DE60002061T3

DE60002061T3 - Aluminium-magnesium legierung mit verbesserter beständigkeit gegen abblättern

Info

Publication number: DE60002061T3
Application number: DE60002061T
Authority: DE
Inventors: Johann Alfred HASZLER; Desikan Sampath
Original assignee: Aleris Aluminum Koblenz GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2020-05-05
Also published as: DK1177323T3; DE60002061T2; AU750846B2; ES2194728T3; DE60002061D1; EP1177323A1; KR100602331B1; EP1177323B2; PT1177323E; ATE237002T1; CA2370160C; CA2370160A1; ZA200108805B; KR20020019436A; EP1177323B1; JP4554088B2; WO2000066800A1; AU4922900A; ES2194728T5; US6695935B1

Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminium-Magnesium-Legierung mit einem Magnesiumgehalt von 4,0 bis 5,6 in Gew.% in Form von Walzprodukten und Extrudaten, besonders geeignet für die Verwendung als Feinbleche, Grobbleche oder Extrudate in der Konstruktion von geschweißten oder gefügten Strukturen, wie zum Beispiel Container zur Aufbewahrung und Gefäße zum Zwecke des Transportes auf See und an Land. Extrudate der Legierung der Erfindung können als Aussteifung in technischen Konstruktionen verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Legierung der Erfindung.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Diese Erfindung bezieht sich auf die Aluminiumknetlegierungsreihe mit einer Registriernummer nach der Aluminium Association vom Februar 1997 unter „International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys".
Theoretisch kann Mg bis zu 1,8 in Gew.% in Aluminium-Magnesium-Legierungen bei Zimmertemperatur in fester Lösung erhalten werden. In der Praxis jedoch kann Mg bis zu 3,0 in Gew.% in fester Lösung erhalten werden. Als Folge ist das Ma gnesium in Aluminium-Magnesium-Legierungen mit mehr als 3,5 in Gew.% in fester Lösung instabil und diese instabile feste Lösung führt zu Korngrenzen, anodischen Ausfällungen der intermetallischen Verbindung Al₈Mg₅, die wiederum den Werkstoff korrosionsanfällig macht. Hauptsächlich aus diesem Grund werden Werkstoffe der AA5454-Reihe im weichen Wärmebehandlungszustand (O-Zustand) bei der Konstruktion von Gefäßen verwendet, die bei Temperaturen von über 65°C eingesetzt werden sollen. Bei Betriebstemperaturen unter 65°C werden gewöhnlich Werkstoffe der Reihe AA5083 in weichem Wärmebehandlungszustand verwendet. Werkstoffe aus der Reihe AA5083 sind bedeutend fester als die aus der Reihe AA5454. Der Werkstoff der Reihe AA5083 ist trotz höherer Festigkeit wegen seiner schlechteren Korrosionsbeständigkeit nur in den Anwendungsgebieten einsetzbar, wo eine langfristige Korrosionsbeständigkeit beim Einsatz über Raumtemperatur nicht benötigt wird. Aufgrund der mit der Korrosion verbundenen Probleme werden gegenwärtig im allgemeinen Werkstoffe der Reihe AA5xxx mit einem Magnesium-Niveau von nur bis zu 3,0 in Gew.% in den Anwendungen benutzt, die einen Einsatz bei Temperaturen über 80°C benötigen. Diese Begrenzung des Magnesium-Niveaus begrenzt wiederum die Festigkeit, die nach dem Schweißen erreicht werden kann und nachfolgend die erlaubte Werkstoffdicke, die man zum Bau von Strukturen, wie zum Beispiel Straßentankwagen, verwendet.
Einige Offenbarungen von Al-Mg-Legierungen in der Literatur des Stands der Technik sind unten aufgeführt. EP-A-799900 offenbart eine Mg-Mn-Zn-Aluminium-Legierung des selben Typs, wo die Grundelemente Mg, Mn und Zn in ähnlichen Mengen wie in der vorliegenden Offenbarung vorhanden sind.
US-A-4,238,233 offenbart eine Aluminiumlegierung für eine Plattierung mit ausgezeichneter Opferanodeneigenschaft und Erosions-Korrosionsbeständigkeit, die im wesentlichen in Gew.% folgende Zusammensetzung hat: –

Zn 0,3 bis 3,0%

Mg 0,2 bis 4,0%

Mn 0,3 bis 2,0%
Rest Aluminium und unwesentliche Verunreinigungen und weitere, mit wenigstens einem Element aus der Gruppe:

In 0,005 bis 0,2%

Sn 0,01 bis 0,3

Bi 0,01 bis 0,3%

vorrausgesetzt, der Gesamtgehalt von In, Sn und Bi beträgt bis zu 0,3%.
Diese Offenbarung bezieht sich nicht auf das Anwendungsgebiet der geschweißten mechanischen Konstruktion.
JP-A-05331587 offenbart eine Aluminiumlegierung mit der chemischen Zusammensetzung von Mg mit 2,0 bis 5,5% und 1 bis 300 ppm insgesamt, mit wenigstens einem Element aus der Gruppe Pb, In, Sn, Ga und Ti, Rest Aluminium und Verunreinigungen. Wahlweise können weitere Elemente, wie zum Beispiel Cu, Zn, Mn, Cr, Zr, Ti als Legierungselemente hinzugefügt werden. Die geringe Beigabe von Pb, In, Sn, Ga und Ti soll die Adhäsion der Plattierungsschicht verbessern. Auch bezieht sich diese Offenbarung nicht auf das Anwendungsgebiet der geschweißten mechanischen Konstruktion.
FR-A-2,329,758 offenbart eine Aluminium-Magnesium-Legierung mit Mg im Bereich von 2 bis 8,5% und zusätzlich Cr in einem Bereich von 0,4 bis 1,0% als ein zwingendes Legierungselement. Diese Offenbarung bezieht sich nicht auf das Anwendungsgebiet der geschweißten mechanischen Konstruktion.
US-A-5,624,632 offenbart ein Aluminiumlegierungsprodukt, das im wesentlichen zink- und lithiumfrei ist und für den Gebrauch eines schadenstoleranten Produkts für Luftfahrtanwendungen dient. Die Patentanmeldungen WO-A-00/26020 und WO-A-99/42627 offenbaren ähnliche Legierungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Aluminium-Magnesium-Legierung in Form eines gewalzten, eines extrudierten oder gezogenen Produkts zusammen mit einer im Vergleich zur normalen AA5454-Legierung wesentlich verbesserten langfristigen Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen und einer im Vergleich zur normalen AA5083-Legierung verbesserten Festigkeit vorzusehen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aluminium-Legierung in Form eines gewalzten, extrudierten oder gezogenen Produkts mit einer im Vergleich zur normalen AA5083-Legierung wesentlich verbesserten Beständigkeit gegen Abblättern vorzusehen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aluminium-Magnesium-Legierung in Form eines gewalzten, extrudierten oder gezogenen Produkts vorzusehen, die im Vergleich zu den normalen AA5083-Legierungen eine wesentlich verbesserte Beständigkeit gegen Abblättern in einem nach dem Schweißen sensibilisierten Zustand aufweist.
Nach der Erfindung ist ein Aluminium-Magnesium-Legierungsprodukt für geschweißte mechanische Konstruktionen vorgesehen, vorzugsweise in gewalzter, extrudierter oder gezogener Form mit einer Zusammensetzung wie in den Ansprüchen 1 oder 2 beschrieben.
Durch die Erfindung können wir Aluminium-Magnesium-Legierungsprodukte in gewalzter oder extrudierter Form mit einer im Vergleich zur normalen AA5454-Legierung wesentlich verbesserten langfristigen Korrosionsbeständigkeit in sowohl weichem Wärmebehandlungszustand (O-Zustand) als auch kaltgehärtetem oder kaltverfestigtem Wärmebehandlungszustand (H-Zustand) vorsehen. Zusätzlich haben sie im selben Wärmebehandlungszustand eine im Vergleich zur normalen AA5083-Legierung verbesserte Festigkeit. Darüber hinaus hat man herausgefunden, dass die Legierungsprodukte der vorliegenden Erfindung eine verbesserte langfristige Korrosionsbeständigkeit gegen Abblättern bei Temperaturen über 80°C, die Höchsttemperatur beim Einsatz der AA5083-Legierung, haben. Weiterhin hat man herausgefunden, dass die Legierungsprodukte nach der Erfindung eine verbesserte langfristige Korrosionsbeständigkeit gegen Abblättern haben, besonders wenn sie in einen sensibilisierten Zustand gebracht werden.
Die Erfindung besteht auch aus einem Schweißstück mit mindestens einem geschweißten Grobblech (Platte) oder einem Extrudat der oben genannten Legierung. Die Dehnfestigkeit des Schweißstückes liegt bevorzugt bei mindestens 140 MPa.
Die Erfindung beinhaltet auch die Verwendung der Aluminium-Legierung der Erfindung als Schweißdraht und wird bevorzugt als gezogener Draht vorgesehen.
Man nimmt an, dass die überraschend verbesserten Eigenschaften, die mit der Erfindung einhergehen, durch die sorgfältige Auswahl der Kombination der Legierungselemente erreicht wer den. Besonders das höhere Festigkeitsniveau in sowohl kaltgehärteten oder kaltgefestigten (H-Zustände) als auch in weichen Wärmebehandlungszuständen (0-Zustände) wird durch das Anheben der Mg und Mn-Niveaus und durch die Zugabe von Zr erreicht. Die langfristige Korrosionsbeständigkeit bei höherem Mg-Niveau wird durch Ausfällungen von anodischen Mg- und/oder Zn-enthaltenden Intermetallen innerhalb der Körnung erreicht. Nach der Erfindung fand man heraus, dass die innere Ausfällung der Körnung durch die bewusste Zugabe von mindestens einem der folgenden Elemente aus der Gruppe unterstützt werden kann, bestehend aus: Bi 0,01 bis 0.1, Sn 0,03 bis 0,1, Sc 0,01 bis 0,5, Li 0,01 bis 0,5, Ce 0,01 bis 0,3 und Y 0,01 bis 0,3.
Die Ausfällung von Mg- und/oder Zn-enthaltenden Intermetallen innerhalb der Körnung reduziert effektiv den Volumenanteil der höchst anodischen, binären AIMg-Intermetalle mit Korngrenzenausfällung und sehen dadurch eine bedeutende Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der eingesetzten Aluminium-Legierungen bei höheren Mg-Niveaus vor. Darüber hinaus verbessert die bewusste Beigabe der angegebenen Elemente in den angegebenen Bereichen nicht nur die Kornausfällung anodischer Intermetalle sondern unterbindet auch die Korngrenzenausfällung oder unterbricht die Kontinuität anodischer Intermetalle, die sonst gebildet werden können.
Die Gründe, die Legierungselemente zu begrenzen, sind unten beschrieben. Alle Prozentangaben der Zusammensetzung sind in Gew.-% angegeben.
Mg: Mg ist das Hauptelement zur Festigung in der Legierung. Mg-Niveaus unter 3,5% erbringen nicht die benötigte Schweißfestigkeit und wenn die Beigabe 6,0% übersteigt, entstehen während des Warmwalzens starke Risse. Das Mg-Niveau liegt im Be reich von 4,0 bis 5,6%, und bevorzugt im Bereich von 4,6 bis 5,6%.
Mn: Mn ist ein essentielles Zusatzelement. Mn liefert in Verbindung mit dem Mg die Festigkeit für die gewalzten Produkte und die Schweißverbindungen der Legierung. Mn-Niveaus unter 0,4% können nicht die nötige Festigkeit für die Schweißverbindungen der Legierung liefern. Über 1,2% wird das Warmwalzen sehr schwierig. Der bevorzugte Bereich für Mn liegt zwischen 0,4 und 0,9%, und noch bevorzugter zwischen 0,6 bis 0,9%, was einen Kompromiss zwischen Festigkeit und Herstellungsfreundlichkeit darstellt.
Zn: Zn ist ein wichtiges Zusatzelement um der Legierung Korrosionsbeständigkeit zu verleihen. Zink trägt zusätzlich auch in gewissem Maße zur Festigkeit der Legierung in kaltgehärtetem Zustand bei. Unter 0,4% liefert die Beigabe von Zn eine nicht so große intergranulare Korrosionsbeständigkeit equivalent zu den AA5083-Legierungen mit einem Mg-Gehalt von mehr als 5,0%. Bei Zn-Niveaus über 1,5% wird Gießen und nachfolgendes Warmwalzen schwierig, besonders in der Großfabrikation.
Das Maximum für das Zn-Niveau liegt bei 0,9%. Ein sehr geeigneter Bereich für das Zn liegt zwischen 0,5 und 0,9%, als Kompromiss für mechanische Eigenschaften sowohl vor als auch nach dem Schweißen und für die Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen.
Zr: Zr ist wichtig um eine reine kornverfeinerte Struktur in der Verschmelzungszone von Schweißverbindungen unter Verwendung der Legierung der Erfindung zu erreichen. Zr-Niveaus über 0,25% resultieren gewöhnlich in sehr groben nadelförmigen Primärteilchen, die die Herstellungsfreundlichkeit der Legierungen und die Formbarkeit von gewalzten Produkten oder Extruda ten verringern. Das Minimum von Zr liegt bei 0,05%, und um eine ausreichende Kornverfeinerung zu liefern, wird Zr in einem bevorzugten Bereich zwischen 0,10 und 0,20% eingesetzt.
Cr: Cr verbessert die Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Dennoch begrenzt Cr die Löslichkeit von Mn und Zr. Deshalb darf das Cr-Niveau 0,3% nicht übersteigen, um die Bildung grober Primärteilchen zu vermeiden. Ein bevorzugter Bereich für das Cr-Niveau liegt bei bis zu 0,15%.
Ti: Ti ist ein wichtiges Element als Kornrefiner während der Verfestigung der Barren und der Schweißverbindungen unter Verwendung der Legierung der Erfindung. Jedoch bildet das Ti in Verbindung mit Zr unerwünschte grobe Primärteilchen. Um dies zu verhindern darf das Ti-Niveau 0,2% nicht übersteigen und der bevorzugte Ti-Bereich liegt nicht höher als 0,1%
Fe: Fe bildet Al-Fe-Mn-Verbindungen während des Gießens und begrenzt so die aufgrund des Mn nützlichen Auswirkungen. Fe-Niveaus über 0,5% bewirken eine Bildung von groben Primärpartikeln, die die Lebensdauer von Schweißverbindungen der Legierung der Erfindung verringern. Der bevorzugte Bereich von Eisen liegt zwischen 0,15 und 0,35% und bevorzugter zwischen 0,20 und 0,30%.
Si: Si bildet Mg₂Si, das praktisch unlöslich in Aluminium-Magnesium-Legierungen ist, die mehr als 4,4% Magnesium enthalten. Deshalb begrenzt Si die nützlichen Auswirkungen von Mg. Zudem verbindet sich Si mit Fe um grobe AlFeSi-Phasenpartikel zu bilden, die die Lebensdauer von Schweißverbindungen von gewalzten Legierungsprodukten oder Extrudaten beeinflussen können. Um den Verlust von Mg als Hauptelement zur Festigung zu verhindern muss das Si-Niveau unter 0,5% gehalten werden. Der bevorzugte Bereich von Si liegt zwischen 0,07 und 0,25% und bevorzugter zwischen 0,10 und 0,20%.
Cu: Cu sollte nicht höher als 0,4% sein, da Cu-Niveaus über 0,4% eine unakzeptable Verschlechterung der Lochkorrosion der Legierung der Erfindung bewirken. Ein bevorzugtes Niveau für Cu ist nicht höher als 0,1%.
Si: Im Falle der bewussten Beigabe im niedrigen Bereich, zum Beispiel 0,005%, sondert sich Bi vorzugsweise an den Korngrenzen ab. Man glaubt, dass diese Bi-Präsenz an den Netzwerken der Korngrenzen die Ausfällung der Mg-enthaltenden Intermetalle unterbindet. Bei einem Bi-Gehalt von über 0,1% verschlechtert sich die Schweißbarkeit der Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung auf ein unzulässiges Niveau. Ein Bereich für die Bi-Beigabe liegt zwischen 0,01 und 0,1% und bevorzugter zwischen 0,01 und 0,05%.
Man sollte hier erwähnen, dass nach dem Stand der Technik bekannt ist, dass geringe Beigaben von Wismut, normalerweise 20 bis 220 ppm, den Aluminium-Magnesium-Legierungen der Reihe der Knetlegierungen beigegeben werden kann, um dem schädlichen Einfluss von Natrium bei den beim Warmwalzen entstehenden Rissen entgegenzuwirken.
Pb und/oder Sn: Im Falle der Beigabe im niedrigen Bereich, zum Beispiel 0,01%, sondert sich Pb und/oder Sn vorzugsweise an den Korngrenzen ab. Diese Pb und/oder Sn-Präsenz an den Netzwerken der Korngrenzen unterbindet die Ausfällung der Mg-enthaltenden Intermetalle. Bei einem Pb- und/oder Sn-Gehalt von über 0,1% verschlechtert sich die Schweißbarkeit der Legierung der vorliegenden Erfindung auf ein unakzeptables Ni veau. Ein Minimum für Sn liegt bei 0,03%. Ein Maximum für Sn liegt bei 0.1%.
Die Elemente Li und Sc bilden entweder alleine oder in Kombination bei einem Niveau von über 0,5% Mg-enthaltende Intermetalle, die an den Korngrenzen vorliegen und so die Bildung von kontinuierlich binären Mg-enthaltenden anodischen Intermetallen während langfristigem Einsatz oder während des Einsatzes der Aluminium-Legierung dieser Erfindung bei erhöhter Temperatur unterbrechen. Das Schwellenniveau für diese Elemente um das Netzwerk der Korngrenzen der anodischen Intermetalle zu unterbrechen, hängt von anderen Elementen in fester Lösung ab. Ein bevorzugteres Maximum für die Begabe von Li oder/und Sc liegt bei 0,3%. Das Minimum liegt bei 0,01%, und bevorzugter bei 0,1%. Bei Niveaus über 0,5% wird die Beigabe von Sc ökonomisch unattraktiv. Man fand heraus, dass die Präsenz von Sc und Li alleine oder in Kombination höchst effektiv für die höheren Mg-Niveaus in der Aluminium-Legierung ist, mit einem bevorzugten Mg-Gehalt im Bereich zwischen 4,6 und 5,6%.
Die individuelle oder kombinierte Beigabe der Elemente Ce und Y bei Niveaus über 0,01% in der Legierung der Erfindung bildet hauptsächlich mit dem Aluminium Intermetalle. Diese Intermetalle fördern die Ausfällung Mg-enthaltender anodischer Intermetalle im Inneren der Körnung. Wenn vorhanden, verleihen sie zusätzlich der Legierung der Erfindung auch Festigkeit bei erhöhten Temperaturen. Jedoch wird das industrielle Gießen bei Niveaus über 0,3% schwieriger. Ein bevorzugterer Bereich für diese Legierungselemente liegt, individuell oder in Kombination, zwischen 0,01 und 0,05%.
Der Rest ist Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen. Typischerweise liegt jedes Verunreinigungselement maximal mit 0,05% vor, und insgesamt liegen die Verunreinigungen bei maximal 0,15%.
Ein Herstellungsverfahren der Aluminium-Legierung wird oben dargestellt. Die Walzprodukte der Legierung der Erfindung können durch Vorwärmen, Warmwalzen, wahlweise Kaltwalzen mit oder ohne Zwischenglühen und Fertigglühen/Altern eines Al-Mg-Legierungsbarren der gewählten Zusammensetzung hergestellt werden. Die Gründe, die Herstellungsmethode des Verfahrens nach der Erfindung zu begrenzen, sind unten beschrieben.
Das Vorwärmen vor dem Warmwalzen wird gewöhnlich bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 530°C durchgeführt. Das optionale Diffusionsglühen vor dem Vorwärmen wird bei Temperaturen im Bereich von 350 bis 580°C in einzelnen oder mehreren Schritten durchgeführt. In jedem Fall reduziert das Diffusionsglühen die Absonderungen von Legierungselementen in dem gegossenen Material. Zr, Cr und Mn kann in vielen Schritten absichtlich ausgefällt werden um die Mikrostruktur des Ausgangswerkstoffes des Warmwalzwerkes zu steuern. Wird die Behandlung unter 350°C durchgeführt, dann ist der resultierende Homogenisierungseffekt unzureichend. Liegt die Temperatur bei über 580°C, dann könnte es zu eutektischem Schmelzen kommen, woraus sich eine unerwünschte Porenbildung ergibt. Der bevorzugte Zeitraum für die Homogenisierungsbehandlung liegt zwischen 1 und 24 Stunden.
Unter Verwendung eines streng gesteuerten Warmwalzverfahrens ist es möglich, das Kaltwalzen und/oder das Glühen im Herstellungsprozess für Grobbleche wegzulassen.
Insgesamt 20 bis 90% Kaltwalzreduktion kann beim warmgewalzten Grob- oder Feinblech vor dem abschließenden Glühen angewandt werden. Die Kaltwalzreduktion, z. B. 90%, könnte Zwischenglühen erforderlich machen, um eine Rissbildung während des Walzens zu vermeiden. Fertigglühen oder Altern kann aus einzelnen oder multiplen Schritten bestehenden Zyklen während des Aufwärmens und/oder des Beibehaltens und/oder des Abkühlens von der Glühtemperatur durchgeführt werden. Die bevorzugte Zeitspanne zum Aufheizen liegt zwischen 2 min. und 15 Std.. Die Glühtemperatur liegt im Bereich von 80 bis 550°C, je nach Wärmebehandlungszustand. Um weiche Wärmebehandlungszustände herzustellen liegt die Temperatur bevorzugt in einem Bereich von 200 bis 480°C. Die Zeitspanne zur Durchwärmung bei Glühtemperatur liegt bevorzugt im Bereich von 10 min und 10 Std.. Die Zustände des Zwischenglühens können, wenn angewandt, denen des Fertigglühens ähnlich sein. Darüber hinaus können die Werkstoffe, die den Glühofen verlassen, entweder mit Wasser abgeschreckt oder an der Luft gekühlt werden. Die Zustände des Zwischenglühens sind denen des Fertigglühens ähnlich. Das Fertigblech kann im Bereich von 0,5 bis 10% gezogen oder nivelliert werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele sind nicht-limitierende Beispiele der Erfindung.
Beispiel 1
Nach Testmaßstäben im Labor wurden acht Legierungen gegossen, siehe Tabelle 1. „(-)" in der Tabelle bedeutet < 0,001 in Gew.%. Die Legierungen 1 und 2 sind Vergleichsbeispiele, wobei die Legierung 1 innerhalb des AA5454-Bereichs und die Legierung 2 innerhalb des AA5083-Bereichs liegt. Die Legierungen 3 bis 4 und 7,8 sind Beispiele der Legierung nach der Erfindung.
Die gegossenen Barren wurden 12-Stunden lang bei 510°C diffusionsgeglüht und dann von 80 mm auf 13 mm warmgewalzt, anschließend von 13 mm auf 6 mm dicke Bleche (Platten) kaltge walzt. Die kaltgewalzten Bleche wurden 1 Stunde lang bei 350°C bei einer Aufwärm- und Abkühlgeschwindigkeit von 30°C/Std. geglüht, um Werkstoffe mit weichem Wärmebehandlungszustand herzustellen. Es wurden unter Verwendung des AA5183-Schweißdraht-Durchmessers von 1,2 mm, normale geschweißte MIG-Blechtafeln (1000 × 1000 × 6 mm) vorbereitet. Von den geschweißten Blechtafeln wurden Proben für den Zugversuch und die Korrosionsprüfung präpariert.
Die Zugeigenschaften der geschweißten Blechtafeln wurden unter Verwendung normaler Zugversuche bestimmt. Die Beständigkeit der Blechtafeln gegenüber Lochkorrosion und Abblättern wurden mit dem ASSET-Test nach ASTM G66 geprüft. Tabelle 2 listet die erhaltenen Ergebnisse auf. N, PA und PB stehen für keine Lochkorrosion, leichte Lochkorrosion bzw. gemäßigte Lochkorrosion. Es wurden das Ausgangsmaterial, die Wärmeeinflusszone (HAZ) und die Schweißnaht bewertet. Für die Zugeigenschaften steht „0,2% PS" für 0,2% Zugfestigkeit, „UTS" steht für die maximale Zugfestigkeit und „Elong" steht für die Dehnung an der Bruchstelle.

Aus den Ergebnissen von Tabelle 2 ist zu ersehen, dass die Zugeigenschaften des Legierungsprodukts nach der Erfindung im Vergleich zu den Referenzlegierungen 1 und 2 bedeutend höher sind. Zudem kann man aus den Ergebnissen des ASSET-Tests ersehen, dass die Legierungen nach der Erfindung vergleichbar zu legieren sind. Dabei zeigt sie, dass eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit als AA5454-Werkstoff erzielt werden kann, der der Beigabe von entweder Bi, Ag oder Li zugegeben werden kann. Tabelle 1. Chemische Zusammensetzung der gegossenen Barren.

Al

Legierungselemente (in Gew%)

Mg

Mn

Zn

Zr

Cu

Cr

Fe

Si

Ti

Bi

Ag

Li

1	2,70	0,75	0,02	0,01	0,05	0,10	0,30	0,15	0,10	-	-	-
2	4,50	0,53	0,09	0,01	0,03	0,05	0,15	0,09	0,10	-	-	-
3	4,85	0,65	0,59	0,10	0,03	0,04	0,15	0,09	0,10	0,07	-	-
4	5,30	0,84	0,55	0,13	0,04	0,05	0,19	0,11	0,01	0,05	-	-
5*	4,62	0,65	0,52	0,12	0,03	0,03	0,15	0,09	0,10	-	0,05	-
6*	5,15	0,84	0,55	0,13	0,01	0,05	0,19	0,11	0,01	-	0,07	-
7	4,79	0,65	0,61	0,12	0,03	0,05	0,15	0,09	0,10	-	-	0,30
8	5,26	0,84	0,55	0,13	0,02	0,04	0,19	0,11	0,01	-	-	0,15

Tabelle 2. Versuchsergebnisse.

Legierung	0,2% PS (MPa)	UTS (MPa)	Elong. (%)	ASSET-Test-Ergebnisse
				Ausgangsmaterial	HAZ	Schweißnaht
1	106	237	14	N/PA	N/PA	N
2	132	292	17	PB	PA/PB	N
3	150	325	20,5	N/PA	N	N
4	174	345	22	N	N/PA	N
5*	152	331	20,7	N	N	N
6*	170	349	31,3	N	N/PA	N
7	159	327	22,6	N	N	N
8	173	346	21,9	N/PA	N/PA	N

* liegt nicht im Bereich der Erfindung

Beispiel 2
Nach Testmaßstäben im Labor wurden fünf Legierungen gegossen. Die chemische Zusammensetzung dieser vier Legierungen sind in Tabelle 3 aufgelistet.
Legierung 1 ist eine Referenzlegierung innerhalb des Bereichs der chemischen Zusammensetzung der normalen AA5083, und die Legierungen 2 bis 4 sind Beispiele für ein Aluminiumlegierungsprodukt nach dieser Erfindung.
Die gegossenen Barren wurden unter Verwendung der folgenden Herstellungsmethode in ein Feinblechprodukt der Stärke 1,6 mm weiterverarbeitet: –

I. Vorwärmen in zwei Schritten: vier Stunden lang bei 410°C, danach 10 Stunden lang bei 510°C, bei einer Aufwärmgeschwindigkeit von etwa 35°C/Std.
II. Warmwalzen zu 4,3 mm dicken Feinblechen;
III. Kaltwalzen zu 2,6 mm dicken Feinblechen;
IV. Zwischenglühen für 10 min bei 480°;
V. abschließendes Kaltwalzen zu 1,6 mm dicken Feinblechen;
VI. Glühen, um ihren Wärmebehandlungszustand herzustellen (a) O-Zustand: 480°C für 15 min; (b) H321-Zustand: 250°C für 30 min;
VII. Ziehen um 1% für den Werkstoff im O-Zustand und ziehen um 2% für den Werkstoff im H321-Zustand;
VIII. TIG Schweißen unter Verwendung des AA5183 Schweißdrahtes (analog zu Beispiel 1);
IX. Sensibilisieren der geschweißten Blechtafeln in ihrem je weiligen Zustand: – (a) O-Zustand: 120°C für 0, 10, 20 und 40 Tage (b) H321-Zustand: 100°C für 4, 9, 16 und 25 Tage

Die Zugeigenschaften des Blechmaterials wurden in sowohl ungeschweißtem H321-Zustand als auch im O-Zustand getestet. Zugproben nach der Euronorm wurden entlang der Walzrichtung (L-) und der LT-Richtung der Bleche bearbeitet. Die Zugeigenschaf ten der Werkstoffe wurden unter Verwendung normaler Zugversuche bestimmt. Tabelle 4 listet die Ergebnisse des Zugversuchs für ungeschweißte Werkstoffe im H321-Zustand auf, und Tabelle 5 die Ergebnisse für die ungeschweißten Werkstoffe im O-Zustand.
Die Korrosionsleistung geschweißter Werkstoffe wurde mittels des ASSET-Tests bewertet, der nach dem ASTM G66-Verfahren durchgeführt wurde. Tabelle 6 und 7 listen die erhaltenen Ergebnisse für Werkstoffe im H321-Zustand bzw. im O-Zustand auf. Die Rate N, PA, PB bzw. PC stellen keine, leichte, gemäßigte und schwerwiegende Grade der Lochkorrosion dar. EA und EB geben ein leichtes und ein gemäßigtes Abblättern an. Es wurde das Ausgangsmaterial und die Wärmeeinflusszone (HAZ) geprüft. In allen Fällen war die Wertung für die Schweißnaht „N".
Aus den Tabellen 4 und 5 kann man ersehen, dass die Legierungsprodukte nach dieser Erfindung bedeutend höhere Zugeigenschaften im Vergleich zum AA5083-Legierungswerkstoff aufweisen, und zwar im sowohl kaltgefestigten H321-Zustand als auch im weichgeglühten O-Zustand. Wenn man die drei verschiedenen Bi-Niveaus der Legierungen 2 bis 4 vergleicht, kann kein Einfluss eines ansteigenden Bi-Niveaus auf die Zugeigenschaften gefunden werden.

Aus den Tabellen 6 und 7 kann man ersehen, dass die geschweißten Legierungsprodukte die aus dem Legierungsprodukt nach der Erfindung, sowohl aus Werkstoffen im H-Zustand als auch im O-Zustand, hergestellt worden sind, eine verbesserte Beständigkeit gegen Abblättern im Vergleich zum normalen AA5083-Legierungswerkstoff haben. Diese Wirkung zeigt sich sowohl bei der Beigabe von Bi als auch bei V. Diese Wirkung ist mehr bei ansteigender Sensibilisierung ausgeprägt. Tabelle 3. Chemische Zusammensetzung der gegossenen Barren.

	Legierungselemente (in Gew.%)
Legierung	Mg	Mn	Zn	Zr	Fe	Si	Cu	Cr	Ti	Bi	V
1	4,50	0,53	0,02	0,01	0,30	0,15	0,05	0,08	0,010	-	-
2	5,45	0,81	0,58	0,14	0,08	0,09	0,01	0,01	0,020	0,012	-
3	5,45	0,83	0,58	0,14	0,09	0,09	0,01	0,01	0,020	0,029	-
4	5,27	0,79	0,47	0,13	0,13	0,08	0,01	0,01	0,020	0,047	-
5*	5,53	0,80	0,59	0,14	0,08	0,09	0,01	0,01	0,020	-	0,05

* liegt nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung.

Legierung	LT-Richtung			L-Richtung
	0,2% PS (MPa)	UTS (MPa)	Elong. (%)	0,2% PS (MPa)	UTS (MPa)	Elong. (%)
1	253	335	12,6	269	340	9,4
2	294	403	11,6	315	410	8,8
3	282	400	12,1	308	399	9,0
4	275	394	11,1	309	391	9,6
5	279	399	13,4	317	394	9,8

Legierung	LT-Richtung			L-Richtung
	0,2% PS (MPa)	UTS (MPa)	Elong. (%)	0,2% PS (MPa)	UTS (MPa)	Elong. (%)
1	132	294	19,0	145	296	17,8
2	163	339	21,0	180	335	18,1
3	163	342	20,7	181	340	17,8
4	166	345	21,5	171	344	17,3
5	164	336	19,0	166	332	19,7

Legierung	Sensibilisierung 100°C	ASSET-Test Ergebnisse Ausgangswerkstoff vs. HAZ
1	keine	PB	PA
	4 Tage	P	PA
	9 Tage	PB	PA
	16 Tage	PC/EA	PB
	25 Tage	PC/EB	PC
2	keine	N/PA	N
	4 Tage	N/PA	N
	9 Tage	N/PA	N
	16 Tage	PA	N/PA
	25 Tage	PA	N/PA
3	keine	N/PA	N
	4 Tage	N/PA	N
	9 Tage	N/PA	N
	16 Tage	PA	PA
	25 Tage	PA/PB	PA
4	keine	N/PA	N
	4 Tage	N/PA	N
	9 Tage	PA	N/PA
	16 Tage	PA	PA
	25 Tage	PA/PB	PA
5	keine	N/PA	N
	4 Tage	N/PA	N
	9 Tage	PA	N/PA
	16 Tage	PA/PB	PA
	25 Tage	PA/PB	PA/PB

Legierung	Sensibilisierung 120°C	ASSET-Test Ergebnisse Ausgangswerkstoff vs. HAZ
1	keine	PA/PB	PA
	10 Tage	PA/PB	PA
	20 Tage	PA/PB	PA
	40 Tage	PC/EA	PB/PC
2	keine	N/PA	N
	10 Tage	N/PA	N
	20 Tage	PA	N
	40 Tage	PA/PB	N/PA
3	keine	N/PA	N
	10 Tage	N/PA	N
	20 Tage	PA	N
	40 Tage	PB	PA
4	keine	N/PA	N
	10 Tage	N/PA	N
	20 Tage	PA/PB	N
	40 Tage	PB	N/PA
5	keine	N/PA	N
	10 Tage	N/PA	N
	20 Tage	PA	N
	40 Tage	PA/PB	N/PA

Claims

Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt für geschweißte mechanische Konstruktionen mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%: Mg 4,0–5,6 Mn 0,4–1,2 Zn 0,4–0,9 Zr 0,05–0,25 Cr 0,3 max. Ti 0,2 max. Fe 0,5 max. Si 0,5 max. Cu 0,4 max.

ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe: Bi 0,01–0,1 Sn 0,03–0,1 Ce 0,01–0,3 Y 0,01–0,3

andere (jeweils) 0,05 max. (gesamt) 0,15 max.

Rest Aluminium.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt für geschweißte mechanische Konstruktionen mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%: Mg 4,6–5,6 Mn 0,4–1,2 Zn 0,4–0,9 Zr 0,05–0,25 Cr 0,3 max. Ti 0,2 max. Fe 0,5 max. Si 0,5 max. Cu 0,4 max.

ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe: Bi 0,01–0,1 Sn 0,03–0,1 Sc 0,01–0,5 Li 0,01–0,5 Ce 0,01–0,3 Y 0,01–0,3

andere (jeweils) 0,05 max. (gesamt) 0,15 max.

Rest Aluminium.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Bi-Gehalt im Bereich von 0,01 bis 0,05 Gew.% liegt.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei welchem der Li-Gehalt im Bereich von 0,1 bis 0,3 Gew.% liegt.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach Anspruch 1, bei welchem der Mg-Gehalt im Bereich von 4,6 bis 5,6 Gew.% liegt.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das Erzeugnis in Form eines gewalzten, extrudierten oder gezogenen Produktes vorgesehen ist.
Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das einen weichen und einen kaltgehärteten Wärmebehandlungszustand aufweist.
Schweißstück, das mindestens ein geschweißes Grobblech oder ein Extrudat umfasst und aus einem Aluminium-Magnesium Legierungsprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
Schweißstück nach Anspruch 8, bei welchem die Dehnfestigkeit des Schweißstückes aus besagtem Grobblech oder in Form eines Extrudats bei mindestens 140 MPa liegt.
Schweißstück nach Anspruch 8 mit verbesserter Beständigkeit gegen Abblättern, wenn es mindestens 10 Tage bei 120°C sensibilisiert wurde.
Schweißstück nach Anspruch 8, das eine Beständigkeit gegen Abblättern von PA oder besser in einem ASSET Test nach ASTM G66 aufweist, und wenn es in weichem Wärmebehandlungszustand 20 Tage bei 120°C sensibilisiert wurde.
Schweißstück nach Anspruch 8, das eine Beständigkeit gegen Abblättern von PA oder besser in einem ASSET Test nach ASTM G66 aufweist, und wenn es in kaltgehärtetem Wärmebehandlungszustand 16 Tage bei 100°C sensibilisiert wurde.
Schweißstück nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Schweißstück ein Marinebehälter ist.
Schweißstück nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Schweißstück ein Kontainer zum Zwecke des Transportes an Land ist.
Verwendung eines Aluminium-Magnesium Legierungsprodukts nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einer Betriebstemperatur von mehr als 80°C.