Versetzungen, welche durch das Recken nach einem Minimum an absichtlicher Wartezeit zugefügt werden, homogener verteilt, da neue Versetzungsquellen durch die fixierte kaltgewalzte Struktur aktiviert wer den. Dieses Material würde infolgedessen eine höhere wandernde Versetzungsdichte haben, da wenig Fixierung der durch das Strecken zugefügten Störstellen-Versetzungen ein tritt. Die höhere Bruchzähigkeit des während 24-48 Stunden gehaltenen Materials kann deshalb erklärt werden durch die höheren relativen Mobilitäts- und Homogenitätsbedingungen seiner Versetzungsverteilung. Die Bruchfestigkeit wird be günstigt durch eine hohe Versetzungsdichte, weil das Material leichter auf die einwirkenden Kräfte reagieren kann. Die vorbeschriebenen experimentellen Verfahren und Tests, bei denen die Zusammensetzung, Kornstruktur, natürliche Ausla gerung und Kaltwalzen konstant gehalten wurden, demon strieren, daß die Verzögerung der endgültigen Reckung die Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchfestigkeit beein trächtigt. Wie man aus der Tabelle und den Figuren erse hen kann, vergrößert sich die Längs-Zugfestigkeit mäßig, z. B. weniger als 5% bei einer Erhöhung der Reckung von 5 auf 3%.

Was die Streckgrenze anbelangt, resultiert zunehmender Reckungs-Prozentsatz zwischen 0,5 und 3% in einer signi fikanten Steigerung der Längs-Streckgrenze, d. h. um mehr als 10%. Kürzere Zeitintervalle zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken, d. h. 2-8 Stunden, scheinen größere Festigkeitsteigerungen zu bewirken als längere Zeitinter valle, d. h. 24-28 Stunden.

Mit zunehmendem Reckungs-Prozentsatz zwischen 0,5 und 3% verringert sich die durch die Charpy-Schlagenergie-Werte gemessene Bruchzähigkeit. Das negative Verhältnis der Veränderung in den Bruchzähigkeitswerten mit zunehmender Festigkeit wird jedoch unerwartet und stark verringert durch den Zeitintervall zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken. Einer der signifikanten Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung aufgezeigt werden, ist die Möglich keit, den Betrag der Reckung ohne unannehmbare Abnahme der Bruchzähigkeit zu steigern. Als Ergebnis ist das durch die Erfindung geschaffene Blechprodukt bei den darauffol genden Bearbeitungs- und Fabrikationsvorgängen leichter zu handhaben als Blechprodukte, die durch das vorbekannte Ver fahren erzeugt werden.

Wie durch die experimentellen Versuche und verschiedene Verfahrensfolgen nachgewiesen wurde, wird durch das Vor sehen einer Wartezeit zwischen 24 und 48 Stunden oder länger, zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken die Bruch zähigkeit nur um 5-10% bei einer 3%igen Reckung verrin gert. Im Gegensatz hierzu werden nach einer Wartezeit von nur 2-8 Stunden zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken die Bruchzähigkeitswerte um annähernd 20% verringert, wenn das Recken sogar mit einer niedrigeren Reckung von 2,5% durchgeführt wird.

Durch das Vorsehen einer absichtlichen Wartezeit zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken wird ein verbessertes Blech produkt geschaffen, welches nicht eine große negative Ver änderung im Bruchverhalten, verglichen mit einem Blechpro dukt, welches einer Reckung innerhalb einer kurzen, auf das Kaltwalzen folgenden Periode, d. h. von 2-8 Stunden unterworfen wurde, zeigt. Weiterhin wurde gefunden, daß Steigerungen der Festigkeit nur geringfügig durch die Zeiten zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken beeinflußt werden. Als solches wird ein Aluminiumlegierungs-Blech produkt, welches dem Verfahren nach vorliegender Erfindung unterworfen wurde, geschaffen, mit verbesserter Bruchzähig keit, während immer noch akzeptable Festigkeitswerte beibe halten wurden.

Obwohl die oben diskutierten experimentellen Vorgehensweisen an einem speziellen 2324-T39 Aluminium-Blechprodukt durch geführt wurden, kann das erfindungsgemäße Verfahren der Verzögerung des auf eine Kaltwalzoperation folgenden Reckens bei jeder anderen kaltgewalzten und natürlich ausgehärteten 2000-Serie-Aluminiumlegierung angewendet werden. Man glaubt, daß dasselbe mikrostrukturelle Ver halten, welches wandernde Versetzungsdichte und Nichtver fügbarkeit von verbleibenden Störstellen zur Folge hat, in ähnlicher Legierungszusammensetzung ebenfalls verbesserte Bruchzähigkeit bewirken wird. Z. B. wird von dem Verfahren erwartet, daß es auch verwendbar zu 2324 ähnlichen Legierungen sein wird, bei denen der Disper soid bildende Zusatz, welcher bei 2324 Mangan ist, ent weder modifiziert oder durch andere Dispersoid bildende Elemente, einzeln oder in Kombination, wie z. B. Zirconium, Vanadium oder andere seltene Erdelemente ersetzt wird. Die Erfindung ist auch potentiell brauchbar mit anderen Aluminiumlegierungssystemen, die Verbesserungen mit na türlicher Aushärtung zeigen, wie Al-Mg und Al-Zn.

Als solches wurde eine Erfindung gemacht und im Zusammen hang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen hiervon offen bart, die erfüllen wird jedes und jedes einzelne Ziel der Erfindung, wie es vorstehend beschrieben wurde. Die Erfin dung sieht eine neue und verbesserte Methode der Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blechprodukten vor, die eine ver besserte Bruchzähigkeit aufweisen.

Natürlich können verschiedene Veränderungen, Modifikationen und Abänderungen von den Lehren der vorliegenden Erfindung durch Fachleute durchgeführt werden, ohne von dem beabsich tigten Sinn und Umfang hiervon abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines 2000-Serie (U.S. Aluminum Association)-Aluminiumlegierungs-Blechproduktes, um fassend:

Formen eines Aluminiumlegierungs-Bleches,
Lösungsglühen des Bleches,
Abschrecken des Bleches,
Auslagern (Aushärten) des Bleches,
Kaltwalzen des Bleches und
Recken, um das Blechprodukt zu formen,

dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kaltwalzen des Bleches eine absichtliche Wartezeit vor dem Recken vorgesehen ist, so daß das Blechprodukt verbesserte Kombinationen von Festigkeit und Bruchzähigkeit auf weist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit mindestens 12 Stunden beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Wartezeit zwischen 12 und 16 Stunden be trägt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit mindestens 14 Stunden beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß die Wartezeit mindestens 18 Stunden beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit zwischen 24 und 48 Stunden beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit ausreichend ist, um es dem kaltgewalzten Blech zu erlauben, ein metastabiles Gleichgewicht zu erreichen.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech während des Reckens zwischen 1% und 3% gereckt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung aus der 2000-Serie die 2324-Aluminium-Legierung ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech einen Charpy- Kerbschlagbiegewert hat, der bis zu 20% höher ist als ein Charpy-Kerbschlagbiegebeiwert eines Bleches, das mit einer Wartezeit zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken erzeugt wurde, welche wesentlich weniger als die absichtliche Wartezeit ist.