DE69703420T3

DE69703420T3 - Produkt aus AlMgMn-Legierung für Schweissstrukturen mit verbesserter Korossionsbeständigkeit

Info

Publication number: DE69703420T3
Application number: DE69703420T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Hoffmann; Martin Peter Schmidt
Original assignee: Alcan Rhenalu SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: FR2752244B1; DE823489T1; ES2152073T5; AU3320197A; ES2152073T3; EP0823489B2; EP0823489A1; FR2752244A1; AU709909C; DK0823489T3; EP0823489B1; JPH1088270A; US5908518A; DE69703420T2; AU709909B2; DK0823489T4; DE69703420D1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Walz- oder Strangpressprodukte, wie z. B. Bleche, Bänder, Rohre, Stäbe, Drähte oder Profile, aus AlMgMn-Legierung mit Mg > 5% der Masse für Schweißkonstruktionen, die außer einer hohen Dehngrenze, einer guten Dauerfestigkeit und einer guten Zähigkeit eine gute Korrosionsbeständigkeit erfordern im Hinblick auf Strukturanwendungen, wie z. B. Schiffe, Offshore-Anlagen oder Industriefahrzeuge.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass sich durch die Verwendung von AlMg-Legierungen der Serie 5000 nach der Nomenklatur der Aluminium Association im kaltverfestigten Zustand (Zustand H nach NF EN 515), d.h. entweder ganz hart (Zustand H1) oder zum Teil rückgeglüht (Zustand H2) oder stabilisiert (Zustand H3), gute mechanische Eigenschaften und gute Korrosionsbeständigkeit erzielen lassen. Die Legierungen 5083 und 5086 sind beispielsweise im Bereich geschweißter oder nicht geschweißter Konstruktionen für Anwendungen, die eine korrekte Korrosionsbeständigkeit erfordern, weit verbreitet.
Nach dem Schweißen befindet sich jedoch der wärmebelastete Bereich in der Umgebung der Schweißnaht im weichgeglühten Zustand (Zustand O) und weist dann weniger gute mechanische Eigenschaften auf, wodurch bei Schweißkonstruktionen die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs nicht voll ausgenutzt werden können. Von den Zertifikations- und Prüfstellen wird daher in der Regel empfohlen, nur die mechanischen Eigenschaften im Zustand O für die Dimensionierung von Strukturen zu berücksichtigen.
Es ist bekannt, dass sich durch die Verwendung von Legierungen mit höherem Magnesium- und Mangananteil die mechanischen Eigenschaften im Zustand O verbessern lassen. Dies erfolgt jedoch in der Regel auf Kosten der Korrosions beständigkeit und Dauerfestigkeit und erhöht die Rissausbreitungsgeschwindigkeit.
Aus diesem Grund ist in der Norm NF EN 515 ein spezifischer metallurgischer Zustand (H116) für die Legierungen der Serie 5000 mit mindestens 4% Magnesium vorgesehen, dem spezifizierte Grenzbedingungen für mechanische Eigenschaften und Schichtkorrosionsbeständigkeit zugeordnet sind.
Ebenfalls aus diesem Grund ist in bestimmten Entwicklungsprogrammen für Maschinenbau der Gebrauch der Legierungen der Serie 5000 mit mehr als 4% Magnesium in korrosiver Umgebung dann begrenzt, wenn die Gefahr besteht, dass die Einsatztemperatur des Werkstücks eine Temperatur übersteigt, die auf 65 bis 80°C festgelegt ist. Es ist nämlich bekannt, dass diese Legierungen bei Wärmebelastung korrosionsanfällig sein können, wobei ein kumulativer Effekt, der in der Ausscheidung von Al₃Mg₂ an den Korngrenzen zum Ausdruck kommt, die Kornfestigkeit herabsetzt. Das hängt damit zusammen, dass ab einem Magnesiumgehalt von über 3% ein hoher Anteil von Magnesium in übersättigter Lösung vorliegt und bei Erwärmen des umgeformten Metalls abgeschieden werden kann (siehe D. Altenpohl, "Aluminium und Aluminiumlegierungen", Berlin/Göttingen 1965, S. 654 und 675). Dieser seit langem bekannte Effekt scheint unvermeidbar zu sein und begrenzt letzten Endes durch den Magnesiumgehalt die mechanischen Eigenschaften der umgeformten Produkte aus AlMgMn-Legierungen für den Maschinenbau und insbesondere für Schweißstrukturen. Man ist deshalb der Ansicht, dass AlMg- und AlMgMn-Knetlegierungen mit mehr als 5,6% Mg keine Bedeutung haben (cf. Aluminiumtaschenbuch, 14. Auflage, Düsseldorf 1983, S. 44).
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften konzentrierten sich die Forschungsarbeiten hauptsächlich auf zwei Aspekte: die Durchführung des Schweißvorgangs selbst, um die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht und insbesondere ihre Dauerfestigkeit zu verbessern, und die thermomechanischen Behandlungen zwecks Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Werkstücks. Allerdings ist diesen Versuchen zur Verbesserung der AlMgMn-Legierungen eine praktische Grenze gesetzt, denn jeglicher Fortschritt auf diesem Gebiet kann sich in der Industriepraxis nur dann durchsetzen, wenn er kostenaufwendige und komplizierte thermomechanische Behandlungen vermeidet und zu Fabrikationsprogrammen führt, die eine zuverlässige Produktion sicherstellen. Diese letztgenannte Bedingung bedeutet, dass eine geringfügige Veränderung eines Produktionsparameters, beispielsweise die Temperatur des Metalls beim Verlassen des Warmwalzwerks, keine bedeutende Änderung in den Eigenschaften des Fertigprodukts bewirken darf.
Die japanischen Patentanmeldungen JP 06-212373 und JP 06-93365 , die AlMgMn-Legierungen betreffen, die nach komplizierten und wenig vertrauenswürdigen Programmen verarbeitet werden, entsprechen somit der Anforderung nicht.
Auch die europäische Patentanmeldung EP 0385257 (Sumitomo Light Metal Industries Ltd) beansprucht die Anwendung einer komplizierten und wenig zuverlässigen thermomechanischen Behandlungsmethode auf eine Legierung, die unter anderem 4,0 bis 6,0% Magnesium und 0,1 bis 1,0% Mangan enthält. Bei der bezweckten Anwendung handelt es sich nicht um Maschinenbau, sondern um Dosendeckel; die technischen Merkmale (insbesondere die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion) dieses Produktes lassen sich günstig mit denen bekannter Produkte für diese Anwendung vergleichen, entsprechen aber nicht den Anforderungen von Schweißkonstruktionen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 24 43 443 (Siemens AG) wird ein Maschinenbauteil aus einer schweißbaren Aluminiumlegierung beansprucht, die unter anderem 3,5 bis 4,9% Mg und 0,5 bis 1,5% Mn enthält. Über die mechanischen Eigenschaften oder die Korrosionsbeständigkeit dieses Produktes werden keine Angaben gemacht.
Die europäische Patentanmeldung EP 0507411 (Hoogovens Aluminium) beschreibt die Anwendung eines komplizierten thermomechanischen Behandlungsprogramms auf eine AlMgMn-Legierung, die unter anderem 0,8 bis 5,6% Mg, bis zu 1% Mn und einige andere Elemente wie Fe, Ni, Co, Cu, Cr und Zn enthält. Das auf diese Weise erzeugte Produkt ist durch eine gute Formbarkeit, insbesondere eine gute Bruchdehnung und fehlende Lüderssche Linien gekennzeichnet. Den Anforderungen von korrosionsbeständigen Schweißstrukturen entspricht es nicht.
Die europäische Patentschrift EP 0015799 (Ateliers et Chantiers de Bretagne) offenbart eine schweißbare Legierung mit u.a. 3,5 bis 4,5% Magnesium und 0,2 bis 0,7% Mangan für die Herstellung von Rohren für Tiefsttemperatureinsätze. Bei dieser Anwendung stellt sich das Problem der wärmebedingten Korrosionsanfälligkeit nicht, wobei in dem Dokument weder die mechanischen Merkmale noch die anderen Gebrauchseigenschaften des Produktes erwähnt werden.
In der amerikanischen Patentschrift US 4043840 (Swiss Aluminium Ltd) wird eine AlMg-Legierung ohne Mangan beschrieben, die unter anderem 2,0 bis 6,0% Magnesium und 0,03 bis 0,20% Vanadium enthält. Vanadium vermindert die elektrische Eigenleitfähigkeit des Metalls und erhöht den Berührungswiderstand des Blechs, wodurch dieses sich besonders gut zum Punktschweißen eignet. Das Produkt ist für Fahrzeugkarosserieverstärkungen bestimmt; die maßgeblichen Merkmale für Strukturanwendungen werden nicht beschrieben.
In der amerikanischen Patentschrift US 3502448 (Aluminium Company of America) wird eine Legierung mit u. a. 4 bis 5,5% Magnesium, 0,2 bis 0,7% Mangan beschrieben, die mittels Kaltwalzen zu dünnen Blechen und Bändern für die Herstellung von Getränkedosendeckeln führt, wenn das Verhältnis zwischen den Mg- und Mn-Gehalten einer bestimmten algebraischen Beziehung entspricht. Auch dieses Patent bezieht sich nicht auf das Gebiet der Schweißkonstruktionen.
Die Patentschrift US 4108688 (Kaiser Aluminium & Chemical) beschreibt die Verwendung von sehr dickwandigen Blechen (> 150 mm) für die Herstellung von Äquatorialflanschen für Methantanker aus einer AlMg-Legierung der Zusammensetzung (Gew.-%): Mg: 3,8-6,0; Mn < 1; Si: 0,05-5; Fe < 0,5; Cu < 0,3; Cr < 0,4; Zn < 0,4. Diese Bleche werden während mindestens 12 h zwischen 549 und 577°C homogenisiert, um die eutektischen Mg₂Si-Grobpartikel in feinere Partikel mit einer maximalen Größe unter 25 μm umzuwandeln. Beim Schweißen erhält man eine Schweißnaht ohne Mikrorisse im wärmebelasteten Bereich. Über Zahl und Dichte dieser Partikel werden keine Angaben gemacht.
Der Artikel "The effect of Fe and Si an the microstructure and properties of AA 5182 alloy sheet" de G. J. Marshall et. al., erschienen in Light Metals 1996, S. 257-267 beschreibt das quantitative Mikrogefüge der Mg₂Si-Phasen in einer Legierung AA5182 mit 4,5% Mg und 0,3 M Mn.
Von der Anmelderin wurde kürzlich in zwei französischen Patentanmeldungen ein neuartiger Ansatz zur Verbesserung der AlMgMn-Produkte für Strukturanwendungen vorgestellt, der auf der Entwicklung neuer Zusammensetzungen der Legierung beruht.
Die französische Patentanmeldung 95-12065 betrifft eine besondere Legierungszusammensetzung, die später bei der Aluminium Association unter der Bezeichnung 5383 registriert wurde, mit u.a. 3 bis 5% Magnesium und 0,5 bis 1% Mangan, bei der die Summe der Gehalte (in Gew.-%) Mn + 2Zn > 0,75 ist. Mit dieser Zusammensetzung lassen sich Walz- oder Strangpressprodukte herstellen, die eine bedeutend bessere Dauerfestigkeit und eine bedeutend geringere Rissausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen als die bekannten Produkte, die für die gleiche Anwendung bestimmt sind. Allerdings wird in der zitierten Patentanmeldung keine Angabe über die Korrosionsbeständigkeit des Produktes gemacht. Die Legierung wurde in einem Bericht mit dem Titel "New Aluminium Products for High-Speed Light Crafts" von G. R. RAYNAUD beim Second International Forum an Aluminium Ships in Melbourne am 22.-23. November 1995 vorgestellt.
Die französische Patentanmeldung 95-12466 beansprucht eine sehr enge Zusammensetzung, die innerhalb des Zusammensetzungsbereichs der Legierungen 5083 und 5086 liegt, mit 4,3 bis 4,8% Magnesium und weniger als 0,5% Mangan, mit der gute Merkmale bei großen Formänderungen erzielt werden können. Auch in dieser Anmeldung wird das Korrosionsverhalten nicht erwähnt.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Walz-, Strangpress- oder Ziehprodukte aus AlMgMn-Legierung anzugeben, die nach dem Schweißen ein verbessertes Korrosionsverhalten und eine bessere Beständigkeit gegen die sensibilisierende Wirkung einer Temperaturbelastung aufweisen und gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften nach dem Schweißen und eine gute Dauerfestigkeit bewahren und so kostengünstig wie möglich hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung
Die Anmelderin stellte fest, dass die AlMgMn-Legierungen gegen die sensibilisierende Wirkung einer Temperaturbelastung beständiger gemacht werden können, wenn sie ein besonderes und gut definiertes Mikrogefüge aufweisen, das sich aus einer Reihe von Parametern des Herstellungsverfahrens ergibt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Produkt aus AlMgMn-Legierung für Schweißkonstruktionen mit der Zusammensetzung (Gew.-%):
5,0 < Mg < 6,5 0,2 < Mn < 1,0 Fe < 0,8 0,05 < Si < 0,6 0,2 ≤ Zn ≤ 1,3 ggf. Cr mit einem Gehalt < 0,15 und/oder eins oder mehrere der Elemente Cu, Ti, Ag, Zr, V mit einem Gehalt von jeweils < 0,3, zwangsläufige Verunreinigungen von jeweils < 0,05 und insgesamt < 0,15, Rest Aluminium, bei dem die Zahl der Mg₂Si-Partikel, deren Größe zwischen 0,5 μm und 5 μm liegt, 150 bis 2000 pro mm² und vorzugsweise 300 bis 1500 pro mm² beträgt.
Beschreibung der Erfindung
Die Anmelderin stellte überraschenderweise fest, dass das Mikrogefüge im Hinblick auf die Erzielung der angestrebten Eigenschaften einen maßgeblichen Einfluss hat. Insbesondere bei hohem Magnesiumgehalt, d.h. über ca. 5%, ist die Korrosionsanfälligkeit des Werkstoffs bei Wärmebelastung deutlich reduziert. Diese bessere Korrosionsbeständigkeit gestattet es, mehr Magnesium zuzusetzen, um die gleichen mechanischen Eigenschaften zu erzielen wie die der bekannten, jedoch für den Gebrauch in korrosiver Umgebung ungeeigneten AlMgMn-Legierungen.
Genauer gesagt gibt es vier Phasentypen, die die angestrebten Eigenschaften beeinflussen: die eutektischen Mg₂Si-Phasen, die eutektischen AlFeMnSi-Phasen, die eutektischen Al₆(Mn, Fe)- und AlFeCr-Phasen und die Mangandispersoide von deutlich submikroner Größe, die sich im Korn befinden.
Das erfindungsgemäße besondere Mikrogefüge ist durch eine größen- und mengenmäßig neue Verteilung dieser bekannten Phasen gekennzeichnet. Dieses Mikrogefüge wurde nach folgender Methode, die bei mikroskopischen Gefügeuntersuchungen geläufig ist, gekennzeichnet. Von dem Metall wird ein Anschliff angefertigt, der mit dem Lichtmikroskop oder Rasterelektronenmikroskop untersucht wird. Mit der lichtmikroskopischen Untersuchung lassen sich die Mg₂Si-Phasen in Bezug auf die anderen vorliegenden Phasen leicht identifizieren. Die elektronenmikroskopische Untersuchung ist vor allem für die Kennzeichnung von Phasen kleiner als 0,5 μm geeignet; mit Hilfe des Elektronenrückstreumodus kann sie auch die Mg₂Si-Phasen unterscheiden. Um die Größe der Teilchen zu bestimmen, wird durch rechnerische Analyse der Schliffe ihre Fläche A bestimmt und daraus der Größenparameter d nach der Formel d = √4A/π . Eben dieser Parameter wird im folgenden mit Teilchengröße bezeichnet.
Es ist bekannt, dass die Mg₂Si-Phasen den größten Siliziumanteil enthalten, der in diesen Legierungen vorliegt, und dass diese Phasen insbesondere bei Legierungen mit mehr als 3 bis 4% Mg praktisch unlöslich sind (siehe L. F. Mondolfo, "Aluminium Allogs, Structure and Properties", London 1976, S. 807). Folglich werden ihre Zahl und Größe beim Gießen bestimmt, die sich im Verlauf der thermomechanischen Behandlung des Produktes praktisch nicht verändern, vorausgesetzt, dass der Schmelzpunkt (Überhitzen) dieser Phasen, die das schmelzbarste Eutektikum darstellen, nicht erreicht wird. Der Siliziumgehalt entspricht dem Verunreinigungsgrad des Basismetalls.
Die Anmelderin stellt fest, dass die Erhöhung der Zahl kleiner Mg₂Si-Teilchen (Größe zwischen 0,5 und 5 μm) eine unerwartete Verbesserung des Korrosionsverhaltens sowohl der Schweißstrukturen als auch der Rohbleche bewirkt. Diese Wirkung macht sich dann besonders stark bemerkbar, wenn die Zahl der Mg₂Si-Teilchen 150 bis 2000 Partikel/mm² und vorzugsweise 300 bis 1500 pro mm² beträgt. Oberhalb 2000 Teilchen pro mm² wird keine zusätzliche Wirkung auf das Korrosionsverhalten festgestellt, und in bestimmten Fällen wird sogar ein Absinken der Dehngrenze nach dem Schweißen beobachtet. Sie stellte weiterhin fest, dass man durch Verringerung der Mg₂Si-Teilchengröße die Dauerfestigkeit der Schweißnähte verbessert. Somit darf die Zahl der "groben" Teilchen (Größe > 5 μm) nur einen geringen Anteil an der Gesamtzahl der Teilchen (Größe > 0,5 μm) ausmachen, typischerweise weniger als 25% und vorzugsweise weniger als 20%. Schließlich muss der Oberflächenanteil der Teilchen, der ebenfalls durch Bildanalyse mit dem Lichtmikroskop gemessen wird, unterhalb 1% und vorzugsweise unterhalb 0,8% liegen.
Es ist bekannt, dass die eutektischen AlFeMnSi-, Al₆(Mn, Fe)- und AlFeCr-Phasen (Größe > 0,5 μm) einen Teil des in der Legierung vorliegenden Mn, Si und Cr enthalten und weder zur Aushärtung der Legierung noch zu ihrer Korrosionsbeständigkeit beitragen. Sie fangen einen Teil des Mn, Cr und Si ein.
Dass diese Phasen unlöslich sind und ihre Größe, Zahl und Morphologie beim Gießen bestimmt werden, ist bekannt.
Die Anmelderin stellte fest, dass man durch Verringerung der Größe und der Zahl dieser Phasen die Dauerfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Metalls verbessert. Die Zahl derartiger Teilchen > 0,5 μm muss unterhalb 5000 pro mm² und vorzugsweise unterhalb 2500 pro mm² liegen. Der Oberflächenanteil der Teilchen > 0,5 μm muss kleiner als 3% und vorzugsweise kleiner als 2% sein, wobei die Zahl der groben Teilchen > 5 μm nicht mehr als 25% (vorzugsweise 20%) aller Teilchen > 0,5 μm ausmachen darf. Außerdem führt eine Verringerung des Volumenanteils dieser eutektischen Phasen zu einem verbesserten Korrosionsverhalten.
Es ist allgemein bekannt, dass die Dispersiode (Al, Mn, Fe, Cu) mit einer Größe kleiner als 0,2 μm die mechanischen Eigenschaften des Produktes verbessern, und insbesondere die Dehngrenze der Schweißnaht. Die Anmelderin beobachtete, dass der Dispersiodanteil einen starken Einfluss auf das Korrosionsverhalten hat. Der sensibilisierende Effekt einer Temperaturbelastung ist dann stark reduziert, wenn der Oberflächenanteil von Dispersoiden größer als 0,5% und vorzugsweise größer als 1% ist.
Die Erfindung kann in einem relativ breiten Zusammensetzungsbereich Anwendung finden, und die gewählten Grenzbedingungen für die Zusammensetzung lassen sich wie folgt erklären:
Es ist bekannt, dass Magnesium gute mechanische Festigkeit gewährleistet. Unterhalb 3,5% und insbesondere unterhalb 3,0% treten in der Legierung im allgemeinen keine Korrosionsprobleme auf und die vorliegende Erfindung ist dann nur von geringem Interesse. Oberhalb 6,5% wird die Korrosionsanfälligkeit bei Wärmebelastung derart problematisch, dass selbst die Durchführung der vorliegenden Erfindung keine Produkte mehr zu erzielen vermag, die in korrosiver Umgebung eingesetzt werden können.
Dass Mangan die Zugfestigkeit verbessert und die Rekristallisationsneigung des Metalls herabsetzt, ist dem Fachmann gut bekannt. Unterhalb 0,2% ist die vorliegende Erfindung für die Industrie uninteressant, da die Zugfestigkeit zu schwach ist. Oberhalb 1% werden Bruchdehnung, Zähigkeit und Dauerfestigkeit für die bezweckten Anwendungen zu schwach.
Zink, wenn es zusammen mit Mangan vorliegt, verbessert die Bruchfestigkeit, aber oberhalb 0,5 bis 0,7% beobachtete die Anmelderin bei der Untersuchung des Korrosionsverhaltens der ausgehärteten Schweißnaht, insbesondere in Seewasserumgebung, eine Reihe von Fehlern. Bei Zinkgehalten über 0,5% scheint es somit notwendig zu sein, die Schweißnaht vor Kontakt mit der korrosiven Umgebung zu schützen, beispielsweise durch Aufbringen eines Anstrichstoffs oder Metallbelags. Es wurde festgestellt, dass bei Vorliegen von 0,2 bis 0,3% Zink der Magnesiumgehalt erhöht werden kann, ohne dabei die wärmebedingte Anfälligkeit des Werkstoffs gegen Schichtkorrosion zu erhöhen.
Auch Kupfer und Chrom wirken sich günstig auf die Dehngrenze aus, allerdings muss der Chromgehalt unbedingt auf 0,15% begrenzt sein, um eine gute Dauerfestigkeit zu bewahren. Der Kupfergehalt ist auf 0,30% strikt begrenzt und sollte vorzugsweise 0,18% nicht überschreiten, um das Auftreten von Lochfraßstellen in korrosiver Umgebung zu vermeiden.
Der Eisengehalt hat im Rahmen der vorliegenden Erfindung keinen großen Einfluss; er sollte unterhalb 0,8% liegen, um die Bildung von Primärphasen beim Gießen zu verhindern, während es bei hohen Mangangehalten ratsamer ist, wenn er 0,4% nicht überschreitet.
Der Siliziumgehalt muss ausreichend sein, um die Bildung von Siliziumphasen wie Mg₂Si zu gewährleisten, und mindestens 0,05% betragen, ohne jedoch 0,6% zu überschreiten. Bei bestimmten Anwendungen kann die Legierung auch Titan, Silber, Zirkonium oder Vanadium in einer Menge von weniger als 0,3% enthalten.
Hinsichtlich der weiteren Verunreinigungen, die auf 0,05% pro Element begrenzt sind, wobei ihre Summe 0,15% nicht überschreitet, konnte die Anmelderin keinen nennenswerten Einfluss feststellen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Herstellung von Produkten mit dem vorbeschriebenen Mikrogefüge in Form von warmgewalzten Breitbändern von mehr als 2500 mm Breite, vorzugsweise mehr als 3300 mm Breite. Eine solche Breite setzt voraus, dass auf Kaltwalzen verzichtet wird, denn diese Kaltwalzwerke sind für Walzvorgänge in einer solchen Breite nicht ausgelegt. Dies bedeutet, dass das Band oder Blech, das die gesamten beschriebenen Merkmale aufweist, direkt durch Warmwalzen erzeugt wird, was mit der Erfindung möglich ist.
Die Verwendung der so erzeugten Produkte vorzugsweise für Schweißkonstruktionen, wie zum Beispiel Schiffbau, Offshore-Anlagenbau und Industriefahrzeugbau, bildet einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die erfindungsgemäßen Produkte weisen nach dem Schweißen eine hohe Dehngrenze auf, die natürlich vom Mg-Gehalt abhängt und (in MPa ausgedrückt) mehr als 40 + 20 × %Mg beträgt. Die Dauerfestigkeit nach dem Schweißen, die durch flächige Biegung mit R = 0,1 gemessen wird, ist größer als 140 MPa bei 10⁷ Zyklen. Die Schnittverformung der Bleche, die im Zustand H22 nach erfolgtem Richten und Recken gemessen wird, beträgt weniger als 3 mm ohne Recken, d. h. nur nach erfolgtem Richten, beträgt sie weniger als 5 mm.
Beispiele
Durch vertikales Halbstranggießen wurden Platten industrieüblicher Größe aus 4 Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben ist. Tabelle 1

N° Mg Si Fe Mn Cr

1 5,2 0,10 0,18 0,80 0,12

2 4,4 0,15 0,25 0,50 0,10

3 4,0 0,20 0,27 0,30 0,05

4 4,7 0,04 0,12 0,60 0,10

Die Gießparameter für 10 Beispiele sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2

Beispiel	Gießtemperatur in °C	Gießgeschwindigkeit in mm/min	Raffination in kg/t Raffinationsmittel AT5B
1	695	50	1
2	685	42	1,5
3	675	30	2
4	695	50	1
5	685	42	1,5
6	675	30	2
7	695	50	1
8	685	42	1,5
9	675	30	2
10	695	50	1

Die Homogenisierung der Platten wurde wie folgt durchgeführt:
Für die Beispiele 1, 2, 4, 5, 7, 8 und 10:

– Erhöhung mit einer Geschwindigkeit von 30°C/h bis auf 440°C
– Halten während 5 h bei 440°C
– Erhöhung mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h bis auf 510°C
– Halten während 2 h bei 510°C
– Senken mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h bis auf 490°C
– dann Warmwalzen.

– Erhöhung mit einer Geschwindigkeit von 30°C/h bis auf 535°C
– Halten während 12 h bei 535°C
– Senken mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h bis auf 490°C.
– dann Warmwalzen.

Die Beispiele 1 und 2 und Beispiel 3 (ergibt ein nicht erfindungsgemäßes Mikrogefüge) entsprechen der Zusammensetzung 1.
Die Beispiele 4 und 5 und Beispiel 6 (ergibt ein nicht erfindungsgemäßes Mikrogefüge) entsprechen der Zusammensetzung 2.
Die Beispiele 7 und 8 und Beispiel 9 (ergibt ein nicht erfindungsgemäßes Mikrogefüge) entsprechen der Zusammensetzung 3.
Beispiel 10 (ergibt ein nicht erfindungsgemäßes Mikrogefüge) entspricht der Zusammensetzung 4, die außerhalb des Erfindungsbereichs liegt.
Nach Erwärmung während 20 h auf eine Temperatur von über 500°C wurden die Platten auf eine Enddicke von 14 mm warmgewalzt.
Die Walzblechproben wurden mit Techniken charakterisiert, die dem Fachmann bekannt sind. An diesen Blechen wurde die Bruchfestigkeit R_m gemessen und die Dehngrenze R_0,2. Mit diesen Messungen lässt sich global ein erster Aspekt der bestimmungsgemäßen Gebrauchseignung des Produktes bewerten, wobei die vorliegende Erfindung jedoch eine Verbesserung der statischen Eigenschaften nicht zum Gegenstand hat.
Nach der oben dargestellten Methode wurden durch Bildanalyse die Zahl, der Oberflächenanteil und die Größenverteilung von eutektischen Mg₂Si- und AlFeMnSi-Abscheidungen gemessen. Zur Charakterisierung nach dem Schweißen wurden von einer Schiffbaufirma durch automatisches MIG-Stumpfnahtschweißen Proben mit einer symmetrischen, in Bezug auf die Vertikale um 45° geneigten Schweißkante auf 6 mm Dicke angefertigt, und zwar mit einem Schweißdraht aus 5183-Legierung. Das Schweißen erfolgte parallel zur Walzrichtung.
Die Korrosionsbeständigkeit wurde durch Gewichtsverlust nach dem Tauchvorgang und durch Messung der Korngrenzenkorrosionstiefe bestimmt. Der Tauchvorgang wurde im "Intersäure"-Bad durchgeführt, das im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft vom 13. September 1974 (Nr. C 10484) beschrieben wird. Dabei handelt es sich um ein Eintauchen während 24 Stunden in ein Bad aus NaCl (30 g/l), HCl (5 g/l) und destilliertem Wasser bei einer Temperatur von 23°C ± 0,5°C, wobei das Flüssigkeitsvolumen größer als 10 ml pro cm² Probenfläche ist. Vor dem Eintauchen wurden die Proben durch Erwärmen auf 100°C während einer zwischen 1 und 30 Tagen schwankenden Dauer temperaturempfindlich gemacht.
Die Schnittverformung wurde wie folgt gemessen:
Aus einem Blech von 2000 mm Breite und 2500 mm Länge im Zustand H22 wird in der Mitte parallel zu seiner Länge ein 130 mm breites Band ausgesägt. Dieses Band wird auf eine Richtplatte gelegt und die Verformung der hochgerichteten Enden, ausgedrückt durch den Abstand zwischen dem Rand des Bandes und der Oberfläche der Richtplatte, wird gemessen.

In Tabelle 3 ist das beobachtete Mikrogefüge angegeben und in Tabelle 4 sind die Ergebnisse der anderen durchgeführten Kennzeichnungen zusammengestellt. Tabelle 3

Beispiel	Zahl Mg₂Si-Phasen 0.5-5 μm	% Mg₂Si-Phasen > 5 μm	Oberft.-Anteil Mg₂Si %	Zahl Teilchen AlFeMn CrSi 0.5-5 μm	% Teilchen AlFeMn DrSi 0.5-5 μm	Oberfl.-Anteil AlFeMn CrSi %	Oberft.-Anteil Dispersiode %
1	416	16	0.24	1510	18	1,8	1,6
2	222	21	0.21	2088	20	2,3	1,4
3	140	28	0.19	2800	32	2,8	1,0
4	812	14	0.53	1422	15	1,7	1,0
5	548	20	0.46	1950	17	2,3	0,9
6	152	30	0.40	2002	28	2,5	0,5
7	1024	10	0.76	859	15	0,8	0,7
8	408	18	0.68	1035	18	1,0	0,6
9	160	38	0.62	1264	22	1,2	0,2
10	145	10	0.09	1390	17	1,8	1,2

Tabelle 4

Beispiel	Lochfraßtiefe nach 10 Tagen Sensibilisierung bei 120°C	Lochfraßtiefe nach 40 Tagen Sensibilisierung bei 120°C	Dehngrenze der Schweißnaht Mpa
1	135	250	155
2	170	280	152
3	400	650	145
4	110	200	137
5	160	240	135
6	320	540	130
7	80	150	125
8	150	220	120
9	280	450	118
10	400	680	145

Demnach zeichnen sich die Beispiele 1, 2, 4, 5, 7 und 8 durch eine besonders geringe Lochfraßtiefe aus im Vergleich zu den Beispielen 3, 6 und 9, die der älteren Technik entsprechen, und im Vergleich zu Beispiel 10, welches das schlechte Resultat ergibt, mit dem bei einer nach älterer Technik hergestellten AlMgMn-Legierung mit hohem Magnesiumgehalt zu rechnen war.
Die Dehngrenze der Schweißnaht ist sehr gut bei den Beispielen 1 2, 3 und 10 und einigermaßen gut bei den Beispielen 7, 8 und 9, die weniger Magnesium enthalten. Beispiel 10 ist wegen seiner schwachen Korrosionsbeständigkeit allerdings unbrauchbar. Durch die dagegen sehr gute Beständigkeit des Blechs von Beispiel 7 kann dieses bei Schweißkonstruktionen in stark korrosiver Umgebung Anwendung finden und stellt im Vergleich zu Beispiel 9, das die ältere Technik repräsentiert, eine Verbesserung dar.
Den besten Kompromiss zwischen Dehngrenze der Schweißnaht und Korrosionsbeständigkeit erreicht man überraschenderweise bei der Zusammensetzung 1, die den höchsten Magnesiumgehalt hat, vorausgesetzt, dass dabei das spezifische Mikrogefüge erzielt wird (Beispiel 1 und 2). Selbst bei der Zusammensetzung 2, die der in diesem Bereich üblicherweise verwendeten Legierung 5083 entspricht, wird eine nennenswerte Verbesserung des Korrosionsverhaltens verbunden mit dem spezifischen Mikrogefüge festgestellt (Beispiel 4 und 5).
Bei einigen Proben wurde die Schnittverformung von Blechen im Zustand H22 (Bezeichnung nach EN 515) bestimmt. Tabelle 5

Beispiel Schnittverformung nach Rollrichten in mm Schnittverformung nach Rollrichten und Recken in mm

6 5,0 3,0

4 1,5 0,5

5 2,5 1,0

Claims

Produkt aus AlMgMn-Legierung für Schweißkonstruktionen mit der Zusammensetzung (Gew.-%): 5,0 < Mg < 6,5 0,2 < Mn < 1,0 Fe < 0,8 0,05 < Si < 0,6 0,2 ≤ Zn < 1,3, eventuell Cr < 0,15 und/oder eins oder mehrere der Elemente Cu, Ti, Ag, Zr, V mit einem jeweiligen Gehalt < 0,30, unvermeidbare Verunreinigungen jeweils < 0,05 und insgesamt < 0,15, Rest Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Mg₂Si-Teilchen von 0,5 μm bis 5 μm Größe 150 bis 2000 pro mm² und vorzugsweise 300 bis 1500 pro mm² beträgt.
Produkt nach Anspruch 1, wobei Zn ≤ 0,5.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Mg₂Si-Teilchen größer 5 μm weniger als 25% und vorzugsweise weniger als 20% der Zahl aller Mg₂Si-Teilchen größer 0,5 μm beträgt.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenanteil der Mg₂Si-Teilchen < 1% und vorzugsweise < 0,8% ist.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der AlFeMnSi-, Al₆(Mn, Fe)- und AlFeCr-Teilchen größer 0,5 μm weniger als 5000 pro mm² und vorzugsweise weniger als 2500 pro mm² beträgt.
Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenanteil der AlFeMnSi-, Al₆(Mn, Fe)- und AlFeCr-Phasen größer 0,5 μm weniger als 3% und vorzugsweise weniger als 2,5% beträgt.
Produkt nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl pro mm² der AlFeMnSi-, Al₆(Mn, Fe)- und AlFeCr-Phasen größer 5 μm weniger als 25% und vorzugsweise weniger als 20% aller Phasen größer 0,5 μm darstellt.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenanteil der Dispersoide aus Mangan kleiner 0,2 μm mehr als 0,5% und vorzugsweise mehr als 1,0% beträgt.
Produkt nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der interkristallinen Korrosion nach Eintauchen während 24 h bei 23°C in ein Bad aus 30 g/l NaCl, 5 g/l HCl und destilliertem Wasser von 10 Tage bei 120°C ausgelagerten Blechen weniger als 400 μm und vorzugsweise weniger als 200 μm beträgt.
Produkt nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dehngrenze nach dem Schweißen, ausgedrückt in MPa, von mehr als (40 + 20 × %Mg) aufweist.
Blech nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung beim Zuschneiden, gemessen im Zustand H22 nach Richten und Recken, weniger als 3 mm beträgt.
Blech nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung beim Zuschneiden, gemessen im Zustand H22 nach Richten, weniger als 5 mm beträgt.
Warmwalzband aus AlMgMn-Legierung mit der Zusammensetzung: 5,0 < Mg < 6,5 0,2 < Mn < 1,0 Fe < 0,4 0,05 < Si < 0,6 0,2 ≤ Zn < 1,3, eventuell Cr < 0,15 und/oder eins oder mehrere der Elemente Cu, Ti, Ag, Zr, V mit einem jeweiligen Gehalt < 0,30, unvermeidbare Verunreinigungen jeweils < 0,05 und insgesamt < 0,15, Rest Aluminium, mit einer Breite von mindestens 2500 mm, vorzugsweise mindestens 3300 mm, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Mg₂Si-Teilchen von 0,5 μm bis 5 μm Größe 150 bis 2000 pro mm² und vorzugsweise 300 bis 1500 pro mm² beträgt.
Band nach Anspruch 13, wobei Zn ≤ 0,5.
Verwendung eines Produktes nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einem Zinkgehalt kleiner oder gleich 0,5% im Schiffbau.
Verwendung eines Produktes nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 13 mit einem Zinkgehalt größer 0,5% und einem Schweißnahtschutz für den Schiffbau.
Verwendung eines Produktes nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für den Industriefahrzeugbau.